CC BY
44
УДК 661.91-403.3
Ягафаров А.В. студент магистратуры Тюменский Индустриальный Университет
Россия, г. Тюмень
СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ МАТЕРИАЛОВ ТРУБ НЕФТЕГАЗОВОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ
Аннотация: Актуальность темы в том, что: в статье представлены результаты сравнительного исследования различных материалов, применяемых при изготовлении труб для нефтяной промышленности. Рассматривались стальные трубы и полимерные армированные трубы.
Ключевые слова: трубопроводы, армированные трубы, стальные трубы, монтаж, ремонт, сравнение.
Yagafarov A. V. master's degree student Tyumen Industrial University Russia, Tyumen
COMPARATIVE ANALYSIS OF OIL AND GAS INDUSTRY PIPE
MATERIALS
Annotation: The Relevance of this topic is that: the article presents the results of a comparative study of various materials used in the manufacture of pipes for the oil industry. Steel pipes and polymer reinforced pipes were considered.
Key words: pipelines, reinforced pipes, steel pipes, installation, repair, comparison.
В нефте- и газодобывающих отраслях промышленности для транспортировки углеводородов, систем поддержания пластового давления, сбора нефти и газа обычно используются стальные трубопроводы. Самым существенным недостатком применяемых при этом труб является подверженность воздействию коррозии как изнутри, так и снаружи, что приводит к необходимости их периодического ремонта и замены. То же самое касается трубопроводов для транспортировки технической воды, иных жидких и газообразных продуктов, особенно-химически агрессивных. В настоящее время 90 % всех аварий на трубопроводах происходит в результате коррозионных разрушений металла труб. Из общего числа аварий 50-55 % приходится на долю систем нефтесбора и 30-35 % - на долю коммуникаций поддержания пластового давления. 42 % труб не выдерживают пятилетней эксплуатации, а 17 % - даже двух лет. На ежегодную замену нефтепромысловых сетей расходуется 7-8 тыс. км труб или 400-500 тыс. тонн стали. В результате многолетних разработок
промышленные предприятия России смогли предложить альтернативу металлу - трубную продукцию нового поколения для нефтедобывающей отрасли из всевозможных полимерных, композитных материалов.
Полимерные армированные трубы лишены указанных выше недостатков, присущих традиционно применяемым изделиям из стали. Их долговечность, обусловленная химической инертностью к коррозии, прочность, гибкость, сравнительно низкая стоимость, простота и высокая производительность монтажа позволяют утверждать, что полимерные армированные трубы является во многих случаях достойной альтернативой ныне применяемым как стальным, так и неметаллическим трубам.
Армированные трубы состоят из трёх основных слоев:
• Внутренний слой -Обычно выполняется из полиэтилена низкого давления высокой плотности, который обеспечивает гладкую внутреннюю поверхность с улучшенными характеристиками потока (абсолютный коэффициент шероховатости 0.0015 мм.)
• Силовой слой -Обеспечивается с помощью армирования синтетическими нитями. В процессе изготовления армирующие слои припаиваются к внутренней трубе и защитной оболочке.
• Наружный слой (защитная оболочка) -Обычно выполняется из высокоплотного полиэтилена. Для снижения воздействия солнечного излучения защитный слой стабилизирован для обеспечения повышенной стойкости к ультрафиолетовым лучам.
Труба изготавливается из полиэтилена низкого давления методом экструзии и намотки силовых каркасов из высокопрочных синтетических нитей в направлении осей максимальных напряжений.
Получается монолитная конструкция с запрессованным сетчатым каркасом из высокопрочных нитей, на который в процессе эксплуатации трубы и ложится вся нагрузка.
Данная технология позволяет производить трубы не только из полиэтилена, но и из других термопластичных материалов в зависимости от эксплуатационных требований, предъявляемых к трубопроводу.
К основным преимуществам армированных труб относится:
• Небольшой вес - благодаря использованию синтетических нитей в качестве армирующего материала трубы легковесны.
• Устойчивость к коррозии - Трубы имеют исключительно высокую устойчивость к коррозии, что делает идеальным их применение в различных средах (подземная и подводная прокладка, системы поддержания пластового давления и т.д.).
• Низкие потери на трение - предельный коэффициент шероховатости внутренней поверхности труб составляет 0.0015 мм. Это означает, что стальные трубы могут быть заменены трубами меньшего диаметра. С другой стороны, замена трубами равного диаметра будет означать более высокую пропускную способность.
• Высокая устойчивость к воздействию агрессивной среды -Трубы могут эксплуатироваться при высоких концентрациях H2S и СО2. Не
подвержены гидролитическому разрушению. Это означает их большую долговечность по сравнению со стальными трубами и снижение общих затрат в течение всего срока эксплуатации трубопровода.
• Минимальный объём технического обслуживания - имеющие однородную структуру, трубы практически не требует технического обслуживания. В случае механического повреждения ремонт может быть произведен в полевых условиях. Время простоя трубопровода незначительно.
