Управління проектною надійністю нафтових резервуарів
Заголовок (російською):
Управление проектной надежностью нефтяных резервуаров
Заголовок (англійською):
Project reliability management of petroleum reservoirs
Автор(и):
Семенець С.М.
Насонова С.С.
Олевський В.І.
Волчок Д.Л.
Автор(и) (англ):
Semenets S.N.
Nasonova S. S.
Olevskyi V.I.
Volchok D.L.
Ключові слова (укр):
нафтовий резервуар; технічна діагностика; математична модель; управління надійністю.
Ключові слова (рус):
нефтяной резервуар; техническая диагностика; математическая модель; управление надежностью.
Ключові слова (англ):
petroleum reservoir; technical diagnostics; mathematical model; reliability management.
Анотація (укр):
Згідно з діючими в Україні нормативними документами [7,9] нафтові резервуари (РВС) проектуються на основі методу граничних станів. Із застосуванням цього методу забезпечується надійність резервуарів в умовах і режимах роботи, передбачених нормами [6, 7]. Однак питання, пов'язані із забезпеченням надійності РВС, що проектуються на термін служби, що перевищує нормативний, а також питання економічної ефективності прийнятих проектних рішень вимагають подальшої наукової розробки. У даній статті приводиться загальна методика оцінки надійності РВС протягом заданого напрацювання. Пропонується модель оптимального проектування РВС за критерієм мінімуму проектної вартості при забезпеченні заданого рівня надійності протягом потрібного терміну служби. Дана модель сформульована в термінах нелінійної задачі математичного програмування, а для її чисельної реалізації розроблений спеціальний алгоритм, заснований на принципах побудови «жадібних» алгоритмів. Приводяться отримані в результаті численних експериментів економічно раціональні проектні значення товщини конструктивних елементів резервуара об'ємом 5000 м3 в залежності від необхідного рівня надійності. Мета - в рамках діючих норм проектування і з урахуванням наявних даних технічної діагностики РВС розробити метод раціонального забезпечення заданого рівня проектної надійності РВС протягом необхідного терміну експлуатації. Висновки. Запропонована модель оптимального проектування дозволяє управляти надійністю нафтових резервуарів за критерієм мінімуму початкової вартості при заданому терміні експлуатації. Параметри цієї моделі визначаються (і можуть коригуватися стосовно окремо взятого резервуару або парку резервуарів) за результатами статистичної обробки даних натурних обстежень аналогічних об'єктів, що підвищує точність прогнозу в кожному окремому випадку. В результаті розглянуті моделі та алгоритми можуть служити досить ефективним математичним інструментом при дослідженні проблем надійності і довговічності нафтових резервуарів.
Анотація (рус):
Согласно действующим в Украине нормативным документам [7,9] нефтяные резервуары (РВС) проектируются на основе метода предельных состояний. С применением этого метода обеспечивается надежность резервуаров в условиях и режимах работы, предусмотренных нормами [6,7]. Однако вопросы, связанные с обеспечением надежности РВС, проектируемых на срок службы, превышающий нормативный, а также вопросы экономической эффективности принимаемых проектных решений требуют дальнейшей научной проработки. В данной статье приводится общая методика оценки надежности РВС на протяжении заданной наработки. Предлагается модель оптимального проектирования РВС по критерию минимума проектной стоимости при обеспечении заданного уровня надежности на протяжении требуемого срока службы. Данная модель сформулирована в терминах нелинейной задачи математического программирования, а для ее численной реализации разработан специальный алгоритм, основанный на принципах построе¬ния «жадных» алгоритмов. Приводятся полученные в результате численных экспериментов экономически рациональные проектные значения толщины конструктивных элементов резервуара объе¬мом 5000м3 в зави¬симо¬сти от требуемого уровня надежности. Цель – в рамках действующих норм проектирования и с учетом имеющихся данных технической диагностики РВС разработать метод рационального обеспечения заданного уровня проектной надежности РВС на протяжении требуемого срока эксплуатации. Выводы. Предложенная оптимизационная модель позволяет управлять проектной надежностью нефтяных резервуаров по критерию минимума начальной стоимости при заданном сроке эксплуатации. Параметры этой модели определяются (и могут корректироваться применительно к отдельно взятому резервуару или парку резервуаров) по результатам статистической обработки данных натурных обследований аналогичных объектов, что повышает точность прогноза в каждом отдельном случае. В итоге рассмотренные модели и алгоритмы могут служить достаточно эффективным математическим инструментом при исследовании проблем надежности и долговечности нефтяных резервуаров
Анотація (англ):
According to the regulatory documents in Ukraine [7,9], petroleum reservoirs (RVS) are designed on the basis of the limit state method. Using this method ensures the reliability of tanks in the conditions and modes of operation stipulated by regulatory documents [6,7]. However, issues related to ensuring the reliability of RVS designed for a service life exceeding the normative, as well as questions of the economic efficiency of the design decisions made, require further scientific study. This article provides a general methodology for assessing the reliability of the RVS over a given operating time. A model of optimal design of RVS is proposed according to the criterion of the minimum project cost while ensuring a given level of reliability over the required service life. This model is formulated in terms of a non-linear mathematical programming problem, and a special algorithm has been developed for its numerical implementation, based on the principles of constructing "greedy" algorithms. The economically rational design values of the thickness of the structural elements of the reservoir with a volume of 5000 m3 depending on the required level of reliability are given as a result of numerical experiments. Purpose of the article is to develop a method for rationally ensuring a given level of design reliability of the RVS over the required service life within the framework of the existing design standards and taking into account the available data of the technical diagnostics of the RVS. Conclusions. The proposed optimization model allows you to manage the design reliability of the RVS by the criterion of the minimum initial cost for a given period of operation. The parameters of this model are determined (and can be adjusted for a single tank or a fleet of tanks) based on the results of statistical processing of data from field surveys of similar objects, which improves the accuracy of the forecast in each individual case. As a result, the considered models and algorithms can serve as a rather effective mathematical tool in the study of the problems of reliability and durability of the RVS.
