Проблемы при работе с ГПМТ связаны в основном с несоблюдением условий эксплуатации, частности температурного режима. Все производители ГПМТ ограничивают применение своей продукции температурой плюс 45 0С, плюс 50 0С.
Опыт ОАО «Нижневартовскнефтьгаз» показывает, что при подземной укладке ГПМТ на суходольных участках проблем в эксплуатации не возникает. В качестве примера можно привести успешную работу ГПМТ первого поколения фирмы «Стройпласт» (г. Екатеринбург) в течении пяти лет на трёх участках в системе нефтегазосбора при перекачке высокообводнённой продукции.
Трубы Рофлекс (Самара) в течении шести лет успешно эксплуатировались на одной из выкидных линий куста Самотлорского месторождения при обводнённости 85 – 92 %. В феврале 1996 года аварийная остановка куста привела к замерзанию жидкости в трубопроводе. В июне, после оттаивания, участок вновь был запущен в работу и успешно эксплуатировался ещё два года. Приведённые примеры успешного использования ГПМТ относятся к участкам с высокой обводнённостью, в тоже время к вопросу внедрения на малообводнённых участках следует подходить с осторожностью из-за опасности отложения АСПО и необходимости проведения «горячей » промывки линии.
Проанализировав опыт работы с коррозионно-стойкими трубами можно сделать вывод, что все современные трубы имеют недостатки при эксплуатации, но ГПМТ более всего подходят. Главный недостаток температурное ограничение не помешает работе трубопроводов, так как за двадцать лет эксплуатации месторождения не зафиксировано ни одно случая АСПО.
6. МЕТОДИКА РАСЧЕТА НА ПРОЧНОСТЬ И УСТОЙЧИВОСТЬ ТРУБОПРОВОДОВ ИЗ МЕТАЛЛОПЛАСТОВЫХ ТРУБ
6.1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
Расчет трубопроводов производите по предельным состояниям несущей способности (прочности и устойчивости).
Расчет трубопроводов на прочность и устойчивость следует производить на действия расчетных: нагрузок. Метод определения расчетных нагрузок и воздействий и их сочетание надлежит принимать в соответствии с указаниями главы СНиП по нагрузкам и воздействиям.
6.2. РАСЧЕТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ МАТЕРИАЛОВ
Металлопластовые трубы представляют из себя полиэтиленовые трубы, монолитная сетка которых армирована проволочным каркасом. Соединительные законцовки выполнены из полиэтилена низкого давления. Таким образом, основными материалами являются малоуглеродистая сталь и полиэтилен низкого давления (ПНД).
Предел текучести стальной проволоки по ГОСТ 32.82-46 равен 310 МПа. Предел текучести полиэтилена низкого давления по ГОСТ 18599-83 должен быть не менее 20 МПа (200 кгс/см2).
Нормативное длительное сопротивление разрушения материала матрицы в зависимости от условий работы регламентируется СН 550-82. Коэффициент условий работы приведен в табл. 1.
Модуль упругости ПНД в расчетах принимается равным 800 МПа.
Коэффициент Пуассона μ для труб из полиэтилена низкого давления работающих при температуре до 40 °С равен 0,42–0,44. При температуре выше 40 °C коэффициент Пуассона допускается равным 0,5.
При расчете на прочность тела труб, находящихся под действием внутреннего давления, определяются напряжения в арматуре, эквивалентные напряжения по Мизесу и контактные напряжения в полимерной матрице.
6.3. РАСЧЕТ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ
МЕТАЛЛОПЛАСТОВЫХ ТРУБ
С целью прогноза характера разрушения металлопластовых труб было исследовано их напряженно-деформированное состояние методом конечных элементов.
Рассмотрим в качестве примера трубу диаметром 95 мм. Конечноэлементная модель конструкции металлопластовой трубы диаметром 95 мм содержит 2129 конечных элементов и 720 узлов. Армирующая стальная сетка моделировалась трехмерными стержневыми КЭ, а полиэтиленовая заливка - толстостенными оболочечными КЭ. Фрагмент сетки конечных элементов представлен на рис. 30. Там же показаны номера конечных элементов (1033-1097), расположенных в одном ряду сетки и моделирующих арматуру в окружном направлении.
Результаты исследования напряженно - деформированного состояния конструкции металлопластовых труб с помощью конечноэлементной модели МПТ представлены в таблице 3.
Таблица 3
Распределение напряжений в МПТ при давлении 4 МПа
Диаметр труб, мм
Толщина стенки, мм
Размер ячейки, мм х мм
Диаметр арматуры, мм
Напряжение по Мизесу в ПЭ элементах, σэкв, МПа
Напряжение в продольной арматуре, σпрод, МПа
Напряжение в окружной арматуре, σокр, МПа
Запас прочности, σт,/σок,
89
89
89
89
89
89
95
95
95
95
95
95
115
115
115
115
115
115
132
132
132
132
132
132
10,5
10,5
10,5
10,5
10,5
10,5
10,5
10,5
10,5
10,5
10,5
10,5
12,0
12,0
12,0
12,0
12,0
12,0
12,0
12,0
12,0
12,0
12,0
12,0
6 х 6
6 х 6
8 х 8
8 х 8
10 х 10
10 х 10
6 х 6
6 х 6
8 х 8
8 х 8
10 х 10
10 х 10
6 х 6
6 х 6
8 х 8
8 х 8
10 х 10
10 х 10
6 х 6
6 х 6
8 х 8
8 х 8
10 х 10
10 х 10
2,5
3,0
2,5
3,0
2,5
3,0
2,5
3,0
2,5
3,0
2,5
3,0
2,5
3,0
2,5
3,0
2,5
3,0
2,5
3,0
2,5
3,0
2,5
3,0
0,714212
0,504532
0,933721
0,663100
1,14126
0,814721
0,769539
0,543624
1,00507
0,713771
1,23153
0,879157
0,931415
0,659495
1,20952
0,861841
1,47755
1,05895
1,08445
0,768042
1,40847
1,00385
1,73090
1,24026
-0,13237
-0,059557
-0,23781
-0,10799
-0,45901
-0,21863
-0,13227
-0,05726
-0,27118
-0,13207
-0,44840
-0,21225
-0,26904
-0,11706
-0,56914
-0,26034
-0,96814
-0,45407
-0,77566
-0,38976
-2,5616
-1,3762
-1,1641
-0,60425
180,75
127,67
236,25
167,76
289,01
206,27
194,66
137,50
254,31
180,58
311,81
222,55
235,67
166,84
307,36
218,90
375,89
269,25
274,70
194,46
358,48
255,29
438,44
314,03
1,72
2,43
1,31
1,85
1,07
1,50
1,59
2,25
1,22
1,72
0,99
1,39
1,32
1,86
1,01
1,42
0,82
1,15
1,13
1,59
0,86
1,21
0,71
0,99
Результаты исследования напряженно-деформированного состояния металлопластовой трубы, с использованием приведенной выше модели, показали, что наиболее напряженным элементом конструкции является арматура в окружном направлении. В предположении упругой работы арматуры при внутреннем давлении 12.0 МПа в средней части трубы для наиболее наряженных элементов растягивающие напряжения достигают 565 МПа.
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9
