автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.01, диссертация на тему:Системный анализ надежности нефтепромысловых трубопроводов Западной Сибири методами физики отказов и теории катастроф

На правах рукописи

Силин Яков Владимирович

системный анализ надежности нефтепромысловых трубопроводов западной сибири методами физики отказов и теории катастроф

Специальность 05.13.01 - Системный анализ, управление и обработка информации

автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

1 5 ДЕК 2011

005006180

Сургут-2011

005006180

Работа выполнена в государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Сургутский государственный университет Ханты-Мансийского автономного округа - Югры».

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Острейковский Владислав Алексеевич

Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук,

профессор

Тараканов Виктор Иванович

доктор технических наук, профессор Камышников Алексей Иванович

Ведущая организация: Обнинский институт атомной энергетики (ИАТЭ) Национального исследовательского ядерного университета (НИЯУ) «МИФИ»

Защита состоится 23 декабря 2011 г. в 15.00 часов на заседании диссертационного совета Д 800.005.06 при ГОУ ВГТО «Сургутский государственный университет ХМ АО - Югры» по адресу: 628412, Тюменская обл., ХМАО - Югра, проспект Ленина, 1.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО «Сургутский государственный университет ХМАО - Югры».

Автореферат разослан 22 ноября 2011 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета, /)

кандидат технических наук, доцент В'С' Микшина

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Общая протяженность внутрипромысловых нефтепроводов и газопроводов, поднадзорных Ростехнадзору, включает 340 тысяч км трубопроводов нефтегазодобычи и около 8,2 тысяч км водоводов низкого и высокого давления.

Анализ возрастного состава нефтепромысловых трубопроводов (НПТ) показывает, что доля протяженности трубопроводов со сроками службы свыше 15 лет составляет около 40%.

В 1999 году на внутрипромысловых нефтепроводах произошло 19 227 разрывов (19331 - в 1998 году), из них по причине коррозии 18 524 (96,4 процента). Большое экологическое воздействие на природу оказывает разлившаяся нефть при авариях на промысловых и магистральных нефтепроводах, ежегодные потери которой составляют более 3 млн. т.

Трубопроводы Западной Сибири эксплуатируются в довольно тяжелых условиях. С одной стороны, по ним транспортируются агрессивные жидкости, сложные по химическому составу (нефть, вода, газ, различные химические элементы), содержащие механические примеси. С другой стороны, трубопроводы проложены в неблагоприятных с точки зрения развития коррозии грунтах (зачастую болото) и подвергаются, помимо прочего, резким температурным перепадам и другим внешним воздействиям.

В существующей проектной, конструкторской и эксплуатационно-технологической документации отсутствуют требования к надежности проектируемых, сооружаемых и эксплуатируемых НПТ. Несмотря на большое количество отказов, в настоящее время не разработана методика оценки показателей надежности НПТ по статистическим данным длительной эксплуатации. Имеющиеся в настоящее время методики оценки надежности применимы в основном к сосредоточенным объектам, таким как задвижки, заслонки, датчики и др. Линейная часть трубопровода является объектом с распределенными параметрами и, следовательно, для анализа ее надежности требуются специальные методики, учитывающие протяженность объекта, его местоположение в пространстве.

Разработка новых методов оценки характеристик надежности НПТ позволит принимать обоснованные решения по срокам эксплуатации, периодичности ремонтов, составу и местоположению запасных частей. Это позволит не только существенно уменьшить вероятность нанесения вреда природе, но и максимально снизить затраты на эксплуатацию трубопроводов.

Таким образом, актуальность диссертации определяется необходимостью уменьшения числа аварий и потерь нефти на трубопроводах, а также снижения затрат на их прокладку и облуживание.

Целью работы является анализ характеристик надежности НПТ с применением методов физики отказов и математической теории катастроф для принятия решений, направленных на повышение экономической эффективности и экологической безопасности эксплуатации трубопроводов.

В основу исследования положены методы теории надежности, теории случайных процессов, математической статистики, прикладного системного анализа, теории катастроф.

Научная новизна работы состоит в следующем:

1) обработаны новые статистические данные об эксплуатации и отказах НПТ на месторождении в Западной Сибири;

2) разработан метод статистической оценки характеристик надежности НПТ в зависимости от длины участка НПТ;

3) впервые разработана методика оценки характеристик надежности НПТ с использованием моделей физики отказов и теории катастроф;

4) впервые выполнен системный качественный и количественный анализ надежности НПТ методами физики отказов и теории катастроф на основе новых эксплуатационных данных одного из месторождений Западной Сибири;

5) создана база данных и программное обеспечение для сбора статистических данных и расчета характеристик надежности НПТ с использованием разработанных моделей.

Практическая значимость работы заключается в том, что:

1) разработанные методики определения показателей надежности НПТ позволят принимать обоснованные решения на этапах проектирования, сооружения и эксплуатации НПТ;

2) разработанное программное обеспечение облегчит труд при сборе исходных данных и расчете характеристик надежности трубопровода;

3) результаты работы внедрены и используются в Сургутском институте нефти и газа (филиал) Тюменского государственного нефтегазового университета, а также могут быть применены на нефтегазодобывающих предприятиях, проектирующих и эксплуатирующих НПТ.

Основные положения, выдвигаемые автором на защиту:

1) методика статистической оценки характеристик надежности НПТ в зависимости от длины участка НПТ;

2) методика определения характеристик надежности НПТ с использованием моделей физики отказов и теории катастроф;

3) характеристики надежности НПТ, эксплуатируемых на месторождениях Западной Сибири с 1986 по 2007 годы, полученные с применением разработанных новых методик.

Личный вклад автора в работу. Автор непосредственно участвовал в качестве исполнителя на всех этапах проведенных исследований, включая постановку задачи, анализ литературы, сбор исходных данных, обработку статистических материалов, разработку математических моделей и расчет их параметров, написание программного обеспечения, обобщение и интерпретацию результатов.

Апробация работы. Основные результаты работы опубликованы в статьях [1-8], три из которых [1-3] опубликованы в журналах, рекомендованных ВАК. Материалы диссертации докладывались на ежегодных научно-технических семинарах кафедры ИВТ и заседаниях совета Факультета информационных технологий Сургутского государственного университета в 2005-2011 гг., на VII и VIII окружной конференции молодых ученых «Наука и инновации XXI века» (г. Сургут, 23-24 ноября 2006 г., 22-23 ноября 2007 г.), научной сессии НИЯУ МИФИ (г. Москва, 25-31 января 2010 г.).

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка литературы. Общий объем работы 168 страниц, включая 60 рисунков, 29 таблиц и список использованной литературы из 95 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении приводится обоснование актуальности исследования, сформулирована его цель, изложены основные положения и результаты работы, представляющие его новизну и практическую значимость.

В первой главе рассматривается текущее состояние проблемы, выполнена постановка задачи исследования.

Анализ литературных данных о существующих в настоящее время подходах к исследованию надежности нефтепромысловых трубопроводов показал:

1. Характеристики надежности НПТ приведены в нескольких работах, однако в них отсутствуют данные за последние несколько лет эксплуатации НПТ.

2. Увеличение срока разработки месторождений приводит к увеличению обводненности и коррозионной активности добываемой жидкости, что негативно сказывается на аварийности нефтепромысловых

трубопроводов. Более 90% аварий на нефтепроводах произошли из-за коррозионных разрушений.

3. Довольно много работ посвящено подходу к анализу состояния НПТ, основанному на физических моделях деградации конструкционных материалов трубопроводов. Данные модели не всегда учитывают вероятностный характер процессов, происходящих при эксплуатации НПТ. Также в данных моделях отсутствует привязка к параметру времени, что затрудняет их применение в реальных условиях.

4. Удалось найти работы, в которых производится исследование ресурса и показателей надежности конструкционных элементов и деталей машин на основе моделей теории катастроф. Вместе с тем, отсутствуют сведения о применении методов теории катастроф для анализа надежности нефтепромысловых трубопроводов.

5. В сложных условиях эксплуатации диагностика технического состояния НПТ часто затруднена, поэтому оценку изменения несущей способности и показателей надежности НПТ в процессе эксплуатации целесообразно проводить с применением математических моделей.

На основании полученных выводов и целей исследования сформулированы следующие задачи:

1) собрать и проанализировать статистические данные об аварийности, условиях эксплуатации, характеристиках и составу нефтепромысловых трубопроводов Западной Сибири;

2) разработать метод статистического анализа характеристик надежности НПТ в зависимости от протяженности;

3) разработать методику оценки характеристик надежности НПТ с использованием моделей физики отказов и теории катастроф;

4) определить характеристики надежности конкретных труб НПТ методами физики отказов и теории катастроф, выполнить анализ полученных результатов;

5) разработать программный комплекс для сбора статистических данных и расчета характеристик надежности НПТ по разработанным моделям.