Публікатор:
Київський національний університет будівництва і архітектури
Назва журналу, номер, рік випуску (укр):
Опір матеріалів і теорія споруд, 2019, номер 103
Назва журналу, номер, рік випуску (рус):
Сопротивление материалов и теория сооружений, 2019, номер 103
Назва журналу, номер, рік випуску (англ):
Strength of Materials and Theory of Structures, 2019, number 103
Мова статті:
Українська
Формат документа:
application/pdf
Дата публікації:
29 Декабрь 2019
Номер збірника:
Університет автора:
1Придніпровська державна академія будівництва та архітектури 2Український державний хіміко-технологічний університет
Литература:
1. Гайсин Э.Ш. Современное состояние проблемы обеспечения надежности резервуаров для нефти и нефтепродуктов / Э.Ш. Гайсин, М.Ш. Гайсин // Транспорт и хранение нефтепродуктов и углеводородного сырья. – М: ОБРАКАДЕМНАУКА, 2016. - №2. - С.31-40.2. Гайсин Э.Ш. Оценка надежности резервуаров вертикальных стальных по критерию вероятности безаварийной работы / Э.Ш. Гайсин, Ю.А. Фролов // Транспорт и хранение нефтепродуктов и углеводородного сырья. – М: ОБРАКАДЕМНАУКА, 2014. - №4. - С.11-15.3. Егоров Е.А. Исследование и методы расчетной оценки прочности, устойчивости и остаточного ресурса стальных резервуаров, находящихся в эксплуатации: монография / Е.А. Егоров. – Днепропетровск: ПГАСА, 1996 . - 99 с.4. Капур К. Надежность и проектирование систем / К. Капур , Л. Ламберсон: пер. с англ. Коваленко Е.Г., под ред. Ушакова И.А. - М.: Мир, 1980. - 604 с.5. Каштанов В. А. Теория надежности сложных систем: учебное пособие / В.А. Каштанов, А.И. Медведев. – М.: Физматлит, 2010. – 606 с.6. Правила технічної експлуатації резервуарів та інструкції по їх ремонту: [змінені розділи та пункти розділів] / ДПІ УкрДНІПРОнафтотранс. – [Чинні від 03.07. 1999]. - Київ.: Укрнафтопродукт, 1997. - 297 с.7. Резервуари вертикальні сталеві для зберігання нафти і нафтопродуктів з тиском насичених парів не вище 93.3 кПа: ВБН 2.2-58.2-94 / Держ. ком. України по нафті і газу. - [Чинні від 01.10.1994]. - Київ: Держкомнафтогаз, 1994. - 98 с.8. Семенец С.Н. Расчетные модели надежности нефтяных резервуаров / С.Н. Семенец, С.С. Насонова, Ю.Е. Власенко, Л.Ю. Кривенкова // Вісник ПДАБА.− Дніпропетровськ: ПДАБА, 2018. - №1. - С.60-67.9. Сталеві конструкції. Норми проектування: ДБН В.2.6-198:2014.– [Чинний з 1.01. 2015]. - Київ.: Мінрегіон України, 2014. - 205c.10. Andrianov I. V., Olevskyi V. I. and Olevska Yu. B. Estimation of parameter-dependent plates vibrations on the basis of the asymptotic method in AMiTaNS’18, AIP Conference Proceedings. – 2018, 2025, edited by M. D. Todorov (American Institute of Physics, Melville, NY), P. 070001. doi: 10.1063/1.5064913.11. Olevskyi V.I. Asymptotic estimation of free vibrations of nonlinear plates with complicated boundary conditions / I.V. Andrianov, V.I. Olevskyi, Yu.B. Olevska / AIP Conference Proceedings. – 2017, 1895, P. 080001-1–080001-10. doi: 10.1063/1.5007395.12. Olevska Yu. Mathematical models of magnetite desliming for automated quality control systems / Yu. Olevska, V. Mishchenko, and V. Olevskyi / AIP Conference Proceedings. – 2016, 1773, P. 040007-1–040007-6. doi: 10.1063/1.4964970.
