Тръбопроводи за събиране на нефт и газ
Обозначаване и класификация на тръбопроводи за комуникации за събиране на нефт и газ Тръбопроводите на системата за събиране и пречистване на нефт и газ са предназначени за транспортиране на продукти от кладенеца от тяхното ухо до доставка до стоково-транспортни организации, както и за преместването им в технологичните единици, а тръбопроводите на системата за поддържане на налягането - за подаване на отпадъчни води от пречиствателни станции (WPV) до инжекционни кладенци
2) по отношение на налягането: - високо налягане (до 6,4 MPa); - средно налягане (до 1,6 MPa); - ниско налягане (до 0,6 MPa); - без налягане (гравитационен поток). 3) според вида на полагане: - под земята; - земята; - окачен; - под вода. 4) по хидравличната схема: - проста, без разклонения; - комплекс, имащ клонове, които включват и затворен (пръстен);
5) по естеството на запълване на секцията: - тръбопроводи с пълно запълване на тръбната секция с течност; - с непълно запълване. Тръбопроводите, по които се подава вода към инжекционни кладенци, за да се поддържа налягането в резервоара, са разделени: - на захранващи тръбопроводи, положени от пречиствателни станции (WPV) до клъстерна помпена станция (CPS); - разпределителна, положена от канализационната помпена станция до кладенците. Диаметрите на всички видове тръбопроводи се определят чрез хидравлични изчисления, дебелината на стените - чрез якостни изчисления. При изграждането на газопроводи и газокондензатни находища се налагат специални изисквания. Това се дължи на обстоятелства, които причиняват корозия на тръбопровода: газът се транспортира под високо налягане и с висока скорост; газът често съдържа повече сероводород и въглероден диоксид от нефта.
Асортимент от тръби, използвани за събиране и пречистване на нефт, газ и вода Основната част от тръбопроводите са тръби, изработени от стомани от различни степени. При избора на тръбен материал за изграждане на тръбопроводи трябва да се вземат предвид температурата и налягането на транспортираната среда, както и корозионната устойчивост на избрания материал в тази среда. През последните години се използват тръби, гумирани с ебонит или полимери.
При изграждането на комуникации на нефтени и газови находища се използват горещовалцувани безшевни стоманени тръби, произведени в съответствие с GOST 8732-78, водопроводни и газови тръби, произведени в съответствие с GOST 3262-75, и ремонтирани нефтени тръби, които не са подходящи за предназначението им. GOST 8732-78 се прилага за горещо валцувани безшевни тръби от въглеродна и легирана стомана, използвани за тръбопроводи и конструктивни части за различни цели. По дължина се доставят: а) произволна дължина - в диапазона от 4 до 12,5 m; б) измерена дължина - в рамките на неизмерената.
В зависимост от предназначението тръбите се избират по химичен състав и механични свойства. За всеки клас стомана обикновено се посочват необходимите стойности на показателите за механични свойства: граница на провлачване, якост на опън и относително удължение. Съгласно GOST 8732-78 тръбите се произвеждат с външен диаметър от 25 до 820 mm включително, с дебелина на стената от 2,5 до 20 mm, в зависимост от диаметъра на тръбите. Наскоро започнаха да произвеждат тръби с диаметър 1020 mm. Дебелината на стената се взема според резултатите от механичните изчисления.
GOST 3262-75 се прилага за непоцинковани (черни) и поцинковани стоманени заварени тръби, обикновени, подсилени и леки, без резба или с резба, използваниза водопроводи и газопроводи, както и за отоплителни системи и конструктивни части. Според дължината на тръбата се доставят: а) произволна дължина - в диапазона от 4 до 12 m, като в партидата се допускат до 5% тръби с дължина от 1,5 до 4 m; б) по искане на потребителя на измерена или многократна дължина в рамките на немерената.
GOST осигурява тръби с номинален диаметър dy=6; 8; 10; 15; 20; 25; 32; 40; 50; 70; 80; 90; 100; 125; 150 мм. Номиналният диаметър съвпада с вътрешния диаметър за обикновените тръби, за леките тръби е по-голям от вътрешния диаметър, а за армираните тръби е по-малък. Тръбопроводите, подобно на други видове технологично оборудване, след изграждането им се подлагат на хидравлични изпитвания при налягане, превишаващо работното налягане с 25%.
2 Изчисляване на тръбопроводи за механична якост Изчисляването на тръбопроводите на система за събиране на нефт и газ за механична якост се свежда до определяне на дебелината на стената, която би била минимална, но в същото време не би позволила разрушаването на тръбите по време на работа. Основните силови фактори, които трябва да се вземат предвид при изчисленията, са вътрешното налягане, огъването на тръбопровода и температурната разлика, както и комбинациите от тях.
Вътрешното налягане е един от основните и решаващи силови фактори, които определят работата на тръбопроводите. Следователно, когато се изчисляват тръбопроводите, дебелината на стените на тръбите се определя основно въз основа на дадено вътрешно налягане. Ако коефициентът на сила е ограничен само до едно вътрешно налягане, тогава минималната дебелина на стената на тръбата се изчислява от тангенциалното напрежение, замествайки го с допустимото напрежение, се получава следната формула:
къдеторе максималното работно налягане, при което тръбопроводът работи;Din- номинален вътрешен диаметър на тръбата;- допустимо напрежение, прието 0,9 (σ*). Тук σ* е нормативното напрежение на опън на материала на тръбата, което се приема за 40% от минималната стойност на границата на провлачване, т.е. σ*=0,4(σt).
Под действието на всички силови фактори се намира сумата от надлъжните напрежения на опън.
Схема за изчисляване на тръбопровода за механична якост
възникват напрежения 1, 2, 3
1 - от вътрешно налягане:
2 - от деформация на огъване:
3 - от температурна разлика:
къдетоDе средният диаметър на тръбата;E- модул на еластичност на метала, равен на MPa;R- радиус на огъване на тръбопровода; - коефициент на линейно разширение (за стомана 1/0С); Δt е температурната разлика, взета като положително число по време на нагряване.
Температурната разлика се взема предвид, когато тръбопроводите са притиснати в земята и при охлаждане те могат да се деформират, като по този начин причиняват надлъжни напрежения на опън в метала на тръбата. Надлъжните сили на натиск могат да доведат до изкълчване на тръбопроводите в случаите, когато са положени в почви с лоша кохезия, които не осигуряват необходимото прищипване на тръбопроводите с почва. При проектирането на такива участъци е необходимо да се увеличи дълбочината на полагане, да се избягва полагането на извити участъци с малък радиус на огъване или да се използват винтови анкери.
Граничното състояние на надлъжните напрежения се определя от условието:
къдетоkе коефициентът на условията на труд; σ* - нормативно допустимо напрежение; Σσr - сумата от надлъжните напрежения на опън в проектния участък на тръбопровода от ефектите на вътрешното налягане, огъването на тръбопровода, температурните колебания и ефектите на деформиращата сила на почвата.
За прави и еластично извити участъци от подземни и повърхностни тръбопроводи при липса на надлъжни и напречни движения, слягане и повдигане на почвата, надлъжните аксиални напрежения от въздействието на вътрешно налягане, огъване и температура се изчисляват по следната формула: