Способ оценки технического состояния и остаточного ресурса пневмогидравлических агрегатов

 

Изобретение относится к области диагностики, преимущественно к способам оценки технического состояния и остаточного ресурса пневмогидравлических агрегатов. Способ оценки технического состояния и остаточного ресурса пневмогидравлических агрегатов, преимущественно фонтанной арматуры скважин, включает измерение, и/или определение, и/или проверку текущих параметров, нахождение отклонения этих параметров относительно исходных, например, паспортных данных, сопоставление их с пороговыми значениями и реальными параметрами. При этом определяют химический состав материала, измеряют механические свойства, например твердость, предел текучести, модуль упругости, ударную вязкость и усталость, проверяют сплошность путем определения местонахождения дефектов и их влияния на прочность с разделением дефектов на заводские, связанные с технологией изготовления, и эксплуатационные с выявлением потенциально опасных участков, проверяют функционирование, герметичность, прочность, управляемость пневмогидравлических агрегатов, осуществляют их визуальный осмотр, устанавливают прочность комбинированным способом - теоретическим расчетом и гидроиспытаниями пробным давлением с определением наиболее нагруженного участка и построение для него характеристики "давление - запас прочности" и ресурса по малоцикловой усталости, измеряют состав, давление, скорость истечения продукции и технологических жидкостей через пневмогидравлические агрегаты для проведения технолого-ремонтных операций, измеряют температуру продукции и окружающего пространства, устанавливают пороговые значения по результатам исследований или экспертных оценок, определяют величину остаточного ресурса на основании рекомендаций исследований или рекомендаций эксперта в сопоставлении реальных деградационных процессов и конкретных параметров технологического процесса, например параметров условий эксплуатации. Результаты диагностирования оформляют в виде заключения и вводят в состав паспорта на пневмогидравлические агрегаты. В результате достигается повышение надежности получаемых данных при проведении оценки технического состояния и остаточного ресурса.

Изобретение относится к области диагностики, преимущественно к способам оценки технического состояния и остаточного ресурса пневмогидравлических агрегатов, в частности фонтанной арматуры, используемой на скважинах для добычи нефти и газа или подземного хранения газа.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ оценки технического состояния и остаточного ресурса пневмогидравлических агрегатов, преимущественно фонтанной арматуры скважин, включающий измерение, и/или определение, и/или проверку текущих параметров, нахождение отклонения этих параметров относительно исходных, например паспортных, данных, сопоставление их с пороговыми значениями и реальными параметрами (см., патент РФ 2068553, кл. F 04 В 51/00, 27.10.1996).

Данный способ позволяет проводить диагностирование пневмогидравлических агрегатов, в частности центробежного насосного агрегата по вибрации корпуса. Однако данный способ не позволяет выявить в полной мере состояние пневмогидравлического агрегата, что сужает область использования данного способа.

Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является повышение надежности получаемых данных при проведении оценки технического состояния и остаточного ресурса путем получения достоверной полноценной информации о техническом состоянии исследуемого пневмогидравлического агрегата.

Указанная задача решается за счет того, что способ оценки технического состояния и остаточного ресурса пневмогидравлических агрегатов, преимущественно фонтанной арматуры скважин включает измерение, и/или определение, и/или проверку текущих параметров, нахождение отклонения этих параметров относительно исходных, например паспортных, данных, сопоставление их с пороговыми значениями и реальными параметрами, при этом определяют химический состав материала, измеряют механические свойства, например твердость, предел текучести, модуль упругости, ударную вязкость и усталость, проверяют сплошность путем определения местонахождения дефектов и их влияния на прочность с разделением дефектов на заводские, связанные с технологией изготовления, и эксплуатационные с выявлением потенциально опасных участков, проверяют функционирование, герметичность, прочность, управляемость пневмогидравлических агрегатов, осуществляют их визуальный осмотр, устанавливают прочность комбинированным способом - теоретическим расчетом и гидроиспытаниями пробным давлением с определением наиболее нагруженного участка и построение для него характеристики "давление-запас прочности" и ресурса по малоцикловой усталости, измеряют состав, давление, скорость истечения продукции и технологических жидкостей через пневмогидравлические агрегаты для проведения технолого-ремонтных операций, измеряют температуру продукции и окружающего пространства, устанавливают пороговые значения по результатам исследований или экспертных оценок, определяют величину остаточного ресурса на основании рекомендаций исследований или рекомендаций эксперта в сопоставлении реальных деградационных процессов и конкретных параметров технологического процесса, например параметров условий эксплуатации, а результаты диагностирования оформляют в виде заключения и вводят в состав паспорта на пневмогидравлические агрегаты.

