Помощь студентам в учебе
Разработка методов повышения пропускной способности транспорта нефти по магистральному трубопроводу
|
ВВЕДЕНИЕ 12
1 ПРОПУСКНАЯ СПОСОБНОСТЬ МАГИСТРАЛЬНЫХ НЕФТЕПРОВОДОВ
И МЕТОДЫ ЕЕ ПОВЫШЕНИЯ 15
1.1 Понятие пропускной способности нефтепроводов 15
1.2 Факторы, влияющие на пропускную способность магистральных
нефтепроводов 18
1.3 Характеристика методов увеличения пропускной способности
магистральных нефтепроводов 26
2 ХАРАКТЕРИСТИКА ОБЪЕКТА ИССЛЕДОВАНИЯ 37
2.1. Климатические и природные условия района расположения
нефтепровода 37
2.2. Физико-химические свойства перекачиваемой нефти 40
2.3. Характеристика НПС и участка нефтепровода 41
3 РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ 44
3.1. Расчет длины лупинга 45
3.2. Расчет длины вставки 47
3.3. Удвоение числа перекачивающих станций 50
3.4. Увеличение числа перекачивающих станций с прокладкой лупинга 51
3.5. Расчет концентрации противотурбулентной присадки 52
3.6 Выбор оптимальной технологии повышения эффективности при транспортировке нефти 53
4 ФИНАНСОВЫЙ МЕНЕДЖМЕНТ, РЕСУРСОЭФФЕКТИВНОСТЬ И
РЕСУРСОСБЕРЕЖЕНИЕ 56
4.1 Оценка коммерческого потенциала и перспективности проведения научных
исследований с позиции ресурсоэффективности и ресурсосбережения 57
4.2 Планирование научно-исследовательских работ 60
4.2.1 Структура работ в рамках научного исследования 60
4.2.2 Разработка графика проведения научного исследования 61
4.3 Бюджет научно-технического исследования (НТИ) 64
4.3.1 Расчет материальных затрат НТИ 64
4.3.2 Основная заработная плата исполнителей схемы 65
4.3.3 Дополнительная заработная плата 66
4.3.4 Отчисления во внебюджетные фонды 67
4.3.5 Накладные расходы 67
4.3.6 Формирование бюджета затрат научно-исследовательского проекта 68
4.4 Определение ресурсной финансовой, бюджетной, социальной и экономической эффективности исследования 68
4.4.1 Определение сравнительной эффективности разработки 68
5 Социальная ответственность 74
5.1 Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности 74
5.2 Производственная безопасность 76
5.2.1 Обзор вредных и опасных факторов на рабочем месте 76
5.3 Экологическая безопасность 81
5.3.1 Анализ влияния объекта исследования на окружающую среду 81
5.3.2 Анализ влияния процесса исследования на окружающую среду 83
5.4 Безопасность в чрезвычайных ситуациях: 83
5.4.1 Анализ вероятных ЧС, которые может инициировать объект
исследований 83
5.4.2 Анализ вероятных ЧС, которые могут возникнуть на рабочем месте
проведения исследований 84
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 87
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 88
1 ПРОПУСКНАЯ СПОСОБНОСТЬ МАГИСТРАЛЬНЫХ НЕФТЕПРОВОДОВ
И МЕТОДЫ ЕЕ ПОВЫШЕНИЯ 15
1.1 Понятие пропускной способности нефтепроводов 15
1.2 Факторы, влияющие на пропускную способность магистральных
нефтепроводов 18
1.3 Характеристика методов увеличения пропускной способности
магистральных нефтепроводов 26
2 ХАРАКТЕРИСТИКА ОБЪЕКТА ИССЛЕДОВАНИЯ 37
2.1. Климатические и природные условия района расположения
нефтепровода 37
2.2. Физико-химические свойства перекачиваемой нефти 40
2.3. Характеристика НПС и участка нефтепровода 41
3 РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ 44
3.1. Расчет длины лупинга 45
3.2. Расчет длины вставки 47
3.3. Удвоение числа перекачивающих станций 50
3.4. Увеличение числа перекачивающих станций с прокладкой лупинга 51
3.5. Расчет концентрации противотурбулентной присадки 52
3.6 Выбор оптимальной технологии повышения эффективности при транспортировке нефти 53
4 ФИНАНСОВЫЙ МЕНЕДЖМЕНТ, РЕСУРСОЭФФЕКТИВНОСТЬ И
РЕСУРСОСБЕРЕЖЕНИЕ 56
4.1 Оценка коммерческого потенциала и перспективности проведения научных
исследований с позиции ресурсоэффективности и ресурсосбережения 57
4.2 Планирование научно-исследовательских работ 60
4.2.1 Структура работ в рамках научного исследования 60
4.2.2 Разработка графика проведения научного исследования 61
4.3 Бюджет научно-технического исследования (НТИ) 64
4.3.1 Расчет материальных затрат НТИ 64
4.3.2 Основная заработная плата исполнителей схемы 65
4.3.3 Дополнительная заработная плата 66
4.3.4 Отчисления во внебюджетные фонды 67
4.3.5 Накладные расходы 67
4.3.6 Формирование бюджета затрат научно-исследовательского проекта 68
4.4 Определение ресурсной финансовой, бюджетной, социальной и экономической эффективности исследования 68
4.4.1 Определение сравнительной эффективности разработки 68
5 Социальная ответственность 74
5.1 Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности 74
5.2 Производственная безопасность 76
5.2.1 Обзор вредных и опасных факторов на рабочем месте 76
5.3 Экологическая безопасность 81
5.3.1 Анализ влияния объекта исследования на окружающую среду 81
5.3.2 Анализ влияния процесса исследования на окружающую среду 83
5.4 Безопасность в чрезвычайных ситуациях: 83
5.4.1 Анализ вероятных ЧС, которые может инициировать объект
исследований 83
5.4.2 Анализ вероятных ЧС, которые могут возникнуть на рабочем месте
проведения исследований 84
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 87
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 88
Современное состояние нефте- и нефтепродуктопроводного транспорта характеризуется длительным сроком эксплуатации действующих магистральных трубопроводов при значительном увеличении объемов перекачки по ним жидких углеводородов. Так за последние 7 лет в России отмечается стабильный рост добычи нефти с 516,8 млн. тонн в 2014 году до 524,5 млн. тонн в 2021 году.