References:
1. Gaysin E.Sh. and Gaysin M.Sh. Sovremennoe sostoyanie problemy obespecheniya nadezhnosti reservuarov dlia nefti i nefteproduktov [The current state of the problem of ensuring the reliability of petroleum reservoirs]. Transport i khranenie nefteproduktov i uglevodorodnogo syria [Transportation and storage of petroleum products and hydrocarbons]. Moscow: Obrakademnauka Publ., 2016. - №2. - pp. 31-40 (in Russian).2. Gaysin E.Sh. and Frolov Yu.A. Otsenka nadezhnosti reservuarov vertikalnykh stalnykh po kriteriyu veroyatnosti bezavariynoy raboty [Evaluation of the reliability of vertical steel reservoirs by the criterion of the probability of trouble-free operation]. Transport i khranenie nefteproduktov i uglevodorodnogo syria [Transportation and storage of petroleum products and hydrocarbons]. Moscow: Obrakademnauka Publ., 2014. - №4. - pp. 11-15 (in Russian).3. Egorov E.A. Issledovaniye i metody raschetnoy otsenki prochnosti, ustoychivosti i ostatochnogo resursa stalnykh reservuarov, nakhodiashchikhsia v ekspluatstsii [Research and methods of calculation estimation of durability, stability and remaining resource of steel reservoirs being in exploitation]: Sb. nauch. trudov [Coll. scientific. works], 1999, 99 p. (in Russian).4. Kapur K. and Lamberson L. Nadezhnost i proektirovaniye sistem [Reliability and designing systems]. Moscow: Mir Publ., 1980, 604p. (in Russian).5. Kashtanov V.A. and Medvedev A.I. Teoriya nadezhnosti slozhnykh system [Theory of reliability of complex system]. Moscow: Fizmatlit Publ., 2010, 606 p. (in Russian).6. Pravyla tekhnichnoi ekspluatatsii reservuariv ta instruktsii po yikh remontu . Dopovnennia ta sminy [Rules of technical exploitation of reservoirs and instruction are on their repair. Addition and changes]. Кyiv: Ukrnaftoprodukt Publ., 1997, 297 p. (in Ukrainian).7. Reservuary vertikalni stalevi dlia sberigannia nafty i naftoproduktiv s tyskom nasychenykh pariv ne vyshche 93.3 kPa [Reservoirs are vertical steel for storage oils and oil products with pressure of saturated парів not higher 93.3 кПа]. VBN 2.2-58.2-94 [Department building norms of Ukraine VBN 2.2-58.2-94]. Кyiv: 1994, 98 p. (in Ukrainian).
8. Semenets S.N., Nasonova S.S., Vlasenko Y.E. and Krivencova L.Y. Raschetniye modeli nadezhnosti neftianykh reservuarov [Calculation models of reliability of petroleum reservoirs]. Visnyk PDABA [Newspaper of Pridneprovsk State Academy of Civil Engineering and Architecture]. Dnipropetrovsk: PDABA, 2018. - №1. pp. 60-67 (in Russian).
9. Stalevi construktsii. Normy proektuvannia. [Steel construction. Design standards]. DBN V.2.6-198:2014. [State building norms of Ukraine DBN V.2.6-198:2014]. Кyiv: Minregion Ukraine Publ., 2014, 205p. (in Ukrainian).10. Andrianov I. V., Olevskyi V. I. and Olevska Yu. B. Estimation of parameter-dependent plates vibrations on the basis of the asymptotic method in AMiTaNS’18, AIP Conference Proceedings. – 2018, 2025, edited by M. D. Todorov (American Institute of Physics, Melville, NY), P. 070001. doi: 10.1063/1.5064913.11. Olevskyi V.I. Asymptotic estimation of free vibrations of nonlinear plates with complicated boundary conditions / I. V. Andrianov, V. I. Olevskyi, Yu. B. Olevska / AIP Conference Proceedings. – 2017, 1895, P. 080001-1–080001-10. doi: 10.1063/1.5007395.12. Olevska Yu. Mathematical models of magnetite desliming for automated quality control systems / Yu. Olevska, V. Mishchenko and V. Olevskyi / AIP Conference Proceedings. –2016, 1773, P.040007-1–040007-6. doi: 10.1063/1.4964970