УДК 624.048

ИССЛЕДОВАНИЕ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ УЧАСТКА ПРОЕКТИРУЕМОГО НЕФТЕСБОРНОГО ТРУБОПРОВОДА УГУТСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ

Бурков Пётр Владимирович1, Буркова Светлана Петровна2
1Национальный исследовательский Томский политехнический университет, доктор технических наук, профессор кафедры транспорта и хранения нефти и газа; Томский государственный архитектурно-строительный университет, доктор технических наук, профессор кафедры общей электротехники и автоматики
2Национальный исследовательский Томский политехнический университет, кандидат технических наук, доцент кафедры инженерной графики и промышленного дизайна

Аннотация
Статья посвящена проекту этапах Ugutskoe поля выкидной линии. Подробные данные о напряженно-деформированном состоянии дается; обращается внимание на управлении надежности проектируемой линии.

Ключевые слова: напряжённо-деформированное состояние, подземный переход, промысловый трубопровод


STRESS AND STRAIN STATE ANALYSIS OF OIL GATHERING PIPELINE DESIGNED FOR UGUT FIELD

Burkov Petr Vladimirovich1, Burkova Svetlana Petrovna2
1National Research Tomsk Polytechnic University, Doktor technical sciences, professor Department of transport and storage of oil and gas; Tomsk State University of Architecture and Building, Doktor technical sciences, professor Department of general electrical engineering and automation
2National Research Tomsk Polytechnic University, Kandidat technical sciences, associate professor of engineering graphics and industrial design

Abstract
Article is concerned with project stages of Ugutskoe field flowline. The detailed data on stressed-deformed state is given; attention is drawn on reliability management of projected line.

Keywords: Autodesk Inventor, infield pipeline, Pipesim, stress and strain state, undercrossing


Рубрика: 05.00.00 ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ

Библиографическая ссылка на статью:
Бурков П.В., Буркова С.П. Исследование напряженно-деформированного состояния участка проектируемого нефтесборного трубопровода угутского месторождения // Современные научные исследования и инновации. 2015. № 7 [Электронный ресурс]. URL: http://web.snauka.ru/issues/2015/07/56231 (дата обращения: 20.11.2016).

Одной из основных задач, решаемых при проектировании промысловых трубопроводов, является определение устройства линейной части трубопровода. Так как трассы проектируемых трубопроводов зачастую проходят в общем коридоре с другими проектируемыми линейными коммуникациями, необходимо принимать все возможные меры для сохранения их целостности. При пересечении с автомобильными дорогами широко применяется прокладка проектируемых трубопроводов в защитных футлярах из стальных труб [1]. Особую трудность представляют подземные части трубопроводов, которые были проложены в сложных климатических условиях. Отказы и аварии трубопроводов, проложенных в данных условиях, происходят, наряду с другими факторами, из-за их чрезмерного изгиба, который сопровождается нестабильным положением системы грунт-труба-жидкость (газ) и неравномерной осадкой. Для предотвращения аварий трубопроводов, которые могут случиться из-за их чрезмерных изгибов, устанавливают влияние климатических условий, параметров эксплуатации, влияние грунтов, а также находят потенциально опасные участки. Для нахождения этих участков, наряду с техническими средствами, осуществляют расчеты путем решения задачи прочности и устойчивости. В нормативных документах, определяющих порядок расчета подземных напорных трубопроводов: СНиП 2.05.06-85* «Магистральные трубопроводы» (п.8.25), СП 34-116-97 «Инструкция по проектированию, строительству и реконструкции промысловых нефтегазопроводов» (п.8.1), указывается требование совместного расчета трубопровода и массива грунта. Актуальность развития методов расчета напряженно-деформированного состояния (НДС) подземных трубопроводов объясняется тем, что из-за большой протяженности увеличение толщины стенки трубопровода хотя бы на 1 мм приводит к значительному перерасходу материала, поскольку грунт для трубопровода является не только внешней нагрузкой, но и средой, в которой развиваются деформации линейного сооружения. В тоже время в нормативных документах нет указаний на то, как выполнять совместный расчет. Поэтому, исследование напряженно-деформированного состояния таких участков является важной и актуальной задачей, решение которой определяет безопасную эксплуатацию данного промыслового трубопровода [2-6].

