Курсовая работа по технологии сварки на тему Изготовление и монтаж выкидной линии промыслового нефтепровода.

Промысловый трубопровод - система технологических трубопроводов для транспортирования нефти, газового конденсата, газа, воды на нефтяных, нефтегазовых, газоконденсатных и газовых месторождениях.
Режимы эксплуатации промысловых трубопроводов:
-нормальный техпроцесс при транспортировке:
-рабочее (нормативное) давление определяется гидравлическим расчетом трубопроводов по проектным объемам транспортировки жидкости.
-выполнение технологических операций: глушение скважины, промывка, разрядка скважин в коллекторы, отработка скважин компрессором и др. технологические операции.
-максимальное давление в трубопроводах определяется по давлению срабатывания предохранительных устройств,
-это давление принимается за расчетное давление в трубопроводах.
Нормальные условия эксплуатации и устранение возможности повреждения трубопроводов обеспечивается путем установления охранной зоны вдоль трассы трубопроводов в виде участков земли, которые ограничиваются условными линиями, на расстоянии 25 метров от оси трубопровода с каждой стороны. При прохождении более 1 трубопровода в одном техническом коридоре охранная зона распространяется на 25 метров от оси крайнего трубопровода.
Трубопроводы подразделяются:
-по назначению - нефте-, газо-, нефтегазо-, нефтегазоводо-, конденсато-, ингибиторо- и водопроводы;
-по величине рабочего давления - высокого (6,4 МПа и выше), среднего (1,6 МПа) и низкого (0,6 МПа);
-по способу прокладки - подземные, надземные, наземные, подводные; по гидравлической схеме работы - простые, не имеющие ответвлений, и сложные - с ответвлениями, к последним относятся также замкнутые (кольцевые) трубопроводы;
-по характеру напора - напорные и безнапорные.
Различают промысловые трубопроводы с полным заполнением сечения трубы жидкостью (напорные) и с неполным заполнением сечения трубы жидкостью, которые могут быть как безнапорными, так и напорными.
Промысловые трубопроводы на нефтяных месторождениях (промысловые нефтепроводы)
Подразделяются на:
-выкидные линии - перекачивают продукцию скважин (нефть, природный газ, примеси) от устья до групповой замерной установки (ГЗУ);
-нефтегазосборные коллекторы - перекачивают от ГЗУ до ДНС;
-нефтесборные коллекторы - расположены от ДНС до центрального пункта сбора (ЦПС);
-газосборные коллекторы - перекачивают газ от пункта сепарации до компрессорной станции (КС);
-промысловые газопроводы для сбора попутного нефтяного газа (ПНГ);
-промысловые ингибиторопроводы,
-промысловые водопроводы.
Диаметр выкидных линий в зависимости от дебита скважин Ø75-150 мм, протяженность - определяется технико-экономическими расчетами и может достигать 4 км и более.
Диаметр нефтяных сборных коллекторов Ø100-350 мм, протяженность - 10 км и более.
Различают нефтепроводы:
-самотечные (нефть движется под действием гравитационных сил, обусловленных разностью вертикальных отметок в начале и конце трубопровода),
-напорно-самотечные (в нефтепроводе движется только нефть, газовая фаза отсутствует),
-самотечные, или безнапорные (нефть и газ движутся раздельно).
Промысловые газопроводы для сбора попутного нефтяного газа
- газопроводы, работающие при давлении газа выше атмосферного, и вакуумные газопроводы.
По назначению промысловые газопроводы для сбора ПНГ подразделяют на:
-подводящие газопроводы (аналогичны выкидным линиям промысловых нефтепроводов),
-сборные коллекторы (аналогичны нефтяным сборным коллекторам),
-нагнетательные газопроводы.
Нагнетательные газопроводы
служат для нагнетания газа от компрессорных станций в газовую шапку месторождения с целью поддержания пластового давления и продления срока фонтанной эксплуатации нефтяных скважин; для подачи газа через газораспределительные будки к устьям скважин, эксплуатируемых компрессорным способом; для транспортировки газа на газоперерабатывающие заводы или газофракционирующие установки потребителям.
Промысловые ингибиторопроводы
служат для подачи ингибиторов и других химических реагентов в скважины и на другие объекты обустройства нефтяных, нефтегазовых, газовых и газоконденсатных месторождений.
Промысловые водопроводы
предназначены для подачи воды к нагнетательным скважинам с целью поддержания пластового давления и для сбора пластовых вод, добытых вместе с нефтью, в водоносные горизонты.
Подразделяются на магистральные, начинающиеся у насосных станций второго подъёма; подводящие, соединяющие магистральные водопроводы с кустовыми насосными станциями; разводящие, соединяющие кустовые насосные станции с нагнетательных скважинами.
Промысловые трубопроводы на газовых и газоконденсатных месторождениях (промысловые газопроводы)
служат для соединения газовых скважин с технологическими установками подготовки газа к транспортировке и промысловыми газораспределительными станциями, через которые газ поступает в магистральные газопроводы, а также для сбора и утилизации газового конденсата.
Промысловые газопроводы подразделяются на шлейфы-газопроводы, газосборные коллекторы-газопроводы, конденсатосборные коллекторы и промысловые водопроводы. Промысловые шлейфы-газопроводы соединяют газовые скважины с установками сепарации и осушки газа, групповые установки подготовки газа к транспортированию, отдельные пункты сепарации газа с промысловыми газосборными коллекторами. Длина шлейфов (600 м - 5 км), диаметры до 200 м.
Промысловые газосборные коллекторы-газопроводы
соединяют групповые установки подготовки газа к транспортированию с промысловыми газораспределительными станциями.
Форма газосборных коллекторов аналогична форме промысловых газопроводов, используемых на нефтяных месторождениях.
Промысловые конденсатосборные коллекторы (аналогичны промысловым нефтесборным коллекторам на нефтяных месторождениях)
применяются для транспортировки выделенного на групповых установках подготовки газа к транспортированию конденсата на промысловый газосборный пункт или на газобензиновый завод.
Промысловые трубопроводы аналогичны промысловым водопроводам, применяемым на нефтяных месторождениях.
В данной работе будем рассматривать Выкидные линии — промысловый нефтепровод от скважины до замерной установки (АГЗУ, ГЗУ). Диаметр рассматриваемой линии 159мм. Длинна трубопровода 4 км. Рабочее давление 1,6-6,4 МПа (среднее). Условия эксплуатации: Температура окружающей среды- низкая до минус 40 0С; Почва, слабо кислая, РН5,5. Перекачиваемый продукт- тяжёлая нефть с примесями метана 3-5% (об.), дебит скважины 0,5т/ч.

