Выполнена апробация и анализ результатов практического применения разработанных методов, методических положений, алгоритмов и компьютерных программ прогнозирования ресурса при проведении поэтапного продления ресурса различных видов оборудования. По результатам расчетов были обоснованы и определены: прогнозируемый ресурс; продлеваемый ресурс до проведения очередного диагностического обследования; мероприятия по коррекции данных о состоянии и мероприятия по коррекции состояния элементов оборудования, позволяющие обеспечивать допустимые вероятность и риск отказа в период продлеваемого ресурса оборудования.

На основе полученных результатов обоснованы модели, критерии и методы оценки эффективности применения разработанных методов прогнозирования ресурса. На рис. 6 представлены результаты расчетов и модели анализа повышения достоверности прогнозирования ресурса и снижения вероятности и риска отказа оборудования в период продлеваемого ресурса на примере прогнозирования ресурса газосепаратора установки комплексной подготовки газа (УКПГ) при различных уровнях тяжести последствий отказа. На рис. 6: 1, 2 – эмпирическая и теоретическая функции вероятности отказа – VДВ(t), построенные по ДВ-модели прогнозирования ресурса (рис. 1 а); 3, 4 – эмпирическая и теоретическая функции вероятности отказа – VВ(t), построенные по разработанным В-модели и методам прогнозирования ресурса. Принимая за эталон для сравнения VВ(t) и определяя значения tВi по В-модели во всем диапазоне значений [V]LFi(ULFi) из условия VВ(tВi)= [V]LFi (рис. 6 а), для этих же значений tВi были посчитаны значения VLF по ДВ-модели – VДВ(tВi). На графиках рис. 6 б линиями 5 и 6 показаны расчетные значения VДВ(tВi) и значения VВ(tВi) при одинаковых [V]LFi соответственно.

а)

б)

Рисунок 6 – Результаты расчетов и модели анализа достоверности
прогнозирования ресурса (а), снижения вероятности и риска оборудования в период продлеваемого ресурса (б).

Эффективность применения разработанных методов оценивается коэффициентами повышения достоверности (ПD) прогнозирования ресурса, снижения вероятности и риска (CVR) оборудования в период продлеваемого ресурса и величиной доли требуемых оптимальных затрат (ЗD) на контроль параметров состояния и ресурса при диагностике:

, (15)

где: и - минимальные значения VLF для эмпирических функций вероятностей отказа, построенных по ДВ - и В-моделям прогнозирования ресурса соответственно (рис. 6 а); и - значения VLF, посчитанные по ДВ - и
В-моделям для одинаковых значений tВi, определяемых из условия VВ(tВi)= [V]LFi (рис. 7 б); Nmin – минимальное требуемое количество измерений параметров состояния и ресурса для обеспечения требуемых уровней допустимого риска [R]LF, достоверности прогнозирования ресурса – DI и диагностики параметров – DM; ND - количество фактически выполненных измерений параметров при текущем обследовании согласно нормативным требованиям. Для представленных на рис. 6 а результатов прогнозирования ресурса газосепаратора УКПГ - ПD = 4,5= const, результаты расчетов CVR и ЗD представлены на рис. 7.

а)

б)

Рисунок 7 – Графическое представление результатов расчета CVR (а) и ЗD (б).

С использованием обоснованных показателей ПD, CVR и ЗD в работе выполнена оценка эффективности применения разработанных методов прогнозирования ресурса на основе анализа данных результатов расчетов ресурса 28 сосудов УКПГ. Установлено, что применение разработанных теоретических положений и методов прогнозирования ресурса позволяет: получить среднее значение коэффициента ПD = 4 и повысить достоверность прогнозирования ресурса; получить среднее значение CVR ср = 3 и снизить вероятность и риск отказа оборудования в период продлеваемого ресурса; повысить эффективность расходования средств на диагностику за счет перераспределения затрат на контроль параметров состояния и ресурса при диагностике (рис. 7 б).

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Выполнен анализ методов прогнозирования ресурса и причин недопустимых вероятности и риска отказа технологического оборудования объектов добычи и переработки сероводородсодержащих нефти и газа в период продлеваемого ресурса. Установлено, что применяемые методы прогнозирования ресурса на основе детерминированно-вариационной модели без учета информации о достоверности диагностики и совместных вариациях параметров состояния и ресурса приводят к переоценке продлеваемого ресурса на 80 % и более и не позволяют обеспечивать нормативно установленные допустимые вероятность и риск отказа оборудования в период продлеваемого ресурса.