Во второй главе производится характеристика НПТ как объекта исследования надежности, приводятся номенклатура и состав НПТ, характеристики материала и размеров НПТ, показатели надежности. Приведена характеристика статистических данных об отказах, разработана новая модель оценки надежности в зависимости от протяженности НПТ, произведен расчет надежности на основе данных об отказах.

Для анализа надежности НПТ были использованы новые эксплуатационные данные одного из месторождений Западной Сибири. Выборка включает в себя данные по характеристикам, составу, условиям про-

кладки, толщинометрии, замерам давления и отказам нефтепромысловых трубопроводов, введенных в эксплуатацию с 1986 по 2007 годы. Суммарная длина НПТ в выборке составляет порядка 2500 км.

На рис. 1 приведено распределение отказов по времени эксплуатации для всего сортамента НПТ рассмотренного месторождения. Видно, что наибольшее число отказов (порядка 75%) приходится на период с 3 по 10 годы эксплуатации. Согласно проведенному качественному анализу, распределение отказов по времени не противоречит распределению Вейбулла.

Из графика на рис. 16 видно, что для трубопроводов с давлением > 2 МПа максимум отказов приходится на 3 год эксплуатации, а для трубопроводов с давлением < 2 МПа - на 6 год эксплуатации, что объясняет наличие двух локальных максимумов (3 и 6 год эксплуатации) на гистограмме (рис. 1а).

16

8« «

в«

Г «10

I

0 с I & 6! с

И

7 ...............

т

!

| \

1 1

Г гг'Т

1111 ^ШЗтГГч-,

2 3 4 5 6 7 3 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 Врем жплутцик, годы

а)

О 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 О И 15 16 17 18 19 20 21 вртюфтамцпы

б)

Рис. 1. Распределение отказов по времени эксплуатации для всего сортамента НПТ

Муравьевым И.И. и Острейковским В.А. в Сургутском государственном университете предлагается ряд моделей определения характеристик надежности по данным эксплуатации с учетом того, что система сбора и перекачки нефти представляет собой систему с распределенными параметрами. Например, вероятность безотказной работы НПТ с учетом длины отказавшего участка при зафиксированном количестве отказов НПТ предлагается считать по формуле:

Уы

Р*(М,п) =-

где Ь0{1) - протяженность НПТ; / - протяженность отказавшего участка НПТ, м; и, - число отказов НПТ за промежуток времени от / - А//2 до ? + Д//2; / - время, для которого определяется ВБР.

В дополнение к модели (1) предлагается использовать новый подход, основанный на рассмотрении трубопровода как системы, состоящей из последовательно соединенных элементов (участков НПТ определенной длины).

Будем считать отказом выход из строя некоторого, в общем случае небольшого, участка (элемента) трубопровода. Так как элементы трубопровода соединены последовательно, то отказ любого из них влечет за собой отказ всей системы. При восстановлении участка НПТ (замена трубы, сварочные работы и т.п.) трубопровод вновь переходит в работоспособное состояние. Анализ статистических данных показал, что в 7% отказов производится замена труб, в остальных случаях порыв ликвидируется установкой хомутов, бандажей, сварочными работами. Таким образом, ремонт НПТ после отказа обычно носит локальный характер и затрагивает лишь небольшой участок трубопровода.

•Получена формула для расчета вероятности безотказной работы НПТ в зависимости от протяженности:

/

P*{t,l,h) =

чы У/ i=i

¿о (О

К

(2)

где L0(t) — суммарная протяженность НПТ, участвующих в выборке; /3 -длина элемента трубопровода; / - длина НПТ, рассчитываемого на надежность; п, - число отказов НПТ за промежуток времени от t-At/2 до t + At/2; t - время, для которого определяется ВБР.

На основе формул (1) и (2) произведен расчет надежности НПТ. На рис. 2 изображена ВБР для всей номенклатуры НПТ в зависимости от времени эксплуатации для участков длиной 150 и 300 м: 1 - расчет по формуле (I), 2 - расчет по формуле (2).

Рис. 2. Вероятность безотказной работы всей номенклатуры НПТ

Анализ значений ВБР для всей номенклатуры НПТ показывает, что имеются различия в результатах расчета по формулам (1) и (2). Так, для участка НПТ длиной 150 м на 5 году эксплуатации значения ВБР по формулам (1) и (2) составляют 0,927 и 0,931 соответственно, а на 20 году эксплуатации значения ВБР составляют 0,803 и 0,821, то есть разрыв значений увеличивается. Для участка НПТ длиной 300 м значения ВБР по формулам (1) и (2) составляют 0,857 и 0,867 на 5 году эксплуатации, 0,607 и 0,673 на 20 году. То есть, с увеличением времени эксплуатации до 20 лет разница значений ВБР для участка длиной 300 м составляет 0,07 или порядка 10 %. Заметим, что расхождения в результатах, полученных по формулам (1) и (2) тем больше, чем больше длина участка НПТ и срок его эксплуатации.

Третья глава посвящена обзору имеющихся методов и разработке математических моделей для оценки надежности НПТ с использованием физики отказов и теории катастроф.

На трубопровод в процессе эксплуатации воздействует комплекс внешних и внутренних факторов, которые можно представить в виде векторного случайного процесса S(f). В дальнейшем эти факторы будем называть нагрузкой. К ним относятся: температура, давление, вибрации, состав транспортируемой жидкости, скорость течения жидкости, тип потока, состав грунта. Под воздействием комплекса нагрузок S(t) в материале трубопровода протекают физико-химические процессы, обуславливающие старение и износ материала, зарождение и развитие трещин. Свойство объекта воспринимать нагрузки и противостоять им называется несущей способностью R(i). Несущая способность, также как и нагрузка, представляет собой векторный случайный процесс. Объект

будет работоспособен, если функция условия работоспособности не отрицательна, т.е.

T(Ä,S,0 = R(0-S(0>0. (3)

Под действием нагрузки S(t) несущая способность объекта R(t) непрерывно во времени уменьшается до тех пор, пока объект не выйдет из строя. Время Т безотказной работы однозначно определяется функцией распределения q{t) = Р{Т < t} или вероятностью отказа. Функция q{t) объекта зависит от значений несущей способности и нагрузки, значений параметров их законов распределения, а также от взаимосвязи функций R(t) и S(t).

При независимых между собой нагрузке и несущей способности и распределении случайных величин нагрузки и несущей способности по нормальному закону вероятность отказа будет равна

О, -оо < / <0;

в(0

1-Ф 2

/7(0-1

plrj2(t) + A2s

0<t <<

(4)

где As(t) - коэффициент вариации нагрузки; Ак(() - коэффициент вариации несущей способности; rj(t) - коэффициента запаса:

т^.

И« W ms(t) ms(t)

Наиболее соответствующей практике эксплуатации трубопроводов является следующая модель «нагрузка - несущая способность» (ННС): нагрузка - стационарный случайный процесс с параметрами ms (t) = mSij = const и as (t) = crSa = const, где m - математическое

ожидание, с - среднее квадратическое отклонение, m<- ,ov - значения

Jo

параметров в начальный момент времени; несущая способность - нестационарный случайный процесс с монотонно убывающим математическим ожиданием

R(t) = R0<p(t), (5)

где R0 - случайная величина несущей способности в начальный момент времени; tp(t) - неслучайная функция «усталости» объекта (далее без кавычек).

В качестве основного показателя несущей способности НПТ выбрана толщина стенки трубопровода 5. Для математического описания изменения математического ожидания mH(t) и среднего квадратического

отклонения aR(t) во времени целесообразно использовать показательную и линейную зависимости:

<p(t) =ced', (6)

<p(t) = c + dt. (7)

Анализ статистических данных показал, что имеется существенная связь между внутренним давлением трубопровода и уровнем аварийности НПТ. Поэтому в качестве показателя нагрузки для модели ННС выбрано внутреннее давление трубопровода.

В качестве эксплуатационных данных для определения параметров деградации (уменьшения толщины стенки) в модели ННС взяты данные ультразвукового контроля толщины стенок НПТ, собранные за период с 2002 по 2006 год, а также данные за период с 1984 по 1999, использованные в работе A.B. Сметанина «Системный физико-статистический анализ надежности нефтепромысловых трубопроводов». В совокупности, выборка по толщинометрии охватывает период с 1984 по 2006. На рис. 3 приведены модели изменения математического ожидания mR(t) и среднеквадратического отклонения а R(t) для НПТ 530 х 7,5 мм.

m„(t) 8

7

6 5 4 3 2 1 О

Рис. 3. Модели изменения математического ожидания m^t) (а) и среднеквадратического отклонения oR(t) (б) толщины стенки НПТ 530 х 7,5 мм: о - значение по данным статистики, --линейная модель,---экспоненциальная модель

Из графиков на рис. За видно, что в пределах временного диапазона эксплуатационных наблюдений за толщиной стенки НПТ разница между линейной и экспоненциальной моделями незначительна. При

а) б)

прогнозировании дальнейшего изменения средней толщины стенки трубопроводов различие возрастает со временем. При этом экспоненциальная модель дает более оптимистический прогноз, т.е. дает более высокие значения показателей надежности НПТ.

