Аналіз факторів, які впливають на якість гідростатичних випробувань труб нафтогазового сортаменту

Abstract

Проаналізовано ключові фактори, що впливають на якість та достовірність гідростатичних випробувань труб нафтогазового сортаменту, які є фінальним і 100 % обов'язковим методом контролю відповідності продукції експлуатаційним характеристикам. Виробництво труб регламентується низкою міжнародних та національних стандартів (наприклад, ДСТУ EN ISO 13679:2022, API 5 CT, ДСТУ ГОСТ 3845:2019), при цьому останній стандарт визначає методику розрахунку випробувального тиску залежно від співвідношення товщини стінки до діаметра труби (S/D) та допустимого напруження матеріалу (R). Дослідження сфокусоване на аналізі роботи гідропресів, що встановлені на ділянках фінішної обробки труб, та їх гідросистеми, яка складається з контурів низького, високого тиску та оливного контуру керування. Основним критерієм оцінки якості випробування визначено стабільність підтримання тиску протягом заданого часу витримки – технологічну "смужку" тиску. Виявлено та ідентифіковано чотири основні групи негативних факторів, що знижують якість гідровипробувань: наявність повітря в трубі, що спричиняє хвилі на діаграмі тиску; витоки через запірні клапани або технологічні манжети, що призводять до падіння тиску; нерівномірність ходу поршня гідромультиплікатора, яка викликає зміну швидкості підйому або перевищення тиску; неточна робота системи налаштування та обмеження тиску. Запропоновано комплекс технічних рішень для усунення цих факторів, включаючи впровадження систем діагностики та компенсації витоків, використання датчиків лінійного переміщення для контролю ходу мультиплікатора, а також автоматизацію процесу на основі програмованих логічних контролерів зі зворотним зв'язком від датчиків тиску. Визначено подальші напрямки досліджень, що полягають у моделюванні динамічних характеристик гідросистем.

The key factors affecting the quality and reliability of hydrostatic testing of oil and gas pipes, which is the final and 100 % mandatory method ofchecking product compliance with operational characteristics, are analysed. Pipe production is regulated by a number of international and national standards (e.g. DSTU EN ISO 13679:2022, API 5 CT, DSTU GOST 3845:2019), with the latter standard defining the method for calculating the test pressure depending on the ratio of wall thickness to pipe diameter (S/D) and the permissible stress of the material (R). The study focuses on analysing the operation of hydraulic presses installed in pipe finishing areas and their hydraulic systems, which consist of low-pressure, high-pressure and oil control circuits. The main criterion for assessing the quality of the test is the stability of pressure maintenance during a specified holding time – the technological ''pressure strip''. Four main groups of negative factors that reduce the quality of hydraulic tests have been identified: the presence of air in the pipe, which causes waves on the pressure diagram; leaks through shut-off valves or technological collars, leading to a drop in pressure; uneven movement of the hydraulic multiplier piston, which causes a change in the rise speed or pressure overload; inaccurate operation of the pressure adjustment and limitation system. A set of technical solutions has been proposed to eliminate these factors, including the introduction of diagnostic andleakage compensation systems, the use of linear displacement sensors to control the multiplier stroke, and automation of the process based on programmable logic controllers with feedback from pressure sensors. Further research directions have been identified, consisting in modelling the dynamic characteristics of hydraulic systems.