Раздел 1 Основное оборудование для производства промысловых нефтепроводов
Выбор и обоснование способа сварки выкидной линии
промыслового нефтепровода
Выбор и обоснование методов сварки зависит от следующих факторов:
- От вида сортамента металла и заготовок.
- От химического состава металла, его теплофизических свойств, определяющих его технологическую свариваемость.
- От толщины металла.
- От назначения изделия, в зависимости от воспринимаемых нагрузок и условий эксплуатации.
- От конструкции изделия, с учётом её сложности, массы, габаритов, типов нанесения швов в пространстве, характера работы швов.
- От программы выпуска и типа производства.
- От экономической эффективности способа сварки.
Оценивая возможность применения тех или иных способов сварки, необходимо учитывать как особенности производимых конструкций, так и характер производства.
При сооружении нефтепромысловых коммуникаций применяют стальные трубы из малоуглеродистой и низколегированной стали. Наибольшее распространение получили бесшовные горячекатанные трубы с наружным диаметром 57 - 426 мм, длиной от 4 до 12,5 м, изготовляемые из спокойной мартеновской стали марок ст. 10, ст. 20 и сталь 4сп. В нашем случае подойдут трубы, выпускаемые по ГОСТ8732-78. Выбираем предварительно Труба|159х6х6000кр ГОСТ8732-78|^ /█(Б20 ГОСТ 8731-74@)
Сталь 20 относится к хорошо свариваемым сталям и ограничений на способ сварки не накладывает. Толщина металла позволяет выполнить сварку за один проход. Условия эксплуатации, ввиду повышенного давления, токсичности перекачиваемого продукта, возросших в последнее время требованиям к экологичности проекта накладывает повышенные требования к качеству сварных соединений. Проведение монтажа в полевых условиях несколько ограничивает арсенал применения возможных способов производства. Сравнительно небольшой объём свариваемых стыков 4000/6=667 соединений делает не целесообразным использования дорогостоящего объёмного оборудования.
С учётом вышеизложенного наиболее целесообразно использовать ручную дуговую сварку штучным электродом либо полуавтоматическую сварку порошковой проволокой. В качестве основного способа сварки выбираем ручную дуговую сварку штучным электродом по ГОСТ 5264-80. Для толщины свариваемого металла 6мм подойдёт сварка за один проход стыкового соединения стыка со скосом одной кромки.
Подбор сварочного оборудования для сварки выкидной лини промыслового нефтепровода
Для выбора сварочного оборудования определяющими факторами будут являться обеспечение требуемых характеристик сварочной дуги и условия проведения работ. Для сварки нам потребуется источник питания с крутопадающей вольт- амперной характеристикой с автономным питанием, обеспечивающим постоянный сварочный ток , достаточный для сварки металла толщиной 6 мм. Ввиду проведения монтажных работ в полевых условиях при отсутствии сетевого питания нам потребуется либо сварочный генератор, либо сварочный агрегат, либо генератор со сварочным выпрямителем.