Приведенные на рис. 36 графики свидетельствуют о том, что для прогнозирования изменения среднеквадратического отклонения во времени предпочтительно использование линейной модели. Показательная модель в данном случае дает очень быстрое возрастание параметра aR при прогнозировании значений за пределами временного диапазона эксплуатационных наблюдений толщины стенки трубопроводов, что может привести к заниженным величинам показателей надежности в дальнейших расчетах. Линейная модель изменения aR согласуется с данными наблюдений.

N 200 180 160 140 120 100 80 60 40 20 О

0.2 0.4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 1.8 2.0 2.2 2,4 2,6 2,8 3,0 Давление (МПа)

Рис. 4. Гистограмма количества случаев (/V) значений начального давления в НПТ

Для анализа уровня нагрузки были проанализированы замеры начального давления в НПТ, объем выборки составил 751 замер. Начальное давление в НПТ варьируется от 0,5 до 2,7 МПа. Гистограмма количества случаев (N) измерений давления (нагрузки) приведена на рис. 4.

Теоретической основой описания внезапных изменений в поведении систем служит теория катастроф, истоками которой являются две теории: теория особенностей гладких отображений Уитни и теория бифуркаций динамических систем Пуанкаре и Андронова.

В качестве основы для построения модели системы НПТ и расчета надежности была выбрана катастрофа сборки. Потенциальная энергия, характеризующая состояние системы, для катастрофы сборки имеет вид:

1

1

ЕаЬ{х) = ~хц +^ах£ +Ьх, (8)

где коэффициенты а\\Ь- параметры управления.

Многообразие катастрофы или поверхность равновесия (рис. 5) задается уравнением:

х3+ах+Ь = 0. (9)

Отображение > катастрофы х ^

Точка сборки Р

Начало Согласно принятому прин-

ципу максимального промедления катастрофа наступает в момент выхода параметров управления системы из зоны В] (зона работоспособности). При этом происходит скачкообразное изменение состояния системы, называемое катастрофой.

В книге профессора В.А. Острейковского «Анализ устойчивости и управляемости динамических систем методами теории катастроф» рассмотрен математический аппарат для определения вероятности катастрофы сборки. Катастрофа сборки рассмотрена со стохастических позиций. В качестве управляющих параметров были взяты изменяющиеся во времени параметры несущей способности r{t) и нагрузки s(J). При этом состояние объекта определяется случайным процессом изменения детерминанта D(r, s, /). Объект теряет устойчивость (наступает катастрофа), когда траектория точки (г, s) покидает область работоспособности I (рис.), при этом D изменяет знак с отрицательного на положительный.

Для случая, когда случайная величина D распределена по нормальному закону формула для приближенной оценки вероятности катастрофы сборки (вероятность отказа) имеет вид:

Бифуркационное множество В

Рис. 5. Многообразие катастрофы сборки в пространстве xab

0 = - + Ф 2

Mr

где

mD -4т\ +27т\ ,

(П)

ct2d = ШтАка\+2Шт

(12)

Для применения модели катастрофы сборки (8) для расчета характеристик надежности НПТ необходимо произвести замену переменных и выразить управляющие параметры а и b через параметры несущей способности r(t) и нагрузки s(t).

Положим, что параметр управления b(t) равен нагрузке s(t)

Принимаем, что момент времени Тп=х (момент равенства нагрузки и несущей способности) для модели ННС совпадает с моментом достижения параметрами управления а и b границы области работоспособности / для катастрофы сборки. На основе этого положения представляется возможным выразить параметр катастрофы a(i) через несущую способность r(f) и нагрузку s(t) для линейной модели изменения несущей способности и фиксированной нагрузки:

Используя (13) и (14) производится переход от модели «нагрузка -несущая способность» к модели катастрофы сборки для принятого случая линейной модели изменения несущей способности и фиксированной нагрузки. Далее с помощью метода (10 - 12) производится расчет вероятности возникновения катастрофы сборки в зависимости от времени. Данная вероятность равна вероятности отказа в теории надежности.

В четвертой главе производится расчет надежности в соответствии с моделями, изложенными в третьей главе.

Выбор расчетных формул зависит от вида законов распределения нагрузки и несущей способности в сечении случайного процесса. Если эти величины имеют нормальные законы распределения, как принято в данной работе, то расчет вероятности отказа производится по формуле (4), а вероятность безотказной работы определяется по формуле:

b(t) = s(t).

(13)

(14)

P(t) = \-Q{t).

(15)

Средняя наработка до отказа определяется из выражения:

00

тср = \Р№. (16)

о

Результаты расчета показателей надежности на основе модели ННС приведены в табл. 1 и на рис. 6.

Таблица 1

Показатели надежности НПТ 530 х 7,5 мм для линейной модели тк(г)

Марка стали Ак, % А5, % ТСР, лет То,9999) лет То,8, лет

5 5 23,29 19,97 22,65

Ст-10 10 23,29 18.27 22,27

10 5 23,2 16,35 22,2

10 23,2 15,11 21,93

5 5 24,27 21,25 23,68

Ст-20 10 24,27 19,7 23,34

10 5 24,19 17,95 23,28

10 24,19 16,82 23,03

20

I, годы

Рис. 6. НПТ 530 х 7,5 мм. Зависимость ВЕР от времени при А5 = 10% и линейной модели тк(<): а) полный график, б) начальный момент изменения.

__™_,-Ст-10 Ак = 5%, ---- - Ст-10 Ак = 10%,

_ , _ - Ст-10 Ак= 15%, -- Ст-20 Ак = 5%,

___- Ст-20 А„ =10%,____- Ст-20 Ак = 15%

........ 1 !

/ 1

!=24Д лет — я

(=23.3 лет 1

1

\ 1

1 5 12;

ь

Рис. 7. Отображение многообразия катастрофы сборки на плоскость (а,Ь);

----траектории изменения

параметров состояния от времени для НПТ 530x7,5 Ст-20 и Ст-10 соответственно

На рис. 7 показано отображение многообразия катастрофы сборки на плоскость управляющих параметров (а,Ь), а также проекции траекторий изменения состояния НПТ 530 х 7,5 мм от времени. В момент пересечения траекторией состояния НПТ границы бифуркационного множества и выхода из области 1 происходит катастрофа (отказ НПТ). Для НПТ 530 x 7,5 мм из материала Ст-10 пересечение происходит через 23,3 года эксплуатации, из материала Ст-20 - через 24,3 года.

Результаты расчета показателей надежности на основе модели катастрофы сборки приведены на рис. 8 и в табл. 2.

18 20 22 24 26 28 30

годы

а)

б)

20 I, ГОДЫ

Рис. 8. НПТ 530 х 7,5 мм. Зависимость ВБР от времени при А5 = 10% и линейной модели т а) полный график, б) начальный момент изменения.

--Ст-10 Ак = 5%. _ - Ст-10 Ак= 10%,

-- Ст-20 Ак = 5%,___- Ст-20 А„ = 10%

Таблица 2

ВБР НПТ 530 х 7,5 мм, линейная модель

Марка стали А„, % А5, % ТСР, лет То,999» лет Т0.8, лет

5 5 23,29 20,48 22,66

Ст-10 10 23,34 19,55 22,34

10 5 23,14 13,84 22,15

10 23,19 13,39 21,93

5 5 24,27 21,70 23,69

Ст-20 10 24,32 20,81 23,38

10 5 24,14 15,88 23,23

10 24,20 15,44 23,02

Было произведено сравнение результатов расчета надежности НПТ, полученных на основе использования модели «нагрузка - несущая способность» и теории катастроф. Сравнение графиков ВБР, полученных различными методами, приведено на рис. 9. Выводы, полученные в результате сравнения, приведены в п. 6 заключения.