Для обеспечения транспортировки возрастающих объемов нефти от мест добычи до внутренних потребителей и на экспорт требуется увеличение пропускной способности действующих магистральных нефтепроводов. Однако на сегодняшний день более 50 % магистральных нефтепроводов эксплуатируются свыше 30 лет.
Выполненные рядом авторов исследования показывают, что в процессе длительной (20 лет и более) эксплуатации магистральных нефтепроводов происходит изменение (в сторону ухудшения) характеристик металла труб. Механическими испытаниями образцов, вырезанных из демонтированных труб, было установлено, что в процессе длительной эксплуатации сталей 17ГС, 14ХГС, 19Г имеет место увеличение их прочностных свойств: временное сопротивление и предел текучести возрастают примерно на 10 %.
Одновременно наблюдается значительное снижение пластических свойств стали. Метал в процессе длительной эксплуатации охрупчивается (относительное удлинение и относительное сужение уменьшаются на 20-25 %), существенно снижается ударная вязкость (у стали 19Г параметр КСУ уменьшается в два раза).
По мере повышения рабочего давления, возрастания диаметра труб, увеличения срока службы нефтепровода повышается склонность металла к хрупким разрушениям. Такие разрушения могут происходить даже при нормальных значениях окружных напряжений, составляющих 30...50 % от предела текучести, т.е. в заведомо упругой области работы металла трубопровода. Как известно, на стенках труб имеется различные дефекты, возникающие в процессе получения листового металла, изготовления труб, их транспортировке и эксплуатации в составе магистрального трубопровода.
Имеющиеся в настоящее время внутритрубные дефектоскопы позволяют определить многие из известных дефектов, с большой точностью, как по геометрическим размерам, так и по ориентации на теле трубы. Наличие достоверной информации по характеристикам и расположению дефектов, а так же наличие методического аппарата основанного на многолетних исследованиях трубных сталей длительно эксплуатируемых нефтепроводов позволяет с большой точностью определять фактическую несущую способность труб линейной части магистральных нефтепроводов, что в свою очередь определяет рабочее давление на выходе НПС, а в конечном итоге и пропускную способность трубопровода.
На основании изложенного очевидно, что проблема повышения пропускной способности действующих магистральных нефтепроводов требует применения не только общеизвестных методов (строительство лупингов, увеличение числа насосных станций, применение противотурбулентных присадок), но и использование комплексного метода увеличения пропускной способности путем повышения рабочего давления на выходе НПС с заменой труб линейной части магистрального нефтепровода с недостаточной величиной несущей способности.
Объект исследования: магистральный нефтепровод «Александровское - Анжеро-Судженск».
Предмет исследования: методы повышения пропускной способности транспорта нефти по магистральному трубопроводу.
Цель работы: выбор оптимального метода повышения пропускной способности при транспорте нефти по магистральному трубопроводу.
В ходе выполнения работы были поставлены следующие задачи, которые необходимо было решить:
1. изучить нормативную документацию и литературу по данной теме;
2. выяснить причины уменьшения пропускной способности нефтепровода;
3. рассмотреть применяемые методы увеличения гидравлической эффективности нефтепроводов;
4. рассчитать и сопоставить параметры и значения для анализируемых методов;
5. выбрать наиболее эффективный и оптимальный, а также экономически выгодный метод.
Для обеспечения транспортировки возрастающих объемов нефти от мест добычи до внутренних потребителей и на экспорт требуется увеличение пропускной способности действующих магистральных нефтепроводов. Однако на сегодняшний день более 50 % магистральных нефтепроводов эксплуатируются свыше 30 лет.