• Незначительная осевая деформация - трубы характеризуются незначительной осевой деформацией. Возможно изготовление труб с учётом специфических требований заказчика, а также наружной оболочки с повышенной стойкостью к воздействию ультрафиолетового излучения.
Монтаж и ремонт
Отработана технология монтажа и ремонта трубопроводов из армированных полиэтиленовых труб. Монтаж производится сваркой нагревательным элементом встык, а затем, после снятия наружного грата, соединение усиливается электромуфтой с закладным нагревательным элементом. И стыковая, и электромуфтовая сварка проводятся в автоматическом режиме с протоколированием сварочных параметров.
Ремонт поврежденного трубопровода осуществляется следующим образом:
• Вырезается поврежденный участок;
• На его место подбирается отрезок подходящей длины;
• К одному из торцов поврежденного трубопровода ремонтный отрезок приваривается вышеописанным образом;
• Другой конец ремонтного отрезка соединяется с трубопроводом бугельным соединением или армированной муфтой после предварительной футеровки торцов труб.
Повреждённый участок после ремонта Рис. 1 - Ремонт трубопровода из армированных полиэтиленовых труб
1- Ремонтный отрезок полиэтиленовой армированной трубы
2- Стык, сваренный нагревательным элементом и усиленный электромуфтой
3- Бугельное соединение или армированная муфта
4- Футерованные торцы труб
Основные преимущества армированных полиэтиленовых труб в сравнении с аналогичными изделиями из иных материалов:
Таблица 1
Металлические трубы Стеклопластиковые трубы
• Низкий вес армированных труб делает возможным их монтаж без применения грузоподъемных механизмов • Обладают большей строительной дли ной, что повышает надежность трубопровода и снижает затраты на соединительные элементы • Гибкость (не требуются отводы) • Отсутствие электролитической и гальванической коррозии • Высокая стойкость к воздействию коррозирующих грунтов, бактерий, воды • Стойкость к воздействию высокоагрессивных жидкостей и газов • Высокая производительность процесса производства труб и их монтажа • Большой срок эксплуатации • Цены, сопоставимые с ценами применяемых стальных труб • Армированные, в отличие от стеклопластиковых, позволяют транспортировать газовые среды • Обладают большей строительной длиной, что повышает надежность трубопровода и снижает затраты на соединительные элементы • Гибкость (не требуются отводы) • Неподверженность гидролитическому разрушению • Более высокая химическая стойкость • Меньшие затраты на подготовку производства • Не требуют применения футеровочных составов при производстве • Высокая производительность (60 м/час - армированные трубы, 1 м/час -стеклопластиковые) • Низкая цена (в 7 раз дешевле стеклопластиковых)
Таким образом, проведя анализ, что определяющим критерием конструкции трубопроводных систем является их конструктивная надежность - один из основных показателей качества любой конструкции (системы), заключающаяся в ее способности выполнять заданные функции, сохраняя свои эксплуатационные свойства в течение требуемого промежутка времени «жизненного цикла».
Отказ магистрального газопровода, проявляющийся в местной потере герметичности стенки трубы, трубных деталей или в общей потере прочности в результате разрушения, приводит, как правило, к значительному ущербу с возможными непоправимыми последствиями для окружающей природной среды.
Одним из способов предотвращения разрушения стенки трубопровода является использование новых высококачественных материалов для изготовления изоляционных покрытий.
Использованные источники:
1. Земенков Ю. Д. Сбор и подготовка улучшения нефти и газа : учебник / Ю. Д. Земенков. - Москва : Академия, 2009. - 159 с. - Текст : непосредственный.
2. БачериковА. С. Диагностика в системе технического обслуживания объектов трубопроводного транспорта: учебное пособие для студентов нефтегазового профиля / А. С. Бачериков [и др.]; общ. ред. Ю. Д. Земенкова. - ТюмГНГУ.- СПб: Недра, 2009. - 384 с.Текст : непосредственный.
3. Шиповалов А.Н. Аспекты технологической надежности и экономической эффективности эксплуатации подземных хранилищ природного газа Западной Сибири : монография / Ю. Д. Земенков, С. Ю. Торопов, С. Ю. Подорожников| М. Ю. Земенкова, И. В. Тырылгин, В. П. Павлов - Тюмень :ТюмГНГУ, 2012. - 344 с. Текст : непосредственный.
4. Методологические рсновы научных исследований : учебное пособие для студентов нефтегазового профиля / ред. Ю. Д. Земенков. - Тюмень: Вектор Бук, 2013. - 289 с. Текст : непосредственный
5. Мониторинг гидродинамических и технических характеристик трубопроводных систем : учебное пособие для студентов нефтегазового профиля / ред. Ю. Д. Земенков. - Тюмень : Вектор Бук, 2013. - 445 с. Текст : непосредственный.