Рис. 9. НПТ 530 х 7,5 мм. Зависимость ВБР от времени при А5 = 5% и линейной модели тя(/): а) полный график, б) начальный момент изменения. ВБР по теории катастроф: -Ст-10АК = 5%, _ _ -Ст-10 Ак= 10%. ВБР по ННС:_- Ст-10 Ак = 5%,___- Ст-10 Ак = 10%

Для применения разработанных методов расчета показателей надежности НПТ на практике была разработана база данных и программное обеспечение (рис. 10) для обработки статистических данных по нефтепромысловым трубопроводам. Целью создания базы данных было обеспечение ввода и хранения паспортных данных трубопровода, данных об отказах, замерах давления и толщинометрии, а также расчет показателей надежности НПТ.

Разработанное программное обеспечение включает в себя следующую функциональность:

1) ввод паспортных данных трубопровода,

2) ввод данных по зафиксированных отказам,

3) ввод данных толщинометрии и замеров давления,

4) анализ надежности НПТ на основе данных об отказах, расчет показателей надежности,

5) расчет показателей надежности НПТ по модели «нагрузка -несущая способность»,

6) построение графиков и диаграмм по рассчитанных величинам,

7) формирование отчетности,

8) импорт и экспорт данных.

Модуль ввода паспортных и эксплуатационных данных Модуль расчета характеристик надежности

Модуль экспорта/импорта Модуль формирования отчетов и диаграмм

Рис. 10. Структура программного обеспечения для расчета показателей надежности

Применение разработанного программного обеспечения на предприятии предполагает его интеграцию с уже существующими информационными системами различного назначения (рис. 11).

Рис. 11. Схема интеграции программного обеспечения для расчета надежности с информационными системами предприятия

В заключении сформулированы следующие теоретические и практические результаты работы:

1. Впервые проанализированы статистические данные по эксплуатации НПТ, введенных в эксплуатацию в период с 1986 по 2007 годы. Выборка составлена для НПТ суммарной длиной около 2500 км и включает в себя данные о номенклатуре НПТ, отказах, толщинометрии, замерах давления, условиях прокладки. Использование большого объема статистических данных за последние годы эксплуатации позволило получить более достоверные сведения о надежности НПТ.

2. Разработан новый метод расчета надежности НПТ как системы, состоящей из последовательно соединенных элементов. Данный метод позволяет производить оценку характеристик надежности НПТ в зависимости от его длины. С использованием нового метода рассчитаны характеристики надежности НПТ на основе статистических данных об отказах за длительный период эксплуатации (более 20 лет).

3. Впервые применена теория катастроф в расчете характеристик надежности НПТ. На основе катастрофы сборки и модели «нагрузка -несущая способность» разработана модель расчета вероятности безотказной работы НПТ. Переход от модели «нагрузка - несущая способность» к модели катастрофы сборки произведен с помощью замены переменных, при этом в качестве управляющих параметров приняты величины нагрузки и несущей способности, зависящие от времени. Разработанная модель может быть применена для широкой номенклатуры НПТ при известных законах изменения нагрузки и несущей способности.

4. В качестве несущей способности при расчетах надежности принята толщина стенки НПТ, в качестве параметра нагрузки принято начальное давление в трубопроводе. На основе статистических данных о замерах толщинометрии и замерах давления получены параметры моделей изменения нагрузки и несущей способности. Всего проанализировано 38 выборок для 10 видов НПТ. Общий объем статистики - 1954 замера. Из 38 выборок 29 имеют объем менее 50 замеров, 6 - от 50 до 100 замеров, 3 - более 100 замеров. Объем выборки по давлению в НПТ -751 замер.

5. Методами физики отказов и теории катастроф выполнен расчет следующих характеристик надежности НПТ: вероятность отказа и вероятность безотказной работы, средняя наработка до отказа, наработка до заданного уровня ВБР, выигрыш по вредней наработке до отказа и по наработке до заданного уровня ВБР. Характеристики надежности рассчитывались для НПТ 530 х 7,5 мм и 159 х 7 мм, изготовленных из материалов Ст-10, Ст-20, СтЗСП.

6. Произведено сравнение результатов расчета характеристик надежности, полученных различными методами. Анализ показал довольно высокую степень соответствия вероятностей безотказной работы НПТ, полученных методами физики отказов и теории катастроф при невысоких коэффициентах вариации нагрузки и несущей способности (Ак = 5% и А5 = 5%). При повышении значений (Ак = 10% и А5 = 10%) различия ВБР становятся более заметными, особенно в начале и в конце периода эксплуатации. В целом, разница в средней наработке до отказа ТСР не превышает 0,1 года. При этом время достижения уровня ВБР 0,999 различается более существенно и при высоких коэффициентах вариации Ак и А5 составляет около четырех лет.

7. Создана база статистических данных по НПТ и программное обеспечение для расчета характеристик надежности разработанными методами. Использование данного программного обеспечения позволяет производить группировку НПТ по различным параметрам для обеспечения максимальной однородности выборки и производить расчет характеристик надежности внутри выборок. Проработана схема интеграции разработанного программного обеспечения с информационными системами предприятия для обеспечения наиболее полного использования данных о надежности НПТ при принятии решений во время проектирования и эксплуатации трубопроводов.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Статьи в периодических научных изданиях, рекомендованных ВАК для публикации основных результатов диссертаций:

1. Силин, Я.В. Анализ надежности нефтепромысловых трубопроводов с использованием методов физики отказов по статистическим данным многолетней эксплуатации / Я.В. Силин // НТЖ «Автоматизация, телемеханизация и связь в нефтяной промышленности». - М.: ВНИИОЭНГ, 2011. - № 10. - С. 53-57.

2. Силин, Я.В., Острейковский, В.А. К методу статистического анализа надежности нефтепромысловых трубопроводов / Я.В. Силин, В.А. Острейковский // НТЖ «Автоматизация, телемеханизация и связь в нефтяной промышленности». - М.: ВНИИОЭНГ, 2008. - № 5. - С. 43-49.

3. Острейковский, В.А., Силин, Я.В. Статистический анализ надежности нефтепромысловых трубопроводов / В.А. Острейковский, Я.В. Силин // Электронный научный журнал «Нефтегазовое дело», 2008. -Режим доступа: http://www.ogbus.ru/authors/Ostreikovskiy/-Ostreikovskiy l .pdf. - Загл. с экрана. - 13 с.

Статьи в других изданиях:

4. Силин, Я.В. Анализ методов физики отказов и теории катастроф для оценки надежности нефтепромысловых трубопроводов / Я.В. Силин // Системный анализ и обработка информации в интеллектуальных системах : сб. науч. тр. каф. автоматизированных систем обработки информации и управления. Вып. 5 / отв. ред. Ф.Ф. Иванов; Сургут. гос. ун-т. - Сургут: Изд-во СурГУ, 2008. - С. 36—46.

5. Силин, Я.В. Анализ надежности нефтепромысловых трубопроводов Западной Сибири / Я.В. Силин // Наука и инновации XXI века : мат-лы VII Окр. конф. молодых ученых, Сургут, 22-23 нояб. 2007 г.: в 2 т. / Сургут, гос. ун-т. - Сургут: Изд-во СурГУ, 2008. - Т. 1. - С. 33-34.

6. Силин, Я.В. Качественный анализ надежности нефтепромысловых трубопроводов методами физики отказов / Я.В. Силин // Наука и инновации XXI века: мат-лы VII Окр. конф. молодых ученых, Сургут, 23-24 нояб. 2006 г.: в 2 т. / Сургут, гос. ун-т. - Сургут: Изд-во СурГУ, 2007.-Т. 1.-С. 43-45.

7. Острейковский, В.А., Силин, Я.В. Прогнозирование надежности и техногенного риска динамических систем методами теории катастроф / В.А. Острейковский, Я.В. Силин // Научная сессия НИЯУ МИФИ - 2010.: Сборник научных трудов. - 2010. - Т. 1. - С. 248-248.

8. Острейковский, В.А., Лысенкова, С.А., Силин, Я.В. О методе прогнозирования надежности динамических систем методами теории катастроф / В.А. Острейковский, С.А. Лысенкова, Я.В. Силин // Сборник научных трудов. Вып. 33. Физико-математические и технические науки / Сургут, гос. ун-т ХМАО - Югры. - Сургут: ИЦ СурГУ, 2010. - С. 32-42.

Силин Яков Владимирович

СИСТЕМНЫЙ АНАЛИЗ НАДЕЖНОСТИ НЕФТЕПРОМЫСЛОВЫХ ТРУБОПРОВОДОВ ЗАПАДНОЙ СИБИРИ МЕТОДАМИ ФИЗИКИ ОТКАЗОВ И ТЕОРИИ КАТАСТРОФ

Специальность 05.13.01 - Системный анализ, управление и обработка информации

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Подписано в печать 18.11.2011 г. Формат 60x84/16. Усл. печ. л. 1,3. Печать трафаретная. Тираж 100. Заказ П-80.

