Введение к работе
Актуальность проблемы. В системе надежности газонефтепроводов особо важное место занимают испытания на прочность и герметичность перед сдачей их в эксплуатацию. Такие испытания позволяют выявить и своевременно устранить дефекты в трубопроводе и тем самым обеспечить его надежную работу на расчетных режимах.
Известно, что наиболее эффективным является гидравлическое испытание трубопроводов, которое обеспечивает безопасность, отсутствие протяженных разрушений! сокращение сроков и затрат на производство работ. В нашей стране и за рубежом накоплен большой опыт гидроиспытания. Однако до недавнего времени оставались нерешенными задачи, связанные с производством испытаний в сложных условиях: на резкопересеченной местности, при наличии воздуха в трубопроводе, отрицательной температуре наружного воздуха, грунта на уровне заложения трубопровода. Это приводило к значительным затруднениям в наиболее напряженный предпусковой период строительства, увеличивало сроки и стоимость сооружаемых объектов.
При сметной стоимости менее трех процентов общей стоимости строительства испытания трубопровода занимают от 40 до 60 процентов общего времени сооружения объекта до ввода в действие. Затягивание сроков испытания практически означает задержку ввода объекта в эксплуатацию и появление убытков из-за несвоевременного поступления потребителям транспортируемого продукта.
Важная роль трубопроводного транспорта в экономике России, уникальность отечественных трубопроводных систем по протяженности, диаметрам, рабочим давлениям, условиям прокладки и срокам строительства определяют необходимость и актуальность решения проблем повышения надежности этих систем и сокращения продолжительности работ по испытанию в сложных условиях.
Принимая во внимание, что дальнейшее развитие нефтегазового комплекса неразрывно связано с прокладкой газонефтепроводов в труднодоступных и отдаленных районах с экстремальными природно-климатическими условиями, решение этой проблемы становится безусловно необходимой.
Работа выполнялась в соответствии с постановлением Совета Министров СССР от 1 ноября 1989 г. N 924 по обеспечению безопасной эксплуатации и повышению надежности работы трубопроводов и целевой комплексной программой Миннефтегазстроя "Трубопровод".
Цель работы - повышение эффективности и надежности газонефтепроводов на основе разработки и исследования комплексных процессов гидравлического испытания газонефтепроводов в сложных условиях и технических средств для их реализации.
Основные задачи исследования включают:
разработку математической модели гидроиспытания и исследование на ее базе процессов наполнения, подъема давления и'выдержки трубопровода под давлением;
исследование влияния рельефа местности, воздушных мешков на параметры и интенсивность работ по комплексному гидроиспытанию газонефтепроводов;
разработку методов оценки объема оставшегося в трубопроводе воздуха при различных способах заполнения полости водой;
разработку методик гидроиспытания газонефтепроводов в условиях отрицательных температур;
создание и промышленную апробацию новых технологий и технических средств для гидравлического испытания газонефтепроводов в сложных условиях.
Научная новизна. Установлена взаимосвязь между технологическими параметрами испытания, техническими характеристиками средств
- 5 -наполнения трубопровода жидкостью или газом, размерами дефектного места, через которое происходит утечка; объемом трубопровода и свойствами металла, объемом жидкости и газа в трубопроводе и их свойствами и предложены аналитические методы контроля процессов наполнения, подъема давления, выдержки трубопровода под давлением.
На основе исследований теоретически обоснована возможность определения в процессе подъема давления объема оставшегося в полости воздуха, величины утечки, а также размера и характера дефекта в трубопроводе.
Предложена методика выбора числа и типа наполнительных агрегатов, схем их соединения в зависимости от диаметра и протяженности участков, рельефа местности и скорости движения поршня.
Разработана не имеющая аналогов методика определения объема и давления оставшегося в трубопроводе воздуха и предложен способ установления предельно допустимой скорости подъема давления.
Определены условия проведения гидравлического испытания трубопроводов при отрицательных температурах и физическая сущность происходящих при этом тепловых процессов, а также области применения методов испытания трубопроводов при отрицательных температурах в зависимости от температуры наружного воздуха, температуры грунта на уровне заложения трубопровода, от диаметра, конструкции и способа прокладки трубопровода.
