ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РЕСУРСА ПО МЕТОДУ ВЕЙБУЛА НА ПРИМЕРЕ РАСЧЕТА РЕСУРСА СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ МОРСКИХ СТАЦИОНАРНЫХ ПЛАТФОРМ

Чингиз Саибович Гусейнов, Иван Викторович Староконь

Аннотация


В мире идет активное освоение морских нефтегазовых месторождений. Для добычи на шельфе активно применяются различные гидротехнические сооружения, среди которых широкое распространение получили морские стационарные платформы. В процессе эксплуатации на морские платформы воздействуют различные нагрузки, что приводит к возникновению переменных напряжений, активирующих в сварных соединениях и основных конструктивных элементах морских платформ усталостные процессы с последующим разрушением. Часто именно сварные соединения морских платформ подвергаются усталостному разрушению ввиду конструктивных особенностей их исполнения, и поэтому они являются такими участками морских сооружений, для которых вероятности риска их усталостного разрушения повышены. Поэтому определение значений длительности безопасной эксплуатации сварных соединений морских платформ с момента начала их эксплуатации и до наступления их разрушения, которая также называется ресурсом, является ключевым требованием для обеспечения безопасной эксплуатации этих сооружений. Целью статьи является определение эффективности применения метода Вейбулла для оценки ресурса сварных соединений морских стационарных платформ и возможности его применения для решения частных задач экспертизы промышленной безопасности морских стационарных платформ. В статье рассматривается метод оценки ресурса, базирующийся на распределении Вейбулла. Распределение Вейбулла используют для моделирования данных из распределений с возрастающей, убывающей и постоянной интенсивностью отказов и применяют к широкому спектру данных (наработка до отказа, количество циклов до отказа, механическое напряжение до отказа и т.д.). Расчеты проводились на основании данных, описанных в «DNV-RP-C103. Рекомендованная практика. Расчет усталости морских стальных конструкций». Оценка ресурса по методу Вейбулла имеет значительный опыт промышленного применения, она показала свою высокую результативность. Однако, по мнению авторов, данную методику сложно применять при решении частных задач проведения экспертизы промышленной безопасности, например при продлении ресурса сварных соединений, восстановленных после ремонта. Кроме того, ресурс, расчитанный по методу Вейбулла, зависит от вероятности разрушения, и при вероятности разрушения 10-2 сварное соединение может быть допущено к эксплуатации, а при уровне заданной надежности 10-4 при тех же самых эксплутационных условиях - уже нет. Помимо этого, следует учитывать, что точность определения ресурса по методу Вейбулла, предложенная в зарубежной нормативной документации, не в полной мере соответствует требованиям, приведенным в отечественной нормативной базе. Поэтому применение метода Вейбулла (приведенное в документе «DNV-RP-C103. Рекомендованная практика. Расчет усталости морских стальных конструкций»), например, при решении задачи оценки допустимого риска гибели персонала платформы, потребует дополнительного увеличения его точности до значений 6,7 · 10-6.

Ключевые слова


морские стационарные платформы;накопление повреждений;методы расчета ресурса;сварные соединения;диаграммы усталости;оffshore fixed platforms;damage accumulation;life calculation methods;welded joints;fatigue diagrams;

Полный текст:

PDF

Литература


Осадчий А. Нефть и газ российского шельфа: оценки и прогнозы // Наука и жизнь. 2006. № 7. URL: http://www.nkj.ru/archive/articles/6334/ (дата обращения: 09.08.2020).

Pudlo D., Flesch S., Albrecht D., Reitenbach V. The Impact of Hydrogen on Potential Underground Energy Reservoirs // Geophysical Research Abstracts. 2018. Vol. 20. EGU2018-8606. URL: https://meetingorganizer.copernicus.org/ EGU2018/EGU2018-8606.pdf (дата обращения: 09.08.2020).

Panfilov M., Reitenbach V., Ganzer L. Self-Organization and Shock Waves in Underground Methanation Reactors and Hydrogen Storages // Environmental Earth Sciences. 2016. Vol. 75. Article Number 313. DOI: 10.1007/s12665-015-5048-5.

Reitenbach V., Ganzer L., Albrecht D. Influence of Hydrogen on Underground Gas Storage. Hamburg: DGMK, 2014. 160 p.

Ganzer L., Reitenbach V., Pudlo D., Albrecht D., Singhe A.T., Awemo K.N., Wienand J., Gaupp R. Experimental and Numerical Investigations on CO2 Injection and Enhanced Gas Recovery Effects in Altmark Gas Field (Central Germany) // Acta Geotechnica. 2014. Vol. 9 (1). P. 39-47.

Yuan Z., Schubert J., Esteban U.C., Chantose P., Teodoriu C. Casing Failure Mechanism and Characterization Under HPHT Conditions in South Texas // Materials of SPE International Petroleum Technology Conference. Beijing, China. 2013. IPTC-16704-MS. DOI: 10.2523/IPTC-16704-MS.