Рисунок 1- Проведение сварочных работ с применением сварочного агрегата.
Наиболее предпочтительным является использование сварочного агрегата, ввиду его наиболее полной компоновки всем необходимым для проведения сварочных работ с наиболее простым регулированием.
Требуемым запросам удовлетворяет сварочный агрегат SHINDAIWA DGW400DMK/RU. Его характеристики представлены ниже
Сварочный агрегат SHINDAIWA DGW400DMK/RU

Максимальный сварочный ток, А 400
Количество постов, шт 2
Вид топлива дизель
Вид охлаждения водяное
Выходная мощность 220В, кВА 9.6
Выходная мощность 380В, кВА 12
Максимальный диаметр электрода, мм 8
Топливный бак, л 37
Габариты, мм 1435х700х848
Масса, кг 453
Класс защиты, IP 44
Тип пуска электро
Уровень шума, дБ 57
Вариант исполнения В кожухе
Страна производитель Япония
Бренд двигателя Kubota
Наличие НАКС да
Производитель SHINDAIWA
Страна производства Япония
Напряжение питания, В 220/380

Внешний вид этого сварочного агрегата представлен на рисунке 2
Этот агрегат обеспечит автономность сварочного поста, его мобильность и требуемые характеристики сварочной дуги. Кроме того, этот агрегат может работать сразу на два сварочных поста, что несомненно увеличит производительность проведения сварочных работ.

Рисунок 2- Сварочный агрегат SHINDAIWA DGW400DMK/RU
Кроме того, для проведения сварочных работ потребуется оборудование для разделки кромок, оборудование для контроля качества сваренных швов, и оборудование для подогрева кромок стыков, при сварке в холодное время года.
Рассчитать режим работы источника питания сварочной дуги.
Основные требования к источникам питания
К источникам питания предъявляются следующие требования:
1. Внешняя характеристика источника питания должна соответ¬ствовать статической (вольтамперной) характеристике дуги.
2. Напряжение холостого хода должно быть достаточным для легкого зажигания дуги, но не превышающим нормы техники безо¬пасности. Величина напряжения холостого хода зависит от конструк¬ции и назначения сварочного агрегата и составляет (60 ÷ 80) В.
3. Источник должен обладать хорошими динамическими свойствами. С увеличением длины дуги рабочее напряжение должно быстро возрастать, а с уменьшением - быстро падать. Время восстановления рабочего напряжения при коротком замыкании от 0 до 30 В не должно превышать 0,05 с, а по требованиям минимального разбрызгивания металла - 0,01-0,02 с.
4. Ток короткого замыкания не должен быть чрезмерно велик во избежание перегрева электрода, оплавления покрытия и разбрызги¬вания металла, но не должен быть и слишком мал, чтобы не затруд¬нять повторное зажигание дуги. Поэтому для источников сварочного тока принято следующее соотношение между током короткого за¬мыкания и рабочим током:
(1.1)
5. Мощность источника сварочного тока должна быть достаточной для выполне¬ния сварочных работ соответствующим способом.
6. Источник должен иметь устройство для плавного регулиро¬вания силы тока.
Режимы работы источников питания
Любой источник питания рассчитывается на определенную нагрузку, которая не вызывает его нагрев выше допустимого. Источник рассчитывается на работу в номинальном режиме (IH, UH, РН, режим работы), величины записываются на источнике и в паспорте машины.