2. Выполнены экспериментальные исследования и обоснованы показатели достоверности диагностики и вариаций параметров и критериев оценки состояния элементов нефтегазового оборудования в условиях сероводородсодержащих сред. Установлено, что: применение автоматизированного сканирующего комплекса - АСК, либо выполнение независимых контролей ручной УЗ дефектоскопией, позволяют выполнять диагностику повреждений (непроваров) штуцерных узлов с достоверностью до 90 % и выше; параметры формы конструкции, дефектов и повреждений и критерии предельного состояния металла имеют исходные и увеличивающиеся вариации значений с коэффициентами вариаций от 0,01 до 0,8 и выше; показатели вариаций критериев предельного состояния металла с погрешностью не более 10% могут быть оценены по данным контроля твердости. Установлены эмпирические зависимости для косвенной оценки показателей вариаций параметров и критериев оценки состояния. Разработаны методические подходы, алгоритмы, компьютерные программы анализа и накоплен массив данных показателей достоверности их диагностики и вариаций.

3. Выполнено расчетно-экспериментальное обоснование показателей вариаций параметров, критериев и достоверности прогнозируемого ресурса нефтегазового оборудования в условиях сероводородсодержащих сред. Установлено, что: критерии оценки технического состояния, параметры эксплуатационного нагружения и кинетики повреждаемости, наработка и прогнозируемый ресурс имеют исходные и увеличивающиеся вариации значений с коэффициентами вариаций от 0,01 до 1,2 и выше; величина погрешности прогнозирования ресурса изменяется в пределах от 50 до 200%. Установлены эмпирические зависимости для оценки показателей вариаций наработки, параметров и критериев прогнозируемого ресурса. Разработаны методы оценки и накоплен массив данных показателей вариаций параметров, критериев и достоверности прогнозируемого ресурса.

4. Выполнен анализ результатов диагностических обследований, результатов исследований достоверности диагностики и вариаций параметров состояния и ресурса и установлены источники снижения достоверности прогнозирования ресурса. Обоснованы и разработаны теоретические положения, алгоритм и методы прогнозирования ресурса. Разработана новая вариационная модель прогнозирования ресурса, которая в отличие от применяемой детерминированно-вариационной модели, учитывает достоверность диагностики и совместные вариации параметров состояния и ресурса. Выполнено обоснование: принципов факторного анализа параметров, определяющих достоверность прогнозирования ресурса, матричных вычислений ресурса при совместных вариациях параметров состояния и ресурса, аппроксимации эмпирических значений вероятности отказа; критериев допустимых вероятности и риска отказа; модели и критерия оценки достоверности прогнозирования ресурса; критериев и классификации методов по уровням достоверности диагностики параметров состояния; зависимостей для вычисления требуемого количества измерений параметров состояния и расчета прогнозируемого ресурса.

Разработаны методы определения показателей вариаций параметров состояния и ресурса и построения вариационной модели прогнозирования ресурса. Методы факторного анализа параметров состояния и расчета ресурса при совместных вариациях этих параметров. Методы определения допустимой вероятности отказа и расчета допустимого ресурса, в пределах которого обеспечивается допустимая вероятность отказа. Методы оценки достоверности прогнозирования ресурса, оценки достоверности диагностики, определения требуемых количества измерений и состава методов диагностики параметров состояния. Методы расчета прогнозируемого ресурса, определения требуемых мер по коррекции состояния и прогнозируемого ресурса элементов оборудования.

5. Разработаны: нормативный документ «Методические положения по прогнозированию ресурса безопасной эксплуатации оборудования объектов добычи и переработки сероводородсодержащих газа, конденсата, нефти с продлеваемым сроком безопасной эксплуатации»; компьютерная программа расчета прогнозируемого ресурса элементов оборудования, в пределах которого обеспечиваются нормативно установленные допустимые вероятность и риск отказа. Разработки внедрены в ОАО «Техдиагностика» и применяются в практике диагностического обследования и продления ресурса технологического оборудования объектов добычи и переработки сероводородсодержащих газа, конденсата, нефти ООО «Газпром добыча Оренбург», ООО «Газпром добыча Астрахань».

Обоснованы оценочные показатели, выполнен анализ эффективности методов прогнозирования ресурса по 28 сосудам УКПГ, установлено повышение достоверности прогнозирования ресурса в 3 раза, снижение вероятности и риска отказа оборудования в период продлеваемого ресурса в 4 раза и повышение эффективности диагностики за счет перераспределения затрат на контроль параметров состояния и ресурса между элементами оборудования с различными уровнями тяжести последствий отказа.

Основные положения диссертации опубликованы в работах:

1.  Барышов  поврежденности, несущей способности и продление ресурса технологического оборудования. Модели, критерии, методы. – М.: Недра, 2007. – 287 с.