Выполненные рядом авторов исследования показывают, что в процессе длительной (20 лет и более) эксплуатации магистральных нефтепроводов происходит изменение (в сторону ухудшения) характеристик металла труб. Механическими испытаниями образцов, вырезанных из демонтированных труб, было установлено, что в процессе длительной эксплуатации сталей 17ГС, 14ХГС, 19Г имеет место увеличение их прочностных свойств: временное сопротивление и предел текучести возрастают примерно на 10 %.
Одновременно наблюдается значительное снижение пластических свойств стали. Метал в процессе длительной эксплуатации охрупчивается (относительное удлинение и относительное сужение уменьшаются на 20-25 %), существенно снижается ударная вязкость (у стали 19Г параметр КСУ уменьшается в два раза).
По мере повышения рабочего давления, возрастания диаметра труб, увеличения срока службы нефтепровода повышается склонность металла к хрупким разрушениям. Такие разрушения могут происходить даже при нормальных значениях окружных напряжений, составляющих 30...50 % от предела текучести, т.е. в заведомо упругой области работы металла трубопровода. Как известно, на стенках труб имеется различные дефекты, возникающие в процессе получения листового металла, изготовления труб, их транспортировке и эксплуатации в составе магистрального трубопровода.
Имеющиеся в настоящее время внутритрубные дефектоскопы позволяют определить многие из известных дефектов, с большой точностью, как по геометрическим размерам, так и по ориентации на теле трубы. Наличие достоверной информации по характеристикам и расположению дефектов, а так же наличие методического аппарата основанного на многолетних исследованиях трубных сталей длительно эксплуатируемых нефтепроводов позволяет с большой точностью определять фактическую несущую способность труб линейной части магистральных нефтепроводов, что в свою очередь определяет рабочее давление на выходе НПС, а в конечном итоге и пропускную способность трубопровода.
На основании изложенного очевидно, что проблема повышения пропускной способности действующих магистральных нефтепроводов требует применения не только общеизвестных методов (строительство лупингов, увеличение числа насосных станций, применение противотурбулентных присадок), но и использование комплексного метода увеличения пропускной способности путем повышения рабочего давления на выходе НПС с заменой труб линейной части магистрального нефтепровода с недостаточной величиной несущей способности.
Объект исследования: магистральный нефтепровод «Александровское - Анжеро-Судженск».
Предмет исследования: методы повышения пропускной способности транспорта нефти по магистральному трубопроводу.
Цель работы: выбор оптимального метода повышения пропускной способности при транспорте нефти по магистральному трубопроводу.
В ходе выполнения работы были поставлены следующие задачи, которые необходимо было решить:
1. изучить нормативную документацию и литературу по данной теме;
2. выяснить причины уменьшения пропускной способности нефтепровода;
3. рассмотреть применяемые методы увеличения гидравлической эффективности нефтепроводов;
4. рассчитать и сопоставить параметры и значения для анализируемых методов;
5. выбрать наиболее эффективный и оптимальный, а также экономически выгодный метод.
В ходе выпускной квалификационной работы было выполнено следующее:
- изучена используемая нормативно-техническая документация;
- проанализированы применяемые технологии и методы по увеличению пропускной способности магистральных нефтепроводов;
- проведен расчет вариантов увеличения пропускной способности.
Можно сделать следующие выводы, что методы с использованием строительства дополнительных нефтеперекачивающих станций, лупинга или вставок большего диаметра отличаются очень высокими значениями капитальных затрат при малой продолжительности повышенной пропускной способности. При большой продолжительности повышенной пропускной способности ежегодные эксплуатационные расходы, связанные с обслуживанием лупинга или вставок, стремятся почти к нулю, а при строительстве дополнительных нефтеперекачивающих станций эксплуатационные расходы для них в основном представлены потреблением электроэнергии.
Противотурбулентная присадка выгодна при малой продолжительности использования, но нецелесообразна для длительного применения из-за ее большой стоимости и высоких эксплуатационных расходов. Повышение несущей способности труб отличается почти отсутствием капитальных затрат и отсутствием дополнительных эксплуатационных расходов.
- изучена используемая нормативно-техническая документация;
- проанализированы применяемые технологии и методы по увеличению пропускной способности магистральных нефтепроводов;
- проведен расчет вариантов увеличения пропускной способности.
Можно сделать следующие выводы, что методы с использованием строительства дополнительных нефтеперекачивающих станций, лупинга или вставок большего диаметра отличаются очень высокими значениями капитальных затрат при малой продолжительности повышенной пропускной способности. При большой продолжительности повышенной пропускной способности ежегодные эксплуатационные расходы, связанные с обслуживанием лупинга или вставок, стремятся почти к нулю, а при строительстве дополнительных нефтеперекачивающих станций эксплуатационные расходы для них в основном представлены потреблением электроэнергии.
Противотурбулентная присадка выгодна при малой продолжительности использования, но нецелесообразна для длительного применения из-за ее большой стоимости и высоких эксплуатационных расходов. Повышение несущей способности труб отличается почти отсутствием капитальных затрат и отсутствием дополнительных эксплуатационных расходов.