Надежность нефтегазопромысловых систем

Контакты E-mail: aq@mail.ru ICQ: 213009528

Формат DJVU Макаренко В.Д., Огородников В.В., Смолин Н.И., Ерофеев В.В., Шарафиев Р.Г. Надежность нефтегазопромысловых систем. 2006 г.— Челябинск: Изд-во ЦНТИ, 826 с., ил. 361, табл. 130, библиогр. 355 назв. Приведены сведения об основных положениях теории надежности и водородной деградации металла нефтегазопромыслового оборудования. Рассмотрены физико-механические основы водородной теории сульфитного коррозионного разрушения. Систематизированы и обобщены результаты исследований по влиянию различных факторов и технологических особенностей эксплуатационных сред на механизмы зарождения и распространения коррозионно-усталостных трещин в сталях внутрискважинного подземного оборудования, длительно эксплуатируемого на нефтяных месторождениях Западной Сибири. Приведены результаты исследований по влиянию температурных режимов на состав и свойства гидратообразований в нефтяных скважинах. Рассмотрены особенности гидродинамических и коррозионно-эрозионных процессов в нефтесборных сетях и предложены рекомендации по снижению коррозионной агрессивности транспортируемых сред. Приведены расчетно-экспериментальные методы оценки остаточного ресурса нефтяного оборудования с учетом водородной деградации металла и напряженного состояния сварных стыков промысловых трубопроводов. Приведены результаты исследований по разработке новых составов трубных сталей и сварочных электродов, обеспечивающих высокие эксплуатационные свойства нефтепромыслового оборудования. Предложена системно-технологическая методология повышения надежности нефтепромыслового оборудования, позволяющая существенно увеличить безаварийный и безотказный срок его эксплуатации. Монография предназначена для специалистов нефтегазовой промышленности, занятых проектированием, изготовлением, эксплуатацией и обслуживанием нефтегазопромыслового оборудования, и студентов вузов, обучающихся но соответствующим специальностям.

Содержание:

Введение 9

Глава 1. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ТЕОРИИ НАДЕЖНОСТИ НЕФТЕГАЗОПРОМЫСЛОВОГО ОБОРУДОВАНИЯ

1.1. Надежность объектов как комплексное свойство 13

1.2. Показатели надежности 20

1.3. Факторы, влияющие на надежность объектов 28

1.4. Правила надежности 32

1.5. Экономические аспекты надежности 33

1.6. Ремонтопригодность нефтегазопромыслового оборудования 36

1.7. Комплексные показатели экономичности работы оборудования 40

1.8. Типовые модели распределения случайных величин 41

1.9. Надежность сложных систем 52

1.9.1. Сложная система и ее характеристики 52

1.9.2. Метод структурных схем 53

1.9.3. Резервирование 56

1.9.4. Надежность функционирования оборудования нефтегазопромысловых производств 57

1.9.5. Комплексный подход к оценке надежности, эффективности и качества нефтегазопромыслового оборудования 61

1.9.6. Принципы отбора и обоснования показателей надежности нефтегазопромыслового оборудования 68

1.9.7. Назначение и виды испытаний на надежность 70

1.9.8. Методы оценки и прогнозирования долговечности объектов 74

1.10. Основы инженерной методики планирования, проведения и обработки результатов испытаний объектов на надежность 78

1.11. Имитационное моделирование при решении задач надежности 93

1.11.1. Моделирование как средство научного исследования и область его применения 93

1.11.2. Моделирование случайных величин, распределенных по различным законам 95

Литература к главе 1 108

Глава 2 ОСНОВЫ ВОДОРОДНОЙ ДЕГРАДАЦИИ МЕТАЛЛА НЕФТЕГАЗОПРОМЫСЛОВОГО ОБОРУДОВАНИЯ

2.1. Общие положения 109

2.2. Гипотезы водородного охрупчивания металлов 113

2.2.1. Классификация водородной хрупкости 113

2.2.2. Механизмы водородного охрупчивания металла 116

2.3. Обратная водородная хрупкость конструкционных сталей 132

2.4. Природа водородной деградации конструкционных сталей 136

2.4.1. Модель разрушения металла без водорода 137

2.4.2. Физическая модель ОВХ 139

2.5. Критерии хрупкого разрушения металла 155

Литература к главе 2 159

Глава 3 ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ВОДОРОДНОЙ ТЕОРИИ СУЛЬФИДНОГО КОРРОЗИОННОГО РАЗРУШЕНИЯ