2.  Барышов  методического подхода к оценке опасности возникновения повреждений нефтегазового оборудования, эксплуатируемого в сероводородсодержащих средах // Нефтепромысловое дело. – 2007. – №12. – С. 110–113.

3.  Митрофанов оценки состояния и определения сроков безопасной эксплуатации технологического оборудования по критериям вероятности и риска отказа (аварии, ЧС) / , // Нефтепромысловое дело. – 2007. – №12. – С. 113–114.

4.  Барышов  исследование состояния и оценка опасности повреждений шлейфовых трубопроводов скважин, эксплуатируемых в сероводородсодержащих средах // Нефтепромысловое дело. – 2008. – №4. – С. 55–60.

5.  Барышов -экспериментальное определение причин разрушения оборудования для транспортировки и хранения сжиженных углеводородов с учетом факторов внешних тепловых воздействий / , // Защита окружающей среды в нефтегазовом комплексе. – 2008. – №4. – С. 16–22.

6.  Барышов  оценка работоспособности и ресурса фонтанных арматур скважин для добычи сероводородсодержащих нефти и газа. // Нефтепромысловое дело. – 2008. – №5. – С. 42–45.

7.  Барышов  оценка работоспособности и ресурса газохимического оборудования, длительно эксплуатируемого в сероводородсодержащих средах. // Химическое и нефтегазовое машиностроение. – 2008. – №5. – С. 38–42.

8.  Красных  прогнозируемого ресурса и назначаемого срока безопасной эксплуатации оборудования нефтегазового комплекса / , , // Безопасность труда в промышленности. – 2008. – №6. – С. 30–33.

9.  Барышов  методического подхода к анализу рассеяния характеристик повреждений и оценке вероятности разрушения оборудования, длительно эксплуатируемого в H2S-содержащих средах // Защита окружающей среды в нефтегазовом комплексе. – 2008. – №7. – С. 22–29.

10.  Барышов  погрешности прогнозирования и продление ресурса безопасной эксплуатации оборудования в H2S-содержащих средах // Химическое и нефтегазовое машиностроение. – 2008. – №8. – С. 44–45.

11.  Барышов  несущей способности и оценка поврежденности оборудования, длительно эксплуатируемого в сероводородсодержащих средах / , // Нефтегазовое дело. – 2008. – Т. 6, №1. – С. 163–172.

12.  Барышов  проблемы и разработка методов повышения достоверности прогнозирования продлеваемого ресурса безопасной эксплуатации оборудования добычи и переработки сероводородсодержащих сред // Автоматизация, телемеханизация и связь в нефтяной промышленности. – 2008. – №8. – С. 21–25.

13.  Барышов  продлеваемого срока безопасной эксплуатации оборудования добычи и переработки сероводородсодержащих сред на основе оценки погрешности прогноза ресурса // Автоматизация, телемеханизация и связь в нефтяной промышленности. – 2008. – №9. – С. 31–33.

14.  Махутов  обоснование методов повышения безопасности и ресурса оборудования добычи и переработки сероводородсодержащих сред / , ,   // Химическое и нефтегазовое машиностроение. – 2008. – №9. – С. 36–42.

15.  Митрофанов методов повышения достоверности прогнозирования продлеваемого ресурса безопасной эксплуатации оборудования в сероводородсодержащих средах / , // Защита окружающей среды в нефтегазовом комплексе. – 2008. – № 9. – С. 140.

16.  Барышов  оценки и продления ресурса безопасной эксплуатации оборудования добычи и переработки сероводородсодержащих сред / , ,   // Автоматизация, телемеханизация и связь в нефтяной промышленности. – 2008. – №10. – С. 25–33.

17.  Барышов  продлеваемого ресурса безопасной эксплуатации оборудования в H2S-содержащих средах // Проблемы безопасности при чрезвычайных ситуациях. – 2008. – №5. – С. 31-38.

18.  Барышов  поврежденности и вероятности разрушения высокорискового нефтегазового оборудования, эксплуатируемого в сероводородсодержащих средах // Технологии нефти и газа. – 2008. – №5. – С. 44–52.

19.  Барышов  конструкционной прочности оборудования добычи и переработки сероводородсодержащих сред // Известия ВУЗ. Нефть и газ. – 2008. – №6. – С. 109–116.

20.  Ромашов  усталостной долговечности с учетом структурных параметров материала и качества поверхностного слоя. / , , // Динамика и прочность материалов и конструкций: Сборн. научн. трудов. – Орск, 2001. – С. 32 – 35.

21.  Митрофанов А. В. О развитии методов и средств контроля деградации структурно-механических свойств металла оборудования, подверженного длительному воздействию сероводородсодержащих сред. / , , // Диагностика оборудования и трубопроводов, подверженных воздействию сероводородсодержащих сред: материалы IV международной науч.-техн. конф., – 18 ‑ 22 ноября 2002 г. – Оренбург (Самородово). – С. 205 – 210.