Отпечатано полиграфическим отделом издательского центра СурГУ. г. Сургут, ул. Энергетиков, 8. Тел. (3462) 76-30-67.

ГОУ ВПО «Сургутский государственный университет ХМАО - Югры» 628400, Россия, Ханты-Мансийский автономный округ, г. Сургут, пр. Ленина, 1. Тел. (3462) 76-29-00, факс (3462) 76-29-29.

Общая протяженность внутрипромысловых нефтепроводов и газопроводов, поднадзорных Ростехнадзору, включает 340 тысяч км трубопроводов нефтегазодобычи и около 8,2 тысяч км водоводов низкого и высокого давления.

Анализ возрастного состава нефтепромысловых трубопроводов (НПТ) показывает, что доля протяженности трубопроводов со сроками службы свыше 15 лет составляет около 40%.

В 1999 году на внутрипромысловых нефтепроводах произошло 19227 разрывов (19331 - в 1998 году), из них по причине коррозии 18524 (96,4 процента). Большое экологическое воздействие на природу оказывает разлившаяся нефть при авариях на промысловых и магистральных нефтепроводах, ежегодные потери которой составляют более 3 млн. т [77].

Трубопроводы Западной Сибири эксплуатируются в довольно тяжелых условиях. С одной стороны, по ним транспортируются агрессивные жидкости, сложные по химическому составу (нефть, вода, газ, различные химические элементы), содержащие механические примеси. С другой стороны, трубопроводы проложены в неблагоприятных с точки зрения развития коррозии грунтах (зачастую болото) и подвергаются, помимо прочего, резким температурным перепадам и другим внешним воздействиям.

В существующей проектной, конструкторской и эксплуатационно-технологической документации отсутствуют требования к надежности проектируемых, сооружаемых и эксплуатируемых нефтепромысловых трубопроводов. Несмотря на большое количество отказов, в настоящее время не разработана методика оценки показателей надежности НПТ по статистическим данным длительной эксплуатации. Имеющиеся в настоящее время методики оценки надежности применимы в основном к сосредоточенным объектам, таким как задвижки, заслонки, датчики и др. Линейная часть трубопровода является объектом с распределенными параметрами и, следовательно, для анализа ее надежности требуются специальные методики, учитывающие протяженность объекта, его местоположение в пространстве.

Разработка новых методов оценки характеристик надежности нефтепромысловых трубопроводов позволит принимать обоснованные решения по срокам эксплуатации, периодичности ремонтов, составу и местоположению запасных частей. Это позволит не только существенно уменьшить вероятность нанесения вреда природе, но и максимально снизить затраты на эксплуатацию трубопроводов.

Таким образом, актуальность диссертации определяется необходимостью уменьшения числа аварий и потерь нефти на трубопроводах, а также снижения затрат на их прокладку и облуживание.

Целью работы является анализ характеристик надежности нефтепромысловых трубопроводов с применением методов физики отказов и математической теории катастроф для принятия решений, направленных на повышение экономической эффективности и экологической безопасности эксплуатации трубопроводов.

В основу исследования положены методы теории надежности, теории случайных процессов, математической статистики, прикладного системного анализа, теории катастроф.

Научная новизна работы состоит в следующем:

1) обработаны новые статистические данные об эксплуатации и отказах НПТ на месторождении в Западной Сибири;

2) разработан метод статистической оценки характеристик надежности НПТ в зависимости от длины участка НПТ;

3) впервые разработана методика оценки характеристик надежности НПТ с использованием моделей физики отказов и теории катастроф;

4) впервые выполнен системный качественный и количественный анализ надежности НПТ методами физики отказов и теории катастроф на основе новых эксплуатационных данных одного из месторождений Западной Сибири.

5) создана база данных и программное обеспечение для сбора статистических данных и расчета характеристик надежности НПТ с использованием разработанных моделей.

Практическая значимость работы заключается в том, что:

1) разработанные методики определения показателей надежности НПТ позволят принимать обоснованные решения на этапах проектирования, сооружения и эксплуатации НПТ;

2) разработанное программное обеспечение облегчит труд при сборе исходных данных и расчете характеристик надежности трубопровода;

3) результаты работы внедрены и используются в Сургутском институте нефти и газа (филиал) Тюменского государственного нефтегазового университета, а также могут быть применены на нефтегазодобывающих предприятиях, проектирующих и эксплуатирующих НПТ.

Основные положения, выдвигаемые автором на защиту:

1) методика статистической оценки характеристик надежности НПТ в зависимости от длины участка НПТ;

2) методика определения характеристик надежности НПТ с использованием моделей физики отказов и теории катастроф;

3) характеристики надежности НПТ, эксплуатируемых на месторождениях Западной Сибири с 1986 по 2007 годы, полученные с применением разработанных новых методик.

Личный вклад автора в работу. Автор непосредственно участвовал в качестве исполнителя на всех этапах проведенных исследований, включая постановку задачи, анализ литературы по проблеме, сбор исходных данных, обработку статистических материалов, разработку математических моделей и расчет их параметров, написание программного обеспечения, обобщение и интерпретацию результатов.

Апробация работы. Основные результаты работы опубликованы в статьях [56, 58, 60, 72, 73, 74, 75, 76], три из которых [60, 74, 75] опубликованы в журналах, рекомендованных ВАК. Материалы диссертации докладывались на ежегодных научно-технических семинарах кафедры ИВТ и заседаниях совета Факультета информационных технологий Сургутского государственного университета в 2005-2011 гг., на VII и VIII окружной конференции молодых ученых «Наука и инновации XXI века» (г. Сургут, 23-24 ноября 2006 г., 22-23 ноября 2007 г.), научной сессии НИЯУ МИФИ (г. Москва, 25-31 января 2010 г.).

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка литературы. Общий объем работы 168 страниц, включая 60 рисунков, 29 таблиц и список использованной литературы из 95 наименований.

3.9. Выводы по третьей главе

Всего проанализировано 38 выборок замеров толщины стенки для 10 видов НПТ. Общий объем статистики - 1954 замера. Из 38 выборок 29 имеют объем менее 50 замеров, 6 - от 50 до 100 замеров, 3 - 100 и более замеров.

Анализ статистических данных ультразвукового контроля толщины стенки НПТ показывает, что математическое ожидание толщины стенки трубопровода убывает во времени, т.е. у исследуемых труб наблюдается процессы коррозии, эрозии, усталости. Среднее квадратическое отклонение (СКО) по данным толщинометрии, напротив, увеличивается.

Отметим, что математическое ожидание уменьшается во времени не монотонно и имеются отклонения как вверх, так и вниз от линии тренда. Причина отклонений в том, что разные выборки содержат в себе замеры с различных, а не с одних и тех же участков трубопровода. При этом на разных участках НПТ скорость уменьшения толщины стенки трубы может варьироваться, что обусловлено неоднородностью условий эксплуатации.

Коэффициент вариации А8 как функция от времени в 9 случаях из 10 возрастает. Увеличение коэффициента вариации толщины стенки НПТ происходит неравномерно, иногда со значительными отклонениями от линии тренда. Причина этого, как и в случае с математическим ожиданием толщины стенки трубопровода, состоит в том, что замеры не всегда производятся в одних и тех же местах. Для НПТ 273 х 20 мм наблюдается снижение коэффициента вариации, что определяется снижением среднеквадратического отклонения и медленным уменьшением математического ожидания толщины стенки.

Величина среднеквадратического отклонения толщины стенки трубопровода как функция от времени для 7 из 10 НПТ возрастает. Это свидетельствует о том, что разброс статистических данных толщины труб увеличивается в процессе эксплуатации. Для остальных 3 НПТ величина среднеквадратического отклонения колеблется около некоторых усредненных значений. Для данных случаев характерен либо небольшой объем выборки, либо малое уменьшение толщины стенки НПТ со временем.

Для математического описания изменения математического ожидания и среднего квадратического отклонения 0^(7) во времени целесообразно использовать показательную и линейную зависимости.

В пределах временного диапазона эксплуатационных наблюдений за толщиной стенки НПТ разница между линейной и экспоненциальной моделями изменения толщины стенки незначительна. При прогнозировании дальнейшего изменения средней толщины стенки трубопроводов различие возрастает со временем. При этом экспоненциальная модель дает более оптимистический прогноз, т.е. дает более высокие значения показателей надежности НПТ.

Коэффициент при переменной 1;, определяющей скорость уменьшения функции модели лежит, лежит в диапазоне от -0,06 до -0,77 для линейной модели и от -0,005 до -0,092 для экспоненциальной (далее указывается параметр с1 для линейной модели как более информативный, т.к. он равен скорости уменьшения толщины и измеряется мм/год). Разброс значений коэффициентов модели говорит о различных скоростях коррозии трубопроводов, что можно объяснить различиями в составе транспортируемой жидкости, условиями эксплуатации и свойствами материала НПТ.

