Методы повышения надёжности и эффективности технологического и энергетического оборудования в процессах добычи и транспорта нефти и газа

Целью работы является повышение эффективности и производственной безопасности нефтегазовых предприятий путем разработки методов управления параметрами надежности эксплуатации оборудования и снижения издержек производства на обслуживание и энергоресурсы. Основные задачи исследований: 1. Разработка методов диагностирования и прогнозирования параметров надежности эксплуатации оборудования на основе построения моделей технологических систем добычи и транспорта углеводородного сырья. 2. Создание систем диагностических параметров для оценки текущего технического состояния и остаточного ресурса оборудования на основе комплексного использования информации автоматизированных устройств сбора данных. 3. Разработка теоретических основ и практических методов оперативного контроля технического состояния систем транспорта нефти и газа с применением статистических, феноменологических и динамических моделей. 4. Повышение эффективности эксплуатации нефтегазового оборудования на основе оптимального планирования ремонтно-восстановительных мероприятий. 5. Разработка методики расчета затрат на содержание ремонтно-восстановительных служб, позволяющей минимизировать ущерб от аварий технологического оборудования. 6. Разработка методов повышения надежности и экономичности работы энер-гетического оборудования с учетом переменных нагрузок, являющихся следствием изменения условий работы и технического состояния энергопо-требителей. 7. Разработка теоретических основ планирования территориального размеще-ния объектов и коммуникаций предприятий нефтегазовой отрасли с целью повышения надежности энергоснабжения и сокращения потерь энергии, времени восстановления оборудования и капитальных затрат при строительстве коммуникационных сооружений. 8. Повышение надежности систем энергоснабжения месторождений на основе создания принципов размещения автономных источников энергии.
1. Разработана математическая модель прогнозирования времени наработки на отказ технологического оборудования, учитывающая как условия эксплуа-тации, так и его конструктивные и качественные показатели. Установлены количественные критерии влияния условий эксплуатации этого оборудова-ния на его рабочий ресурс. Показано, что достоверность разработанных мо-делей не менее чем в два раза превосходит точность прогноза моделей, ис-пользующих стационарный поток отказов.
2. Разработана методика распознавания аномальных зон разработки нефтяных и газовых месторождений, предрасположенных к повышенной аварийности оборудования. Установлено, что различные типы отказов оборудования имеют детерминированный характер по месту локализации аварий. Уста-новлены статистически значимые связи между типами отказов и технологи-ческими характеристиками эксплуатации кустов скважин.
3. Предложены методы диагностирования технического состояния газотурбин-ных машин, основанные на положениях теории динамического хаоса. На ос-нове исследований природы стохастических процессов в сложных механи-ческих системах разработана методика анализа спектральных данных виб-родиагностики, позволяющая производить учет разрушающего воздействия стохастических процессов в сложных технических системах и обеспечи-вающая распознавание развивающихся дефектов нефтегазотранспортного оборудования, не доступных традиционным методам.
4. Разработан комплекс методов прогнозирования сроков наступления отказов в работе нефтегазового оборудования с развивающимися дефектами различ-ного вида. Апробация методики показала, что ее применение позволяет увеличить точность прогноза не менее чем на 10…30 % по сравнению с традиционными способами прогноза.
5. Предложены методы оптимального планирования сроков проведения ремон-тов нефтедобывающего и газотранспортного оборудования, позволяющие минимизировать убытки предприятия. Предложенные методы основаны на ретроспективном анализе базы данных ИИС о динамике падения дебитов скважин и численных решениях, полученных на основе имитационной мо-дели отказов газоперекачивающего оборудования. Установлено, что подоб-ное долгосрочное планирование позволяет уменьшить аварийность, сокра-тить время простоя оборудования и увеличить прибыль предприятия на 5…7%.
6. Предложен метод повышения надежности и экономичности работы энерге-тического оборудования в условиях, когда присоединенная нагрузка изменя-ется в результате отказов энергопотребляющих установок. Установлено, что применение предложенной методики позволяет сократить потери электро-энергии на кустовых трансформаторных подстанциях не менее чем на 2%.
7. Разработана стратегия выбора типов и мест размещения автономных источ-ников энергии на основе использования автономных газотурбинных и газо-поршневых энергетических модулей, позволяющая повысить надежность энергоснабжения нефтяных и газовых промыслов и уменьшить стоимость потребляемой тепловой и электрической энергии. Показано, что в этих целях наиболее эффективно использование газопоршневых установок единичной мощности 1-2 МВт, работающих на попутном газе. Предложены алгоритмы размещения подобных энергетических установок на территории нефтяных месторождений, позволяющие уменьшить в 2-5 раз потери в линиях элек-тропередач.