Teodoriu C. Selection Criteria for Tubular Connection used for Shale and Tight Gas Applications // European Unconventional Resources: Materials of SPE/EAGE Conference and Exhibition. Vienna, Austria. 2012. SPE-153110-MS. DOI: 10.2118/153110-MS.

Федеральный закон от 21.07.1997 № 116-ФЗ «О промышленной безопасности опасных производственных объектов» (с посл. изм. и доп. от 29.07.2018 г.) // КонсультантПлюс. URL: http://www.consultant.ru/document/ cons_doc_LAW_15234/ (дата обращения: 10.08.2020).

Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Правила безопасности морских объектов нефтегазового комплекса». М.: ЗАО НТЦ ПБ, 2015. Серия 08. Вып. 23. 68 с.

Староконь И.В. Проблемы оценки и продления остаточного ресурса морских стационарных платформ // Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море. 2019. № 12. С. 51-54. DOI: 10.30713/0130-3872-2019-12-51-54.

Серенсен В., Когаев В.П. Несущая способность и расчет деталей машин на прочность. М.: Машиностроение, 1975. 197 с.

DNVRP 2A-WSD. Рекомендуемая практика планирования, проектирования и сооружения морских стационарных платформ-расчет по допустимым напряжениям. Нью-Йорк: American Bureau of Shipping, 2005. 132 с.

DNV-RP-C103. Рекомендованная практика. Расчет усталости морских стальных конструкций. Хёвик: DNV, 2008. 158 c.

Губайдулин Р.Г., Губайдулин М.Р., Тиньгаев А.К. Определение остаточного ресурса опорного блока морской стационарной платформы // Академический вестник УралНИИпроект РААСН. 2012. № 1. С. 65-70.

Бородавкин П.П. Морские нефтегазовые сооружения. Часть 1. Конструирование. М.: Недра-Бизнесцентр, 2006. 555 с.

Ефименко Л.А., Капустин О.Е., Уткин И.Ю., Рамусь А.А., Пономаренко Д.В., Севостьянов С.П., Рамусь Р.О. Оценка структуры и свойств ремонтных сварных соединений газопроводов из сталей с повышенными показателями деформируемости // Сварочное производство. 2019. № 12. С. 40-46.

Макаров Г.И., Капустин О.Е. Компьютерные методы расчета и проектирования сварных конструкций нефтегазового профиля с использованием метода конечных элементов // Сварочное производство. 2019. № 11. С. 3-9.

Староконь И.В. Результаты математического анализа напряженного состояния морских нефтегазопромысловых сооружений при наличии в них трещин // Автоматизация, телемеханизация и связь в нефтяной промышленности. 2017. № 12. С. 54-57.

Староконь И.В., Калашников П.К. Оценка эффективности технологии ремонта сварного соединения «К»-типа морских стационарных платформ с учетом накопленных повреждений // Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море. 2020. № 4 (328). С. 56-60. DOI: 10.33285/0130-3872-2020-4(328)-56-60.

Староконь И.В., Романенко О.А., Шелчкова Н.С. Оценка пределов выносливости элементов морских нефтегазопромысловых сооружений с учетом накопленных повреждений // Вестник Ассоциации буровых подрядчиков. 2018. № 2. С. 15-17.

СП 38.13330.2012. Нагрузки и воздействия на гидротехнические сооружения (волновые, ледовые и от судов) // Московский территориальный строительный каталог. URL: http://mtsk.mos.ru/Handlers/ Files.ashx/Download?ID=10908 (дата обращения: 11.08.2020).

Хафизов Ф.Ш., Пережогин Д.Ю., Краснов А.В., Султанов Р.М., Бутович В.И. Частота возникновения пожаровзрывоопасных ситуаций на морских буровых платформах // Электронный научный журнал «Нефтегазовое дело». 2017. № 5. С. 171-190. URL: http://ogbus.ru/ files/ogbus/issues/5_2017/ogbus_5_2017_p171-190_KhafizovFSh_ru.pdf (дата обращения: 11.08.2020).

Руководство по безопасности «Методические основы по проведению анализа опасностей и оценки риска аварий на опасных производственных объектах». М.: ЗАО НТЦ ПБ, 2016. Серия 27. Вып. 16. URL: https://files.stroyinf.ru/Data2/1/4293755/4293755568.htm (дата обращения: 12.08.2020).

Руководство по безопасности «Методика установления допустимого риска аварии при обосновании безопасности опасных производственных объектов нефтегазового комплекса». М.: ЗАО НТЦ ПБ, 2016. Серия 08. Вып. 32. URL: https://files.stroyinf.ru/Data2/1/ 4293752/4293752438.htm (дата обращения: 12.08.2020).




DOI: http://dx.doi.org/10.17122/ogbus-2020-5-4-26

Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.


УФА, УГНТУ, 2020