Анализ существующих способов оценки показал, что они не дают полноценной информации о техническом состоянии диагностируемого агрегата, что не позволяет точно оценить остаточный ресурс или целесообразность дальнейшего использования его. В то же время анализ сопроводительной документации к поставляемым с заводов изготовителей фонтанных арматур не дает представления о ряде важных параметров изделий, например пороговых значениях, определяющих техническое состояние параметров, результатов радиографического контроля в случае, если такой контроль проводился. Предлагаемый в изобретении набор действий позволяет получить исчерпывающую информацию об исследуемом агрегате. При проведении диагностирования в качестве критерия предельного состояния агрегата принимается полная потеря работоспособности агрегата, вследствие появления дефектов, делающих невозможным дальнейшее функционирование агрегата. В частности, такими дефектами являются потеря прочности и герметичности деталей и узлов, выход из строя не менее 50% запорных и регулирующих устройств и т.п. В этой связи оценка технического состояния начинается с определения химического состава материала и измерения механических свойств, например твердости, предела текучести, модуля упругости, ударной вязкости и усталости материала, из которого изготовлен агрегат. Проверка сплошности путем определения местонахождения дефектов позволяет выяснить влияние выявленных дефектов на прочность и определить причину появления выявленных дефектов с разделением дефектов на заводские, что позволяет выявить недостатки технологии изготовления на заводе изготовителе, и на эксплуатационные, что позволяет выявить потенциально опасные участки эксплуатации исследуемого агрегата. Проводимая затем проверка функционирования, герметичности, прочности, управляемости пневмогидравлических агрегатов с осуществлением визуального осмотра позволяет сделать вывод на предмет работоспособности агрегата с учетом указанного выше критерия предельного состояния. Необходимо отметить, что прочность устанавливают комбинированным способом - теоретическим расчетом и гидроиспытаниями пробным давлением с определением наиболее нагруженного участка и построением для него характеристики "давление-запас прочности" и ресурса по малоцикловой усталости. В результате представляется возможность выявления заложенных при изготовлении агрегатов дефектов, делающих опасной эксплуатацию оборудования в конкретных условиях, причем выявляется снижение прочности корпусных деталей ниже допустимых значений, выявляются невосстанавливаемые в условиях эксплуатации дефекты. Затем измеряют состав, давление, скорость истечения продукции и технологических жидкостей через пневмогидравлические агрегаты для проведения технолого-ремонтных операций, при этом измеряют температуру продукции и окружающего пространства, сопоставляют с пороговыми значениями результататов исследований или экспертных оценок. Таким образом, определяется соответствие диагностируемого оборудования, в данном случае агрегата конкретным условиям эксплуатации. Определение величины остаточного ресурса на основании рекомендаций исследований или рекомендаций эксперта в сопоставлении реальных деградационных процессов и конкретных параметров технологического процесса, например параметров условий эксплуатации, с оформлением результатов диагностирования в виде заключения и введение результатов диагностирования в состав паспорта на пневмогидравлические агрегаты позволяет определить возможность эксплуатации агрегатов по истечении паспортного срока службы и дать прогноз ее работоспособности во времени в данных конкретных условиях эксплуатации, например определить возможность эксплуатации фонтанной арматуры по истечению паспортного срока службы в конкретных условиях эксплуатации на скважинах для добычи нефти, газа или на подземном хранилище газа.

Описываемый способ оценки технического состояния и остаточного ресурса пневмогидравлических агрегатов реализуется следующим образом.