3.1. Основные положения 161

3.2. Катодные и анодные процессы при сероводородном коррозионном разрушении 168

3.3. Механизмы зарождения коррозионной микротрещины на поверхности металл — H2S-содержащая среда 176

3.3.1. Основные положения 176

3.3.2. Локальная коррозия 184

3.3.3. Наводороживание металла 198

3.3.4. Водородом индуцированные разрушения сталей 218

3.3.5. Сероводородное коррозионное разрушение под напряжением 219

Литература к главе 3 231

Глава 4 ПРОБЛЕМЫ ЭКСПЛУАТАЦИОННОЙ НАДЕЖНОСТИ НЕФТЕ¬ПРОМЫСЛОВОГО ОБОРУДОВАНИЯ

4.1. Основные положения 234

4.2. Бурильные колонны 246

4.3. Обсадные колонны 250

4.4. Насосно-компрессорные трубы 262

4.5. Глубинные насосные штанги 269

4.6. Промысловые трубопроводы 272

Литература к главе 4 291

Глава 5 ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ГИДРАТООБРАЗОВАНИЙ В НЕФТЯНЫХ СКВАЖИНАХ

5.1. Аналитический обзор способов борьбы с гидратосмолопарафиновыми отложениями 293

5.2. Основные положения гидратообразований 318

5.3. Экспериментальное моделирование гидратообразований 323

5.4. Исследование и выбор углеводородных растворителей 337

5.5. Аналитическое исследование гидратообразований в нефтяных скважинах (на примере Самотлорского месторождения) 352

5.6. Влияние температурных режимов на состав и свойства смолопарафиновых образований 361

Литература к главе 5 366

Глава 6. ПРИРОДА КОРРОЗИОННОГО РАЗРУШЕНИЯ ВНУТРИСКВАЖИННОГО ОБОРУДОВАНИЯ

6.1. Исследование природы коррозионного разрушения подземного скважинного оборудования 369

6.2. Оценка трещиностойкости сталей промыслового оборудования в H2S-средах нефтяных месторождений 399

6.3. Расчетно-экспериментальный метод оценки остаточного ресурса нефтепромыслового оборудования 412

6.3.1. Промысловые нефтепроводы 412

6.3.2. Насосно-компрессорные трубы и глубинные насосные штанги 429

6.4. Расчетно-экспериментальный метод оценки напряженного состояния сварных стыков промысловых трубопроводов 437

Литература к главе 6 452

Глава 7 ИССЛЕДОВАНИЕ ГИДРОДИНАМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В НЕФТЕСБОРНЫХ ТРУБОПРОВОДАХ И РАЗРАБОТКА НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКИХ РЕКОМЕНДАЦИЙ СНИЖЕНИЯ КОРРОЗИОННОЙ АГРЕССИВНОСТИ ТРАНСПОРТИРУЕМЫХ СРЕД

7.1. Исследование коррозионной агрессивности транспортируемых сред промысловыми трубопроводами 457

7.2. Особенности гидродинамических и коррозионно-эрозионных процессов в нефтесборных сетях 461

7.3. Аналитический расчет процесса фильтрования примесей в трубопроводах 479

7.4. Пути оптимизации скорости движения трехфазных смесей в условиях высокой обводненности скважин 486

Литература к главе 7 494

Глава 8 ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ПОВЫШЕНИЯ НАДЕЖНОСТИ ВНУТРИСКВАЖИННОГО ОБОРУДОВАНИЯ

8.1. Исследование коррозионно-усталостной прочности насосных штанг 495

8.2. Технологические методы повышения коррозионной стойкости насосно-компрессорных труб 500

8.3. Исследование коррозионно-механической стойкости обсадных и насосно-компрессорных труб и насосных штанг 527

8.4. Коррозионно-механические исследования труб и замков бурильной колонны 539

8.5. Технологические методы повышения коррозионно-усталостной прочности бурильных труб, их СРЗ и сварных швов 548

Глава 9 ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ПОВЫШЕНИЯ НАДЕЖНОСТИ УЭЦН И УСШН