Для прогнозирования изменения СКО толщины стенки во времени предпочтительно использование линейной модели. Показательная модель в данном случае дает очень быстрое возрастание параметра стЛ при прогнозировании значений за пределами временного диапазона эксплуатационных наблюдений толщины стенки трубопроводов, что может привести к заниженным величинам показателей надежности в дальнейших расчетах. Линейная модель изменения о^ согласуется с данными наблюдений.

Были проанализированы замеры начального давления в НПТ, объем выборки составил 751 замер. Начальное давление в НПТ варьируется от 0,5 до 2,7 МПа.

Порядок оценки показателей надежности в общем виде может быть следующий:

1) с помощью уравнений статистической динамики, теории упругости, механики разрушения твердых тел, изменения физических процессов в материалах НПТ и других дисциплин рассчитываются характеристики несущей способности трубопровода;

2) анализируются внешние и внутренние нагрузки, действующие на

НПТ;

3) определяются статистические характеристики несущей способности материалов НПТ и эксплуатационных нагрузок;

4) рассчитываются характеристики безотказности трубопровода по выбранной модели ННС;

5) на основе закономерностей изменения состояния объекта во времени и под действием внешних факторов строится модель катастрофы;

6) рассчитываются характеристики безотказности трубопровода с использованием математического аппарата теории катастроф.

Глава 4. Расчет показателей надежности НПТ

4.1. Расчет надежности НПТ на основе модели «нагрузка - несущая способность»

Расчет показателей надежности производится по известным формулам надежности [59, 61]. Выбор расчетных формул зависит от вида законов распределения нагрузки и несущей способности. Если эти величины имеют нормальные законы распределения, то расчет вероятности отказа производится по формуле (3.8), а вероятность безотказной работы определяется по формуле:

Р{1) = (4.1)

Средняя наработка до отказа определяется из выражения: ии

ТСР = \РЦ)Л. (4.2)

Величина средней наработки до отказа характеризует среднее время работы НПТ. Но для рассматриваемой модели ННС исследование поведения функции запаса ?/(/) не имеет смысла после момента времени Тп=\, когда г\{1) = 1. Тогда ограниченная средняя наработка до отказа вычисляется по формуле г,.,

Т*СР= \р{г)Л. (4.3)

Время 7^=1 зависит от вида модели (линейная или экспоненциальная), от вида материала, внешнего диаметра НПТ. При линейной модели (3.25) для расчета используется формула где - математическое ожидание минимальной толщины стенки, а, Ь — параметры модели.

Результаты расчетов величины 7^=1 по формуле (4.4) приведены в табл. 4.1.

Заключение

1. Впервые проанализированы статистические данные по эксплуатации НПТ, введенных в эксплуатацию в период с 1986 по 2007 годы. Выборка составлена для НПТ суммарной длиной около 2500 км и включает в себя данные о номенклатуре БИТ, отказах, толщинометрии, замерах давления, условиях прокладки. Использование большого объема статистических данных за последние годы эксплуатации позволило получить более достоверные сведения о надежности НПТ.

2. Разработан новый метод расчета надежности НПТ как системы, состоящей из последовательно соединенных элементов. Данный метод позволяет производить оценку характеристик надежности НПТ в зависимости от его длины. С использованием нового метода рассчитаны характеристики надежности НПТ на основе статистических данных об отказах за длительный период эксплуатации (более 20 лет).

3. Впервые применена теория катастроф в расчете характеристик надежности НПТ. На основе катастрофы сборки и модели «нагрузка - несущая способность» разработана модель расчета вероятности безотказной работы НПТ. Переход от модели «нагрузка - несущая способность» к модели катастрофы сборки произведен с помощью замены переменных, при этом в качестве управляющих параметров приняты величины нагрузки и несущей способности, зависящие от времени. Разработанная модель может быть применена для широкой номенклатуры НПТ при известных законах изменения нагрузки и несущей способности.

4. В качестве несущей способности при расчетах надежности принята толщина стенки НПТ, в качестве параметра нагрузки принято начальное давление в трубопроводе. На основе статистических данных о замерах толщинометрии и замерах давления получены параметры моделей изменения нагрузки и несущей способности. Всего проанализировано 38 выборок для 10 видов НПТ. Общий объем статистики - 1954 замера. Из 38 выборок 29 имеют объем менее 50 замеров, 6 - от 50 до 100 замеров, 3 - более 100 замеров. Объем выборки по давлению в НПТ - 751 замер.

5. Методами физики отказов и теории катастроф выполнен расчет следующих характеристик надежности НПТ: вероятность отказа и вероятность безотказной работы, средняя наработка до отказа, наработка до заданного уровня ВБР, выигрыш по вредней наработке до отказа и по наработке до заданного уровня ВБР. Характеристики надежности рассчитывались для НПТ 530 х 7,5 мм и 159 х 7 мм, изготовленных из материалов Ст-10, Ст-20, СтЗСП.

6. Произведено сравнение результатов расчета характеристик надежности, полученных различными методами. Анализ показал довольно высокую степень соответствия вероятностей безотказной работы НПТ, полученных методами физики отказов и теории катастроф при невысоких коэффициентах вариации нагрузки и несущей способности (АЛ = 5% и АБ = 5%). При повышении значений (АЯ = 10% и А8 = 10%) различия ВБР становятся более заметными, особенно в начале и в конце периода эксплуатации. В целом, разница в средней наработке до отказа ТСР не превышает 0,1 года. При этом время достижения уровня ВБР 0,999 различается более существенно и при высоких коэффициентах вариации АЯ и А8 составляет около четырех лет.

7. Создана база статистических данных по НПТ и программное обеспечение для расчета характеристик надежности разработанными методами. Использование данного программного обеспечения позволяет производить группировку НПТ по различным параметрам для обеспечения максимальной однородности выборки и производить расчет характеристик надежности внутри выборок. Проработана схема интеграции разработанного программного обеспечения с информационными системами предприятия для обеспечения наиболее полного использования данных о надежности НПТ при принятии решений во время проектирования и эксплуатации трубопроводов.

1. Айнбиндер, А.Б. Расчет магистральных и промысловых трубопроводов на прочность и устойчивость: Справочное пособие / А.Б. Айнбиндер. M.: Недра, 1991.-287 с.

2. Арнольд, В.И. Теория катастроф / В.И. Арнольд. 3-е изд., доп. -М.: Наука, 1990. - 128 с.

3. Ботвина, JI.P. Безопасность магистральных и технологических трубопроводов: влияние расслоений на их работоспособность / J1.P. Ботвина // Нефть, газ и бизнес. 2002. - № 1. - С. 41-46.

4. Браго, E.H. Автоматика и вычислительная техника в нефтяной и газовой промышленности / Под ред. E.H. Браго. М.: МИНГ, 1986. - 137 с.

5. Вартанова, О.В. Методические подходы к оценке надежности и экологической безопасности промысловых трубопроводов / О.В. Вартанова // Нефтяное хозяйство. 1998. - № 11. - С. 47-49.

6. Вентцель, Е.С. Теория вероятностей: Учебник для студ. вузов / Е.С. Вентцель. М.: Издательский центр «Академия», 2003. - 576 с.

7. Волохов, Г.М. Использование моделей теории катастроф для исследования остаточного ресурса металлоконструкций / Г.М. Волохов // Безопасность труда в промышленности. 2004. - № 11. - С. 47-51.

8. Волохов, Г.М. Остаточный ресурс несущих металлоконструкций тягового подвижного состава: автореф. дис. . д-ра техн. наук: 01.02.06. Орел, 2006.

9. Генюш, А.О. Системный анализ надежности нефтяных промысловых трубопроводов в зонах влияния подвижных тектоническихструктур месторождений Западной Сибири: дис. . канд. техн. наук: 05.13.01. -Сургут, 2005.

10. Гилмор, Р. Прикладная теория катастроф: в 2 т. / Р. Гилмор. М.: Мир, 1984. - Т. 1. - 350 с. - Т.2. - 285 с.

11. ГОСТ 27.002-89. Надёжность в технике. Термины и определения. -М.: Изд-во стандартов, 1989.

12. ГОСТ 8731-87. Трубы стальные бесшовные горячедеформированные. Технические требования. М.: Изд-во стандартов, 1987.

13. ГОСТ 8733-74 Трубы стальные бесшовные холоднодеформированные и теплодеформированные. Технические требования. М.: Изд-во стандартов, 1974.

14. Гохфельд, Д.А. Механические свойства сталей и сплавов при нестационарном нагружении. Справочник. / Д.А. Гохфельд, Л.Б. Гецов, К.М.Кононов и др.. Екатеринбург: УрО РАН, 1996.