После выбора подлежащего оценке агрегата, например фонтанной арматуры скважины, в соответствии с настоящим способом вначале определяют химический состав материала, из которого изготовлена данная арматура, и измеряют механические свойства, например твердость, предел текучести, определяют модуль упругости, ударную вязкость и усталость. Как правило, контрольной проверке марки материала и твердости должны подвергаться не менее трех корпусных деталей каждой фонтанной арматуры, например, коренная задвижка, дроссель и трубная головка. Затем проверяют сплошность путем определения местонахождения дефектов и их влияния на прочность с разделением дефектов на заводские, связанные с технологией изготовления, и эксплуатационные с выявлением потенциально опасных участков. Обнаружение скрытых под поверхностью внутренних дефектов может быть произведено ультразвуковой дефектоскопией, а при наличии дефектов их параметры могут быть установлены радиационным методом. Выявление поверхностных трещин может быть произведено капиллярной дефектоскопией. После этого проверяют функционирование, герметичность, прочность, управляемость пневмогидравлических агрегатов, осуществляют их визуальный осмотр. При этом визуальный осмотр должен включать проверку правильности сборки узлов, соответствие габаритных, присоединительных размеров арматуры и ее составных частей конструкторской документации с помощью стандартных инструментов, обеспечивающих необходимую точность. Кроме того проверяется качество изготовления, включая состояние сварных швов, соединений, величину зазоров между смежными фланцами. Функционирование, герметичность и управляемость проверяют гидростатическими испытаниями, которые могут быть проведены технологической жидкостью, например технической водой. После этого устанавливают комбинированным способом прочность, а именно теоретическим расчетом и гидроиспытаниями пробным давлением определяют наиболее нагруженный участок с построением для него характеристики "давление-запас прочности" и ресурс по малоцикловой усталости. Теоретический расчет, как правило, должен производиться в случае фонтанной арматуры для корпусов задвижек, дросселя и трубной головки. Далее измеряют состав, давление, скорость истечения продукции и технологических жидкостей через пневмогидравлические агрегаты для проведения технолого-ремонтных операций, измеряют температуру продукции и окружающего пространства, сопоставляют пороговые значения результатов исследований или экспертных оценок, определяют величину остаточного ресурса на основании рекомендаций исследований или рекомендаций эксперта в сопоставлении реальных деградационных процессов и конкретных параметров технологического процесса, например, параметров условий эксплуатации. Экспертная оценка работоспособности должна базироваться на совокупной оценке: исходного состояния и технического уровня рабочей документации, соответствия материального и конструктивного исполнения рабочей документации, анализа условий эксплуатации и их влияния на параметры диагностируемого агрегата, анализа системы сервисного обслуживания, капитального ремонта, сопоставления запасов прочности корпусных деталей изначальных и на момент диагностирования, анализа реальных параметров назначения агрегата, анализа влияния реальных технологических сред на конкретные материалы агрегата, деградационных процессов в агрегате. Результаты диагностирования оформляют в виде заключения и вводят в состав паспорта на пневмогидравлические агрегаты. Отчет и заключение по результатам диагностирования содержат прогнозную оценку величины остаточного ресурса (работоспособности во времени) на основе выявленных деградационных процессов и их сопоставление с рекомендацией исследований.

Настоящее изобретение может быть использовано для диагностирования, в том числе прогнозирования реального технического состояния пневмогидравлических агрегатов в процессе последующей эксплуатации, обеспечивая предупреждение аварийной ситуации пневмогидравлических агрегатов в газовой, нефтяной и других отраслях промышленности.

Формула изобретения

Способ оценки технического состояния и остаточного ресурса пневмогидравлических агрегатов, преимущественно фонтанной арматуры скважин, включающий измерение, и/или определение, и/или проверку текущих параметров, нахождение отклонения этих параметров относительно исходных, например, паспортных данных, сопоставление их с пороговыми значениями и реальными параметрами, отличающийся тем, что определяют химический состав материала, измеряют механические свойства, например твердость, предел текучести, модуль упругости, ударную вязкость и усталость, проверяют сплошность путем определения местонахождения дефектов и их влияния на прочность с разделением дефектов на заводские, связанные с технологией изготовления, и эксплуатационные с выявлением потенциально опасных участков, проверяют функционирование, герметичность, прочность, управляемость пневмогидравлических агрегатов, осуществляют их визуальный осмотр, устанавливают прочность комбинированным способом - теоретическим расчетом и гидроиспытаниями пробным давлением с определением наиболее нагруженного участка и построение для него характеристики "давление - запас прочности" и ресурса по малоцикловой усталости, измеряют состав, давление, скорость истечения продукции и технологических жидкостей через пневмогидравлические агрегаты для проведения технолого-ремонтных операций, измеряют температуру продукции и окружающего пространства, устанавливают пороговые значения по результатам исследований или экспертных оценок, определяют величину остаточного ресурса на основании рекомендаций исследований или рекомендаций эксперта в сопоставлении реальных деградационных процессов и конкретных параметров технологического процесса, например параметров условий эксплуатации, а результаты диагностирования оформляют в виде заключения и вводят в состав паспорта на пневмогидравлические агрегаты.