Проекты участников финального этапа НТТМ-2017

← К списку проектов

Проект
Безамбарная технология ремонта магистрального трубопровода с применением инновационного устройства перекрытия
НТТМ-2017-0349 | Категория II

Автор:

Иванова Наталья Игоревна

Федотова Ирина Александровна

Научный руководитель:
Тян Владимир Константинович
Организация:
Самарский государственный технический университет,
Самарская область, Самара
Цель работы
В данном проекте предлагается инновационная технология ремонта магистрального трубопровода без останова (с остановом) с откачкой нефти только с вырезаемого (ремонтируемого) участка, а также создание устройства, надежно и оперативно перекрывающее внутреннюю полость трубопровода в требуемом месте с возможность транспорта нефти по байпасу.
Обзор предметной области
На сегодняшний день перед дальнейшим развитием российского ТЭК остро стоят «застарелые болезни», а именно: высокий износ основных производственных фондов, низкий уровень энергоэффективности отрасли и инвестирования инновационных проектов, направленных на развитие отрасли, технологическое отставание от уровня развитых стран и высокий уровень зависимости от импорта некоторых видов оборудования.
На сегодняшний день ремонт трубопровода в России выполняется по нескольким типовым технологическим схемам в зависимости от организации приема нефти, общей чертой которых является необходимость остановки перекачки продукта и отсечения всего технологического участка с помощью существующих задвижек. По статистике в среднем для вырезки дефектной секции длиной от 3 до 20 м необходима откачка нефти объемом 5 - 8 тыс. м3, или откачка нефти с участка длиной 5 - 6 км.
При такой технологии ремонта существующие перекрывающие устройства, а именно, различные резино – кордовые надувные конструкции, в большей мере, обеспечивают безопасность при проведении сварочных и других огнеопасных работ. Эти перекрывающие устройства не рассчитаны на значительные перепады давлений.
В настоящее время возникла необходимость в инновационных перекрывающих устройствах и технологиях ремонта трубопроводов, позволяющих оперативно вводить в любом месте трубопровода перекрытия, выдерживающие значительный перепад давлений. Эта тенденция устойчива, т.к. в обозримом будущем требования к оперативности ремонта, обеспечению безопасности функционирования и снижению энергозатрат останутся актуальными.
Следовательно, спрос на инновационные технологии ремонта трубопроводного транспорта с целью безопасной эксплуатации магистральных трубопроводов будет устойчив. Предлагаемая инновационная технология ремонта магистральных трубопроводов позволит избежать издержки, возникающие при использовании традиционной технологии ремонта, и, в первую очередь, значительно снизить энергозатраты.
Предлагаемая технология отличается от известных:
1. высокой герметичностью в прямом и обратном направлениях перепадов давления;
2. многофункциональностью (позволяет реализовать технологию откачки нефти с ремонтируемого участка «за задвижку - УПМТ», и производить перекачку без останова МТ по байпасу, тем самым отсекая только дефектный участок, подлежащий ремонту);
3. минимизацией объема откачиваемой нефти;
4. позволяет использовать технологию откачки нефти «за задвижку - УПМТ» без использования амбаров;
5. позволяет производить как плановый ремонт трубопровода, так и оперативную ликвидацию аварийной ситуации без остановки перекачки;
6. позволяет минимизировать время проведения ремонта.
В условиях ограниченности материальных и временных ресурсов широкое внедрение предлагаемой разработки в практику ремонтных работ является оптимальным решением указанных выше проблем.
Описание результатов проекта
Базовая технология позволяет оперативно и надежно перекрыть трубопровод в любом сечении, следовательно, отсечь от МТ только ремонтируемый участок. Энергопотребление предлагаемой технологии намного ниже по сравнению с технологией, принятой в трубопроводных организациях. Это достигается за счет минимизации объемов откачиваемой нефти «за задвижку – УПМТ» без использования амбаров.