В качестве объекта исследования был выбран участок проектируемого промыслового нефтесборного трубопровода Угутского месторождения. В программном комплексе “PIPESIM” был выполнен гидравлический расчет, на основании которого был определен требуемый диаметр проектируемого трубопровода – 219 мм. Расчет выполнен на максимальные значения объемов добычи жидкости по рассматриваемому району. По результатам гидравлических расчетов была проведена предварительная трассировка трубопровода. Нормативное давление в промысловом нефтесборном трубопроводе было принято по давлению срабатывания предохранительного клапана измерительной установки площадки куста скважины и составило 4,0 МПа. Для строительства трубопровода были приняты трубы из стали 09ГСФ, которая обладает повышенными прочностными свойствами. Далее были проведены прочностные расчеты по СП 34-116-97, на основании которых была выбрана требуемая толщина стенки трубопровода – 8 мм, а также минимальная глубина заложения трубопровода от поверхности земли до верхней образующей трубы – 1,8 м.

На основании принятых проектных решений был построен продольный профиль трассы нефтесборного трубопровода, на котором было отмечено место пересечения трубопровода с автомобильной дорогой. На данном участке трассы трубопровод прокладывается в защитном футляре длиной 45 м из стальных труб диаметром 426 мм. Участок продольный профиль трассы и схема укладки трубопровода через дорогу представлены на Рис.1. и Рис.2. соответственно.


Рис.1. Продольный профиль трассы трубопровода


Рис.2. Схема укладки трубопровода на переходе через автодорогу

Напряженно-деформированное состояние трубопровода в футляре исследовалось с помощью метода конечных элементов (МКЭ), реализуемого в программном комплексе «Autodesk Inventor». После создания твердотельной модели трубопровода был произведен анализ напряжений с учетом всех нагрузок, рассчитанных на стадии проектирования. Твердотельная модель трубопровода в футляре представлена на Рис. 3. Значения напряжений по длине трубопровода представлены на Рис. 4.


Рис.3. Твердотельная модель участка трубопровода в футляре


Рис.4. Распределение напряжений (σ) по длине (L) трубопровода

Выводы

Расчет напряженно-деформированного состояния секции трубопровода в защитном футляре показал, что Autodesk Inventor является универсальной системой автоматизированного проектирования и позволяет решать множество сложных задач. Основываясь на полученных результатах анализа напряженно-деформированного состояния можно сделать вывод о том, что все принятые ранее проектные решения обеспечивают безопасную эксплуатацию трубопровода в футляре в месте пересечения с автомобильной дорогой, так как максимальные значения напряжений, возникающие в трубопроводе, меньше предела текучести метала трубной стали. Таким образом, при расчетном давлении 4 МПа внутри трубопровода с толщиной стенки, соответствующей фактическому значению, прочность участка нефтепромыслового трубопровода обеспечивается и можно говорить об отсутствии существенного влияния защитного футляра на эксплуатационную пригодность исследуемого промыслового трубопровода.


Библиографический список
  1. Мустафин Ф.М. Технология сооружения газонефтепроводов. – М.: «Издательство Недра», 2007. – 632 с..
  2. Бурков П.В., Буркова С.П., Тимофеев В.Ю., Ащеулова А.А. и Клюс О.В. Анализ напряженно-деформированного состояния трубопровода в условиях вечной мерзлоты Вестник Кузбасского государственного технического университета., 2013. –– №. 6., – С. 77–79.
  3. P.V. Burkov, D.Y. Chernyavsky, S.P. Burkova, A. Konan Simulation of pipeline in the area of the underwater crossing , IOP Conference Series: E. and Env. Sc. 21 (2014) 1-5.
  4. P.V. Burkov, K. G. Kalmykova, S. P. Burkova, T. T. Do, Research of stress-deformed state of main gas-pipeline section in loose soil settlement. IOP Conference Series: E. and Env. Sc. 21 (2014) 5-7.
  5. P.V. Burkov, S.P. Burkova, V.Y. Timofeev, Analysis of stress concentrators arising during MKY.2SH-26/53 support unit testing. Appl.ied Mech.anics and Mat.erials: 682 (2014) 216-223.
  6. P.V. Burkov, S.P. Burkova, V.Y. Timofeev, Justifying a method of balancing crank-and-rod mechanism of mining roadheader. Applied Mechanics and Materials: 682 (2014) 270-25.


Все статьи автора «Бурков Пётр Владимирович»


© Если вы обнаружили нарушение авторских или смежных прав, пожалуйста, незамедлительно сообщите нам об этом по электронной почте или через форму обратной связи.

Связь с автором (комментарии/рецензии к статье)

Оставить комментарий

Вы должны авторизоваться, чтобы оставить комментарий.

Если Вы еще не зарегистрированы на сайте, то Вам необходимо зарегистрироваться:
  • Регистрация