15. Григорьев, Л.И. Информационные системы контроля качества в нефтегазовом строительстве: актуальность и технология разработки / Л.И. Григорьев // Автоматизация, телемеханизация и связь в нефтяной промышленности: НТЖ. 2006. - № 8. - С. 2-11.

16. Григорьев, Л.И. Основные проблемы управления процессом распределения нефтепродуктов / Л.И. Григорьев // Автоматизация, телемеханизация и связь в нефтяной промышленности: НТЖ. 2002. - № 11.-С. 2-5.

17. Гуляев, А.П. Металловедение / А.П. Гуляев. М.: Металлургия, 1977.-650 с.

18. Гумеров, А.Г. Трещиностойкость металла труб нефтепроводов / А.Г. Гумеров, K.M. Ямалеев, Г.В. Журавлев и др.. М.: ООО «Недра-Бизнесцентр», 2001. - 231 с.

19. Гуров, С.А. Причины коррозионных разрушений нефтепромысловых трубопроводов, транспортирующих малообводненную нефтяную продукцию / С.А. Гуров, A.A. Даминов, В.В. Рагулин и др. // Интервал. Передовые нефтегазовые технологии. 2003. - № 9. - С. 61-63.

20. Димов, J1.A. Напряженно-деформированное состояние и надежность подземного нефтепровода / JI.A. Димов // Нефтяное хозяйство. -1995.-№9.-С. 42-44.

21. Димов, JI.A. Оценка опасности коррозионных дефектов в стенке эксплуатируемого магистрального трубопровода / J1.A. Димов // Нефтегазовые технологии. 1999. - №6. - С. 16-17.

22. Жук, Н.П. Курс теории коррозии и защиты металлов: Учебное пособие для вузов / Н.П. Жук. 2-е изд., стереотипное. Перепечатка с издания 1976 г. - М: ООО ТИД «Альянс», 2006. - 472 с.

23. Журавлев, Г.В. Основные факторы, приводящие к образованию трещин в металле труб нефтепроводов / Г.В. Журавлев, K.M. Ямалеев // Нефтегазовое дело. 2003. - № 1. - С. 167-185.

24. Завьялов, В.В. Влияние условий эксплуатации на развитие локальной коррозии в трубопроводах / В.В. Завьялов // Нефтепромысловое дело: НТЖ. 2004. - № 10. - С. 28-34.

25. Завьялов, В.В. Особенности коррозионного разрушения трубопроводов на нефтяных месторождениях Западной Сибири /В.В. Завьялов // Нефтепромысловое дело: НТЖ. 2004. - № 10. - С. 23-28.

26. Завьялов, В.В. Проблемы эксплуатационной надежности трубопроводов на поздней стадии разработки месторождений /В.В. Завьялов. -М.: ОАО "ВНИИОЭНГ, 2005. 332 с.

27. Зайнуллин, P.C. Оценка параметров растущей трещины в трубах / P.C. Зайнуллин, С.П. Сущев; под ред. проф. P.C. Зайнуллина. Уфа: МНТЦ «БЭСТС», 2003.-36 с.

28. Защита трубопроводов от коррозии: Том 1: Учеб. пособие / Ф.М. Мустафин, М.В. Кузнецов, Г.Г. Васильев и др.. СПб.: ООО «Недра», 2005. -620 с.

29. Ильин, A.A. Оценка и прогноз параметров практической надежности изношенных промысловых нефтепроводов при их модернизации «на ходу» / A.A. Ильин, А.Г. Язиков, Т.А. Ильин // Безопасность труда в промышленности. 2002. - № 3. - С. 28-31.

30. Инюшин, Н.В. Анализ эксплуатации промысловых трубопроводов Ватьеганского месторождения НГДУ «Повхнефть» / Н.В. Инюшин, В.В. Шайдаков, A.B. Емельянов и др. // Нефтегазовое дело. 2002. http://www.ogbus.net/authors/inul.pdf.

31. Инюшин, Н.В. Анализ эксплуатации промысловых трубопроводов НГДУ «Когалымнефть» / Н.В. Инюшин, Р.Ф. Хайдаров, В.В. Шайдаков и др. // Нефтегазовое дело. 2008. http://www.ogbus.net/authors/shai3.pdf.

32. Каракоцкая, Е.В. Эффективность методов повышения надежности промысловых трубопроводов / Е.В. Каракоцкая, P.P. Ишмуратов // Нефтяное хозяйство. 2005. - № 11. - С. 104-105.

33. Клейменов, A.B. Обоснование оптимальных мероприятий, повышающих надежность эксплуатируемого нефтепровода / A.B. Клейменов, Г.Л. Гендель, Б.Е. Прусенко // Нефтепромысловое дело: НТЖ. 2001. - № 3. -С. 43-48.

34. Князев, В.Н. Коррозионно-эрозионное разрушение внутренней поверхности трубопроводов ОАО "Белкамнефть" / В.Н. Князев, Р.Ф. Нагаев, A.B. Емельянов и др. // Нефтегазовое дело. 2002. http ://www. ogbus .ru/authors/Bugay/Bugay 1 .pdf.

35. Колесник, В.Н. Системный анализ надежности нефтяных промысловых трубопроводов по малым выборкам (По данным эксплуатации нефтегазовых месторождений Среднего Приобья): дис. . канд. техн. наук: 05.13.01.-Сургут, 2004.

36. Кузнецов, Н.П. Обеспечение надежности промысловых трубопроводов на месторождениях нефтегазодобывающих предприятий / Н.П. Кузнецов, Х.Н. Музипов, А.Г. Гумеров и др. // Нефть и газ / Известия вузов.2003,-№2.-С. 52-59.

37. Кузнецова, С.С. Новые возможности в автоматизированном проектировании трубопроводов с применением программы "Plant-4D" / С.С. Кузнецова // Автоматизация, телемеханизация и связь в нефтяной промышленности. 2002. - № 9. - С. 18-21.

38. Курочкин, В.В. Эксплуатационная долговечность нефтепроводов /

39. B.В. Курочкин, H.A. Малюшин, O.A. Степанов, A.A. Мороз. М.: ООО "Недра-Бизнесцентр", 2001. - 231 с.

40. Кутузова, Т.Т. Исследование конструктивной надежности линейной части магистрального нефтепровода / Т.Т. Кутузова, A.A. Мороз, O.A. Степанов, H.A. Малюшин // Нефть и газ / Известия вузов. 1999. - № 2.1. C. 71-77.

41. Кучумов, P.P. Качественные и количественные показатели надежности нефтепромысловых систем / P.P. Кучумов // НТЖ «Автоматизация, телемеханизация и связь в нефтяной промышленности». М.: ВНИИОЭНГ,2004.-№ 7-С. 12-14.

42. Кушнир, С.Я. Исследование влияния радиуса изгиба трубопровода на скорость коррозии его стенки / С.Я. Кушнир // Нефть и газ / Известия вузов. -2001.-№2.-С. 91-95.

43. Макаренко, В.Д. Аналитический метод расчета и прогнозирования трещиностойкости промысловых трубопроводов / В.Д. Макаренко, С.И. Грачев, В.Ю. Чернов и др. // Нефть и газ / Известия вузов. 2003. - № 3. - С. 37^13.

44. Маркин, А.Н. С02 коррозия нефтепромыслового оборудования / А.Н. Маркин, Р.Э. Низамов. М.: ОАО «ВНИИОЭНГ», 2003. - 188 с.

45. Марочник сталей и сплавов / В.Г. Сорокин, A.B. Волосникова, С.А. Вяткин и др.; под общ. ред. В.Г. Сорокина. М.: Машиностроение, 1989. -640 с.

46. Марочник сталей и сплавов. 2-е изд., доп. и испр. / A.C. Зубченко, М.М. Колосков, Ю.В. Каширский и др.; под общ. ред. A.C. Зубченко. М.: Машиностроение, 2003. - 784 с.

47. Мингалев, Э.П. Коррозия трубной стали в многолетнемерзлых грунтах Западной Сибири / Э.П. Мингалев // Нефтяное хозяйство. 2004. - № 3. -С. 104-105.

48. Мороз, A.A. Нефтепроводы Западной Сибири / A.A. Мороз, H.A. Малютин, O.A. Степанов. СПб.: Недра, 1999. - 188 с.

49. Морозов, Е.М. Предельное состояние труб с трещинами / Е.М. Морозов, P.C. Зайнуллин, JI.C. Щепин; под ред. проф. P.C. Зайнуллина. Уфа: МНТЦ «БЭСТС», 2004. - 78 с.