9.1. Исследование причин разрушения внутрискважинного оборудования 550

9.2. Особенности эксплуатации глубинно-насосных установок в скважинах Самотлорского месторождения 555

9.2.1. Основные положения 555

9.2.2. Особенности эксплуатации скважин Самотлорского месторождения с УЭЦН 561

9.2.3. Особенности эксплуатации скважин с СШН 563

9.2.4. Влияние осадков сульфидов железа на работоспособность УЭЦН 567

9.2.5. Аварийные отказы скважин с УЭЦН 584

9.2.6. Аварийные отказы скважин с СШН 585

9.2.7. Технологические методы снижения образования осадков АСП и сульфидов железа 587

9.3. Технологические методы повышения коррозионной стойкости и износостойкости рабочих поверхностей УЭЦН и УСШН 589

9.4. Пути обеспечения безаварийной эксплуатации электропогружных насосов в нефтедобывающих скважинах 614

Глава 10 ИССЛЕДОВАНИЕ КОРРОЗИОННОЙ СТОЙКОСТИ ТРУБНЫХ СТАЛЕЙ НЕФТЯНОГО НАЗНАЧЕНИЯ

10.1. Исследование влияния водорода на механизм СКРН трубных сталей 625

10.2. Исследование механизма образования продуктов коррозии нефтепромысловых трубопроводов 631

10.3. Оценка коррозионно-механической стойкости трубных сталей в H2S-средах 637

Литература к главе 10 649

Глава 11 ПРОБЛЕМЫ И ПУТИ ПОВЫШЕНИЯ ЭКСПЛУАТАЦИОННОЙ НАДЕЖНОСТИ НЕФТЕСБОРНЫХ ТРУБОПРОВОДОВ

11.1. Анализ несущей способности действующего нефтепровода при наличии дефектов в теле трубы и сварном шве 650

11.2. Проблемы сооружения и .эксплуатации промысловых нефтепроводов в условиях Западной Сибири 662

11.3. Причины коррозионных повреждений сварных соединений трубопроводов 674

11.4. Ликвация серы в сварных швах трубопроводов 681

11.5. Влияние водорода на трещиностойкость сварных соединений промысловых трубопроводов 693

11.6. Влияние водорода на зарождение и рост холодных трещин в сварных соединениях трубопроводов 698

11.7. Причины разрушения алюминиевых протекторов промысловых трубопроводов 703

11.8. Влияние термического цикла сварки на распределение водорода в сварном соединении 711

11.9. Пути повышения экспуатационной надежности нефтяных трубопроводов 719

Литература к главе 11 735

Глава 12 ПРИЧИНЫ ОТКАЗОВ НЕФТЕ- И ГАЗОПРОМЫСЛОВЫХ СИС¬ТЕМ НА ПОЗДНЕЙ СТАДИИ ВЫРАБОТКИ МЕСТОРОЖДЕНИЙ

12.1. Причины отказов технологического оборудования газоперерабатывающих заводов Западной Сибири 740

12.2. Влияние методов повышения нефтеотдачи пластов на надежность нефтепромысловых систем 748

Литература к главе 12 770

Глава 13 РАЗРАБОТКА И ВНЕДРЕНИЕ В ПРОИЗВОДСТВО ТРУБНЫХ СТАЛЕЙ И СВАРОЧНЫХ ЭЛЕКТРОДОВ С ВЫСОКИМИ ЭКС¬ПЛУАТАЦИОННЫМИ СВОЙСТВАМИ

13.1. Трубные стали 771

13.1.1. Новые составы трубных сталей и их опытно-промысловая проверка 771

13.1.2. Практические рекомендации для повышения эксплуатационных свойств труб нефтяного назначения 784

13.1.3. Технико-экономическая оценка применения в строительстве нефтепроводов труб с повышенными эксплуатационными свойствами 792

13.2. Сварочные электроды 800

13.2.1. Выбор газошлакообразующей системы электродного покрытия 800

13.2.2. Выбор оптимальной системы раскисления и легирования сварных швов 804

13.2.3. Электроды АНО-ТМ для сварки корня шва монтажных стыков трубопроводов 811

13.2.4. Технология сварки корневых швов неповоротных монтажных стыков трубопроводов электродами АНО-ТМ 817

13.2.5. Опытно-промышленные испытания электродов АНО-ТМ на нефтепромыслах 823

Литература к главе 13 825