22.  Барышов -экспериментальные исследования напряженно-деформированного состояния и оценка несущей способности оборудования ГХК. / // Диагностика оборудования и трубопроводов, подверженных воздействию сероводородсодержащих сред: материалы V международной науч.-техн. конф. – 22 ‑ 25 ноября 2004 г. – Оренбург (Самородово). – С. 227‑238.

23.  Барышов  несущей способности, вероятности и риска разрушения обечайки сосуда с коррозионным повреждением. / // Диагностика оборудования и трубопроводов, подверженных воздействию сероводородсодержащих сред: материалы V международной науч.-техн. конф. – 22 ‑ 25 ноября 2004 г. Оренбург (Самородово). – С. 239 ‑ 248.

24.  Митрофанов  и модельные исследования прочности штуцерных узлов оборудования, имеющих дефекты. / , , // Прочность и разрушение материалов и конструкций: материалы 4-й международной науч. конф. – 15 ‑ 17 февраля 2005 г. – Оренбург, ОГУ-2005. РАЕ «Современные наукоемкие технологии» приложение №1, 2005. – С. 72– 79.

25.  Барышов -экспериментальное обоснование продления ресурса сосуда давления с учетом вибрации. / , , // Методы компьютерного проектирования и расчета нефтяного и газового оборудования: Сборник материалов III-й Российской межвузовской научно-практич. конф. с международным участием. – 25 ‑ 26 февраля 2006 г., ТюмГНГУ, г. Тюмень. – С. 9 – 15.

26.  Махутов , критерии и методы оценки поврежденности и повышения безопасности при продлении ресурса оборудования, эксплуатируемого в сероводородсодержащих средах. / , , // Диагностика оборудования и трубопроводов, подверженных воздействию сероводородсодержащих сред: Материалы VI международной науч.-техн. конф. – 20 ‑ 23 ноября 2006 г., Оренбург (Самородово). – С. 46 – 60.

27.  Митрофанов А. В. О методах оценки безопасности при обследовании трубопроводов, транспортирующих углеводороды. / , , // Обеспечение промышленной и экологической безопасности трубопроводного транспорта углеводородов: материалы 2-й научно-технической конференции. – 15 ‑ 16 февраля 2007 г., ДКиС "Газовик", г. Оренбург. – С. 78 – 91.

28.  Махутов  оценки опасности и поддержания безопасного уровня состояния нефтегазохимического оборудования эксплуатируемого в сероводородсодержащих средах. / , , // Безопасность регионов – основа устойчивого развития: материалы научно-практической конференции, 19 ‑ 21 сентября 2007 г. Иркутск: В 3 т. Том 2: Безопасность техносферы и инфраструктуры жизнеобеспечения. – Иркутск: ИрГУПС, – 2007. – С. 85 – 91.

29.  Махутов  сопротивления разрушению и продление ресурса безопасной эксплуатации оборудования, эксплуатируемого в H2S‑содержащих средах. / , , // Прочность и разрушение материалов и конструкций: материалы V Международной научной конференции, 12 ‑ 14 марта 2008 г. г. Оренбург, Россия. – Т. 2. – С. 5 – 20.

30.  Митрофанов  прочности и продление ресурса нефтегазового оборудования при усталостном нагружении и воздействии H2S‑содержащих сред. / , // Прочность и разрушение материалов и конструкций: материалы V Международной научной конференции, 12 ‑ 14 марта 2008 г, г. Оренбург, Россия. – Т. 2 – С. 21 – 36.

31.  Барышов  повреждаемости и оценка вероятности разрушения оборудования, длительно эксплуатируемого в сероводородсодержащих средах. / // Прочность и разрушение материалов и конструкций: материалы V Международной научной конференции., 12 ‑ 14 марта 2008 г. г. Оренбург, Россия. Том 2– С. 37 – 48.

32.  Махутов  мониторинга, оценки и обеспечения безопасного состояния газохимического оборудования, эксплуатируемого в сероводородсодержащих средах. / , , // Диагностика – 2007: материалов 17-й Международной деловой встречи 28 мая – 1 июня 2007 г., г. Екатеринбург:. – М.: Газпром», – 2008. – В 2 т. Т. 2. – С. 63 – 84.

Подписано к печати « »     200_ г.

Заказ №

Тираж 150 экз.

2 уч.-изд. л.ф-т 60´84/16

Отпечатано на ротапринте ООО “ВНИИГАЗ”

по адресу Московская область,

Ленинский р-н, п. Развилка, ООО “ВНИИГАЗ”

Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 5