Оценка и обеспечение безопасности эксплуатации нефтегазопроводов в условиях нестационарности технологических параметров

Abstract

Актуальность. Изменения технологических параметров перекачки продукта в процессе эксплуатации нефтегазопроводов по сравнению со стационарными условиями работы приводят к возникновению дополнительных механических напряжений в стенке труб и к снижению запасов прочности. При этом заданный в стадии проектирования ресурс трубопроводов изменяется в сторону уменьшения. Возрастает риск возникновения аварийных ситуаций. Это обуславливает необходимость разработки методов оценки и обеспечения безопасности нефтегазопроводов в условиях нестационарности технологических параметров эксплуатации. Цель исследования: оценить и обеспечить безопасность эксплуатации нефтегазопроводов при нестационарности технологических параметров перекачки. Объект исследования: трубопроводная система нефтегазовой отрасли. Методы: теоретические исследования безопасности эксплуатации нефтегазопроводов в условиях нестационарности технологических параметров режима перекачки. Результаты. Получены аналитические зависимости запасов прочности трубопроводов от параметров нестационарности режима перекачки. Даны рекомендации по обеспечению безопасности нефтегазопроводов в условиях нестационарности технологических параметров эксплуатации. Выводы. В условиях нестанционарности технологических параметров эксплуатации нефтегазопроводов в стенке их труб возникают повышенные механические напряжения, снижающие безопасность и ресурс сооружения. При одинаковых условиях нагружения внутренним давлением наибольшие напряжения возникают в сечениях соединения трубопровода с оборудованием, имеющим абсолютную жесткость на деформацию. Снижение уровня механических напряжений в стенке труб обеспечивается плавным регулированием режима перекачки, которое реализуется на нефтепроводах с помощью магистральных насосов, оснащенных частотно-регулируемым электроприводом. Обеспечение безопасности эксплуатации нефтегазопроводов в условиях нестационарности технологических параметров перекачки может быть достигнуто регулированием режима перекачки продукта перекачивающими агрегатами, оснащенными регулируемым приводом.

The relevance. Changes in technological parameters of product pumping at oil and gas pipelines operation in comparison with the stationary operating condition leads to appearance of additional mechanical stresses in the wall of pipes and to decrease in margin of safety. At the same time, the pipeline resource specified in the project changes to decrease. The risk of failures increases. This substantiates the development of methods for assessing and ensuring the safety of oil and gas pipelines in conditions of non-stationarity of technological parameters of operation. The main aim of the research is to assess and ensure the safety of operation of oil and gas pipelines at non-stationarity of pumping technological parameters. Object: pipeline system of oil and gas industry. Methods: theoretical studies of oil and gas pipeline operation safety in conditions of non-stationarity of technological parameters of the pumping regime. Results. The authors have obtained the analytical dependences of pipelines strength on parameters of non-stationarity of pumping regime and recommended to ensure safety of oil and gas pipelines in conditions of non-stationarity of technological operating parameters. Conclusions. In non-stationarity conditions of oil and gas pipelines technological parameters while operation, in the wall of their pipes, the increased mechanical stresses occur that reduce the safety and life of the structure. Under the same conditions of inner pressure, the highest stresses arise in section of pipeline connection with equipment which have absolute rigidity for deformation. Mechanical stresses reduction in pipeline wall is provided by pumping regime smooth regulation, which is realized on oil pipelines by means of the main pumps, equipped with frequency-regulated electric drive. The pipelines exploitation safety in non-stationarity conditions of pumping technological parameters can be reached by pumping regime regulation with use of frequency-regulated electric drive.