Ключевым моментом предлагаемой технологии ремонта трубопровода является разработанное устройство перекрытия магистрального трубопровода (УПМТ). Надежность устройства обеспечивается конструкцией УПМТ, имеющей в своем составе систему ввода и перемещения подвижных частей, гидравлическую систему в качестве привода, лепестковую перекрывающую мембрану. Гидравлическая система приводит все элементы УПМТ из исходного положения в конечное и наоборот. Лепестки опорного раздвижного средства с эластичными уплотнителями размещены по окружности равномерно веерообразно с возможностью образования при раздвижении сплошной тарельчатой поверхности обеспечивающей герметичность перекрытия внутренней полости трубы. Конструкция опорного раздвижного элемента, связанном с поворотной частью механизма ввода-вывода, обеспечивает их раздвижение и возврат в сложенное положение с возможностью удерживания в этом исходном положении, что позволяет выполнять диаметр отверстия в трубопроводе для введения в него устройства минимальным (не более 50%). Это обеспечивает сохранение прочности стенки трубопровода и снижает затраты по врезке отверстия, что выгодно отличает его от аналогов.
Внешняя часть УПМТ имеет фланцы для подключения байпаса и систем откачки нефти «за задвижку - УПМТ», что позволяет произвести откачку только с ремонтируемого вырезаемого участка. Система контроля и управления позволяет управлять каждым элементом устройства и всей технологией в целом, а внешнее кольцевое устройство ограничивает деформацию трубы во внешнюю сторону в области прижатия лепестков.
Инновационное устройство УПМТ позволяет реализовать заявленную технологию ремонта, оперативно ликвидировать аварийную ситуацию и продолжать эксплуатацию системы магистрального транспорта нефти и нефтепродуктов, проводить смежные работы таким образом, чтобы не причинить вреда окружающей среде и обеспечить наиболее высокий уровень экологической безопасности.
Описание применимости
Данная технология может быть востребована все компаниями и организациями транспортирующими нефть, газ и нефтепродукты, в любых климатических и геологических условиях.
В условиях отсутствия детально проработанных технических решений отечественных производителей и закрытости иностранных рынков возможная доля рынка может составлять до 90% от существующей потребности. Спроектированный продукт будет востребован всеми участниками транспорта, сбора и переработки нефти и нефтепродуктов. Ключевыми игроками которого являются «Транснефть», «Лукойл», «Роснефть», «ТНК-BP Холдинг», «Газпром нефть», «Сургутнефтегаз», «Татнефть», «Башнефть», «РуссНефть», «Зарубежнефть», «Славнефть». С учетом тенденций вертикальной интеграции рынков нефтедобычи, переработки, транспорта, а также процессов слияний и поглащений, основными потребителями продукта через 3-5 лет может быть около 4-6 крупных потребителей «Транснефть», «Лукойл», «Роснефть», «ТНК-BP Холдинг», «Газпром нефть», «Татнефть», которые будут формировать до 90% выручки от предполагаемых продаж продукта. Остальной сегмент рынка будет поделен между малыми игроками работающими в сегментах транспорта, добычи нефти и нефтепродуктов.
Предполагаемая норма доходности при производстве и продаже продукта будет соответствовать среднеотраслевой (16,7 %) по производству нефтегазового оборудования.
С учетом возможного экспертного потенциала продукта маржинальность может быть увеличена при условии выхода на мировые рынки.
Схема продаж высокотехнологичного оборудования будет построена в цепочке В2В, прямые продажи в силу олигаполитического характера товарного рынка.
Дальнейшее развитие проекта
Растущий рынок продажи продуктов переработки и строительство новых трубопроводных сетей приведут к растущей потребности в современных эффективных способах своевременного и оперативного ремонта МТ. Понимание существующей перспективной рыночной потребности и способность их удовлетворения может быть решена на основе предполагаемого технического решения. Этапы коммерциализации разработки могут быть представлены следующим образом: a. разработка полезной модели способа перекрытия; b. разработка конструкторской документации на опытное производство; c. разработка технологической документации серийного производства; d. детальная проработка основных технологических и специальных процессов; e. выбор опытной и серийной площадки производства; f. производство 1-ой партии и ее сертификация (FAI); g. выпуск пробной партии и корректировка технологических процессов; h. подготовка конструкторско-технической документации серийного производства; i. сбор заявок на изделие; j. промышленное производство.

Информация предоставлена участником конкурса. Организаторы конкурса не несут ответственности за содержание информации о проекте.

← К списку проектов




Список всех проектов финального этапа с датами защиты

 

© Всероссийский конкурс научно-технического творчества молодежи НТТМ