Создание и использование пластмассовых трубопроводов в нефтегазовой отрасли России - Автореферат

Создание и использование пластмассовых трубопроводов в нефтегазовой отрасли РоссииБольшую роль в становлении нефтегазовой отрасли России сыграли возникновение и развитие системы трубопроводного транспорта продукции нефтяных, газовых и газоконденсатных месторождений. Пластмассовые трубопроводы используются при создании современных нефтепроводных напорных систем для транспортировки нефти, газа, многофазных многокомпонентных систем и нефтепродуктов, выкидных линий нефтяных скважин, сборных нефтяных коллекторов и различных трубопроводных систем инженерной инфраструктуры нефтегазовой отрасли, что обусловлено их стойкостью к воздействию агрессивных сред, большой долговечностью, удельной прочностью и высокой технологичностью. Впервые проведено комплексное историко-техническое исследование деятельности научно-исследовательских учреждений России в области разработки технологии транспорта углеводородного сырья по пластмассовым трубопроводам. Показан значительный вклад научно-исследовательских организаций и предприятий нефтегазового комплекса Республики Башкортостан в промышленное внедрение пластмассовых труб при добыче и транспортировке нефти и газа на нефтепромыслах республики. Проведено исследование изменения производительности реконструируемого трубопровода методом протаскивания в нем пластмассового трубопровода, выявлена зависимость величины изменения производительности от режима движения жидкостного потока (увеличение 35-40 % в области квадратичного трения).Развитие производства полимерных материалов в середине ХХ в. привело к появлению пластмасс, которые стали использоваться в качестве исходного сырья для изготовления различных промышленных изделий и конструкций. Химия полимеров формировалась в конце ХІХ-начале ХХ вв., когда ученые начали искать методы получения полимеров химическим путем. С этого времени формируется сырьевая база производства для вновь синтезируемых полимеров и пластмасс, а потребности различных отраслей экономики развитых стран побудили развернуть массовое производство различных товаров на основе этих материалов. В 1926 г. на заводе был введен в эксплуатацию цех по получению целлулоида производительностью 150 т/г. Опыт развития этой отрасли показал, что наиболее эффективными для решения инновационных задач явились научно-производственные объединения, в состав которых включались научно-исследовательские подразделения и промышленные заводы и комбинаты, позволяющие эффективно внедрять в производство актуальные научные разработки.На начальном этапе использования труб из полимерных материалов производилась качественная оценка стойкости материалов в различных химических соединениях. В соответствии с планом работ были детально исследованы вопросы воздействия нефти и нефтепродуктов на полиэтиленовые трубы и их сварные соединения, а также определялось изменение их работоспособности (ползучести, долговечности) в условиях транспортировки продукции скважин (нефти и минерализованной воды). Исследовались диффузия нефти в полиэтилен марки ПНД63С и влияние ее на механические свойства материала труб и их сварные соединения, долговечность сварных соединений труб ПВД160СЛ при одноосном растяжении в различных средах (воздух, нефть, дизельное топливо), а также долговечность этих труб при гидростатическом нагружении нефтью. Изменение параметров, характеризующих механические свойства материала труб и их сварных соединений, оценивалось растяжением на образцах, равномерно насыщенных по толщине нефтью до определенной концентрации. Кратковременные испытания на растяжение образцов сварных соединений и материала труб с различной концентрацией нефти в полиэтилене показали, что прочность и модуль упругости материала уменьшается с увеличением концентрации, а относительное удлинение возрастает.На первом этапе применение вышеназванных конструкционных материалов обосновывалось эмпирическими методами, что объяснялось недостаточными данными о прочностных и деформационных свойствах различных классов полимерных материалов, отсутствием практических рекомендаций по расчету и выбору основных параметров конструкций из полимерных материалов. Это обусловило необходимость накопления знаний о физико-механических свойствах и механизме разрушения пластмасс, разработки критериев их работоспособности, развития методов конструирований и расчета конструкций из этих материалов. Результаты эксплуатационных и теоретических исследований долговечности, проведенные в период с конца 1960-х до конца 1970-х гг., показали, что длительная прочность полимеров является фундаментальной характеристикой в выяснении природы и механизма разрушения этих материалов, а также для инженерной оценки и прогнозирования долговечности деталей и конструкций из пластмасс. Для решения задач определения прочности конструкции из пластмасс необходимо иметь соотношение, связывающее напряжения, деформации и время, которое можно получить на основе рассмотрения механических моделей, состоящих из упругих и вязких элементов.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Глава 1. Развитие научных и практических основ использования пластмассовых трубопроводов для обеспечения надежности и безопасности систем транспорта нефти, нефтепродуктов и газа