50. Муравьев, И.И. Системный анализ надежности нефтепромысловых трубопроводов в условиях болот Западной Сибири (на примере трубопроводов Нефтегазодобывающего управления «Фёдоровскнефть»): дис. . канд. техн. наук: 05.13.01.-Сургут, 2002.

51. Мясников, В.А. Оценка параметров конструктивной надежности длительно эксплуатируемых трубопроводов Западной Сибири: автореф. дис. . канд. техн. наук: 25.00.19. Тюмень, 2004.

52. Нам, О.С. Развитие экспертных систем принятия решений, направленных на поддержание устойчивой работы систем напорных нефтепроводов / О.С. Нам, А.Г. Гумеров, М.Д. Гетманский и др. // Нефтяное хозяйство. 1999. - № 12. - С. 42-44.

53. Острейковский, В. А. Анализ устойчивости и управляемости динамических систем методами теории катастроф / В.А. Острейковский. М.: Высш. шк., 2005. - 326 с.

54. Острейковский, В.А. Основы теории надёжности. Конспект лекций по курсу «Надёжность автоматизированных систем обработки информации и управления атомными станциями» / В.А. Острейковский. Обнинск: ИАТЭ, 1998.-236 с.

55. Острейковский, В.А. Прогнозирование надежности и техногенного риска динамических систем методами теории катастроф / В.А. Острейковский, Я.В. Силин // Научная сессия НИЯУ МИФИ 2010.: Сборник научных трудов. -2010.-Т. 1.-С. 248-248.

56. Острейковский, В.А. Старение и прогнозирование ресурса оборудования атомных станций / В.А. Острейковский. М.: Энергоатомиздат, 1994.-228 с.

57. Острейковский, В.А. Статистический анализ надежности нефтепромысловых трубопроводов / В.А. Острейковский, Я.В. Силин // Электронный научный журнал «Нефтегазовое дело». 2008. http://www.ogbus.ni/authors/Ostreikovskiy/Ostreikovskiyl.pdf.- 13 с.

58. Острейковский, В.А. Теория надежности / В.А. Острейковский. -М.: Высш. шк., 2003. 463с.

59. Павловский, Б.Р. Особенности экспертизы технического состояния промысловых нефтепроводов Западной Сибири / Б.Р. Павловский, О.С. Нам, М.Д. Гетманский // Нефтяное хозяйство. 1999. - № 11. - С. 32-33.

60. Панов, P.A. Автоматизация проектирования линейных трубопроводов / P.A. Панов // Автоматизация, телемеханизация и связь в нефтяной промышленности. 2002. - № 9. - С. 13-17.

61. Пиласевич, A.B. Старение сталей подземных трубопроводов / A.B. Пиласевич, В.В. Новоселов, В.Ф. Крамской // Нефть и газ / Известия вузов. -1999.-№5.-С. 56-59.

62. Питухин, A.B. Вероятностно-статистические методы механики разрушения и теории катастроф в инженерном проектировании / A.B. Питухин. Петрозаводск: Изд-во ПетрГУ, 1998. - 304 с.

63. Постон, Т. Теория катастроф и ее приложения / Т. Постон, И. Стюарт. М.: Мир, 1980. - 607 с.

64. Промысловые трубопроводы / В.Д. Куликов, A.B. Шибнев, А.Е. Яковлев, В.Н. Антипьев. М.: Недра, 1994. - 298 с.

65. Промысловые трубопроводы и оборудование: Учеб. пособие для вузов / Ф.М. Мустафин, Л.И. Быков, А.Г. Гумеров и др.. М.: ОАО «Издательство „Недра"», 2004. - 662 с.

66. РД 39-132-94. Правила по эксплуатации, ревизии, ремонту и отбраковке нефтепромысловых трубопроводов / Госстрой России. М.: ГУП ЦПП, 1994.-326 с.

67. Рыков, В.В. Обработка нечисловой информации. Управление знаниями: учебное пособие / В.В. Рыков. М.: МФТИ, 2007. - 163 с.

68. Семенова, И.В. Коррозия и защита от коррозии / И.В. Семенова, Г.М. Флорианович, A.B. Хорошилов; под ред. И.В. Семеновой. М.: ФИЗМАТЛИТ, 2002. - 336 с.

69. Силин, Я.В. Анализ методов физики отказов и теории катастроф для оценки надежности нефтепромысловых трубопроводов / Я.В. Силин //

70. Системный анализ и обработка информации в интеллектуальных системах: сб. науч. тр. каф. автоматизированных систем обработки информации и управления. Вып. 5 / отв. ред. Ф.Ф.Иванов; Сургут, гос. ун-т. Сургут: Изд-во СурГУ, 2008. - С. 36^6.

71. Силин, Я.В. К методу статистического анализа надежности нефтепромысловых трубопроводов / Я.В. Силин, В.А. Острейковский // НТЖ «Автоматизация, телемеханизация и связь в нефтяной промышленности». М.: ВНИИОЭНГ, 2008. - № 5 - С. 43-49.

72. Сметанин, A.B. Системный физико-статистический анализ надежности нефтепромысловых трубопроводов (на примере трубопроводов нефтегазодобывающего управления «Федоровскнефть»): дис. . канд. техн. наук: 05.13.01. Сургут, 2004.

73. СНиП 2.01.07-85. Нагрузки и воздействия. М.: Стройиздат, 1985. -54 с.

74. СНиП 2.05.06-85. Магистральные трубопроводы / Госстрой России. М.: ГУП ЦПП, 1998. - 60 с.

75. Соколов, С.М. Принципиальный подход к выбору труб для трубопроводов на нефтепромыслах Западной Сибири / С.М. Соколов, И.А. Щербинин, П.В. Павлов // Нефтяное хозяйство. 2002. - № 7. - С. 11-13.

76. Сопротивление пластической деформации металлов и сплавов / П.И. Полухин, Г.Я. Гун, A.M. Галкин. М.: Металлургия, 1976. - 488 с.

77. Сорокин, Г.М. Коррозионно-механическое изнашивание сталей и сплавов: Учебное пособие / Г.М. Сорокин, А.П. Ефремов, JI.C. Саакиян. М.: ГУЛ Изд-во «Нефть и газ» РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина, 2002. - 424 с.

78. СП 34-116-97. Инструкция по проектированию, строительству и реконструкции промысловых нефтегазопроводов. М.: ВНИИСТ, 1998. - 136 с.

79. Стальные трубы. Справ, изд. Пер. с нем. / Под ред. Д. Шмидта. -М.: Металлургия, 1982. 536 с.

80. Томпсон, Дж. М.Т. Неустойчивости и катастрофы в науке' и технике: Пер. с англ. М.: Мир, 1985. - 254 с.

81. Трубопроводный транспорт нефти и газа: Учеб. для вузов / P.A. Алиев, В.Д. Белоусов, А.Г. Немудрой и др.. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Недра, 1988.-368 с.

82. Угрюмов, Р. Основы прогнозирования потерь металла от коррозии по результатам внутритрубной диагностики / Р. Угрюмов // Нефть и газ / Известия вузов. 1999. - № 5. - С. 75-84.

83. Хажинский, Г.М. Механика мелких трещин и надежность элементов трубопроводов / Г.М. Хажинский. М.: Издательство «ИНЭК», 2007.-233 с.

84. Шарыгин, A.M. Нелинейно-упругий анализ деформации нефтегазопроводов / A.M. Шарыгин // Нефть и газ / Известия вузов. 1998. - № 6. - С. 66-69.

85. An assessment of low pressure crude oil pipelines and crude oil gathering lines in California. April 1997 Электронный ресурс. / Режим доступа: http://osfm.fire.ca.gov/pdf/pipeline/Lowpresspipe/alpcCHAPTER4.pdf

86. Ayyub, В.M. Reliability and Stability Assessment of Concrete Gravity Structures (RCSLIDE): Theoretical Manual Электронный ресурс. / В.M. Ayyub, Ru-Jen Chao, R.C. Patev, M.A. Leggett // Режим доступа: http://www.wes.army.mil/ITL/pdf/tritl986.pdf

87. Sorensen, J.D. Modelling of loads and strengths Электронный ресурс. / J.D. Sorensen / Режим доступа: http://www.waterbouw.tudelft.nl/public/gelder/citatie4.pdf

88. Tjernberg, A. Fatigue assessment of components in construction equipment Электронный ресурс. / A. Tjernberg // Режим доступа: http://www.lib.kth.se/Sammanfattningar/ tjernbergO 10405 .pdf

89. Wilcocks, J. Risk based inspection and integrity management of pipeline systems Электронный ресурс. / J. Wilcocks, Y. Bai // Режим доступа: http://www.eagle.Org/news/TECH/offshore//RiskandIntegrity.pdf