Предложены математическое описание тепловых процессов и методики испытания подземного и надземного трубопроводов при отрицательных температурах.
Впервые разработаны и исследованы в натурных условиях комплексные процессы и технические средства гидравлического испытания газонефтепроводов. Новизна этих разработок подтверждена восемью авторскими свидетельствами и патентами на изобретения.
Практическая ценность и реализация работы. В результате проведенных исследований для практического использования при гидроиспытании газонефтепроводов в сложных условиях разработаны:
мобильный комплект оборудования в блочном исполнении для гидравлического испытания трубопроводов;
индустриальная технология очистки полости и гидравлического испытания трубопроводов;
комплект очистных и разделительных устройств и норматив-но-техническая документация по их эффективному использованию при комплексном испытании газонефтепроводов;
методы и программы расчета параметров комплексного гидравлического испытания газонефтепроводов.
Новые разработки прошли опытную и промышленную проверку на объектах АО "Роснефтегазстрой" и РАО "Газпром", приняты межведомственными комиссиями и рекомендованы к серийному производству. Результаты исследований и разработок вошли в состав федеральных строительных норм и правил СНиП ПІ-42-80, СНиП 3.06.01 (проект); ведомственных строительных норм ВСН 1-50-74, ВСН 2-128-81, ВСН 157-83. ВСН 219-87, ВСН 005-88, ВСН 011-88, ВСН 012-88; пособий к ВСН 157-83. ВСН 219-87, ВСН 005-88; Свода Правил 111-34-96, рекомендаций Р 616-87 и других нормативно-технических документов. Они используются организациями и предприятиями АО "Роснефтегазстрой", РАО "Газпром", АК "Транснефть", ГП "Роснефть" при разработке проектов организации строительства и производства работ, а также при проектировании и изготовлении технических средств испытания.
Объем применения зимних гидравлических испытаний с использованием комплексной технологии и комплекта оборудования в блочном исполнении в ССО "Уралтрубопроводстрой" за 1986-1991 годы составил 3480 км., а в тресте "Уралспецстройтрансгаз" ГП "Уралтранс-
- 7 -газ" ГГК "Газпром" в 1991 году- 70 км газопроводов.
Промышленное использование предложенных технических и технологических решений повышает надежность газонефтепроводов, снижает стоимость и сроки ввода объектов в эксплуатацию. Экономическая эффективность от использования комплексной технологии и комплекта оборудования в блочном исполнении составляет 1103,2 тыс.руб. на 1000 км газопровода диаметром 1420 мм. Так. в 1988 году этим комплектом в тресте "Татнефтепроводстрой" испытано 460 км магистралей и получена экономия в сумме 507,472 тыс. руб.
Апробация работы. Основные результаты выполненных исследований и разработок доложены на конференциях во ВНИИСТе (октябрь 1968г., март 1970г., июнь 1972г.), на совещаниях, проводимых ВДНХ СССР (июнь 1976г., май 1990г.). на региональных семинарах (Тюмень, Главсибтрубопроводстрой. сентябрь 1976г., Ашхабад, трест "Средазнефтегазстрой", ноябрь 1976г., Уфа, Главвостоктрубопро-водстрой, октябрь 1986г., Сургут, Главтюментрубопроводстрой, ноябрь 1988г., Ростов-на-Дону, Южтрубопроводстрой, ноябрь 1991г., Сургут, Обьтрубопроводстрой, октябрь 1991г.), на Научно-техническом совете Миннефтегазстроя (март 1987г.), на 2-ом международном конгрессе "Диагностика трубопроводов" (Москва, октябрь 1991г.).
Разработки соискателя экспонировались на ВДНХ СССР и отмечены двумя золотыми (1976 г. и 1987 г.) и двумя серебряными (1978г. и 1989 г.) медалями.
В 1991 году работа "Комплексная технология и комплект оборудования в блочном исполнении для гидравлического испытания трубопроводов при отрицательных температурах" удостоена Премии имени И.М. Губкина, а соискатель стал Лауреатом этой Премии.
Публикация. По теме диссертации опубликовано 41 печатная работа, получено 8 авторских свидетельств и патентов на изобретения.
Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов, приложений и списка литературы из 97 наименований. Содержание изложено на 234 страницах, 35 рисунках и 12 таблицах.