БЕЗОПАСНОСТЬ ТРУБОПРОВОДНОГО ТРАНСПОРТА
НАША СПРАВКА
Олег Максимович Иванцов, доктор технических наук, профессор, Заслуженный деятель науки и техники РФ, Заслуженный строитель РФ, Почетный член РАЕН, действительный член АТН, лауреат Ленинской и Государственной премий недавно отметил свое 85-летие. Крупный ученый-новатор в области трубопроводного транспорта жидких и газообразных углеводородов, он широко известен в России и за рубежом как основатель нового научного направления по созданию подземных хранилищ.
О. ИВАНЦОВ
Трубопроводный транспорт играет в современной жизни
ключевую роль не только в энергообеспечении страны, но и формировании государственного бюджета. От успешного функционирования трубопроводных систем в значительной степени зависит энергетическая и национальная безопасность страны. В 2002 году организациями группы «Газпром» было транспортировано 554,0 млрд. м3 газа. Доступ к Единой системе газоснабжения (ЕСГ) имело 28 организаций. В прошлом году в систему «Транснефть» принято 374,4 млн. тонн нефти, в том числе 354 млн. тонн — российской.
Роль национального трубопроводного транспорта еще более повышается в условиях глобализации мировой экономики, приводящей к расширению межгосударственных хозяйственных связей. Действующие и перспективные трубопроводные системы России, благодаря выигрышному расположению на Евроазиатском континенте, смогут оказывать серьезное влияние на геополитическое развитие энергетического рынка. Энергетическая безопасность ряда европейских стран напрямую связана со снабжением нефтью и газом из России. В 2002 году за пределы России было экспортировано 170,9 млрд. м3 газа, из них 128,6 млрд. м3 — в Европу. В страны ближнего и дальнего зарубежья поставлено 186,4 млн. тонн нефти.
В России природный газ стал фактически монотопливом, превысив критический уровень энергетической безопасности страны — более 50% производства первичных энергоносителей. Действующая система трубопроводов, общая протяженность которых превышает 1 млн. км, получит новый импульс развития с целью экспорта нефти, газа и нефтепродуктов в страны западного мира и Азиатско-Тихоокеанского региона, но прежде всего для решения внутрирос-сийских проблем.
Это один аспект безопасности, но есть и другой. По магистральным трубопроводам подаются высокотоксичные продукты, способные при отказах и авариях к возгоранию и/или взрыву. А сегодня трубопроводные сети охватывают уже 35% территории страны, где проживает более 60% населения.
Трубопроводный транспорт углеводородов России — сложная техническая система, энергетические потоки которой по мощности и протяженности доставки не имеют аналогов в мировой практике. Так, суммарная производительность отдельных газовых коридоров достигает 250 млрд. м3. Средняя дальность транспортировки газа по сетям ЕСГ со-
ВОЗРАСТНАЯ СТРУКТУРА ГАЗОПРОВОДОВ
ВОЗРАСТНОЙ состав нефтепроводов
42
бурение и нефть 2/2004
ставляет 2400 км при поставках российским потребителям и 3400 км — на экспорт.
Путь нефти, попадающей в систему «Транснефть», в среднем составляет 2278 км, а грузооборот в 2002 году достиг 353 млрд. тонно-километров.
После пятнадцатилетнего застоя в трубопроводной отрасли происходят позитивные изменения. За последние три года «Транснефть» нарастила сеть своих магистралей почти на 1,5 тыс. км. В 2002 году группа «Газпром» ввела в эксплуатацию 818,1 км газопроводов и отводов.
Несмотря на то, что системы трубопроводного транспорта обеспечивают бесперебойное снабжение потребителей нефтью, газом и нефтепродуктами, на магистралях случаются отказы и аварии. По данным Госгортехнадзора, только в 2001 году на внутрипромысловых трубопроводах произошло 42 тыс. случаев разгерметизации. При этом вылилось более 65 тыс. м3 нефти и пластовой воды. Авария на продуктопро-воде широкой фракции под Уфой вошла в десятку наиболее серьезных техногенных катастроф прошлого века.
К причинам, вызывающим нарушение безопасности трубопроводов, в последние годы прибавилось хищение цветных металлов, оборудования с вдольтрассовых сооружений, несанкционированные врезки в нефтепроводы и продуктопрово-ды. В результате криминальных врезок только на продуктоп-роводах ежегодные потери превышают 10 тыс. тонн топлива.
Основные фонды трубопроводного транспорта стареют. Более 20 лет эксплуатируются 35% газопроводов и 75% нефтепроводов от общей протяженности, более 30 лет — 15% газопроводов и 37% нефтепроводов.
До 40% продуктопроводов от общей протяженности полностью амортизированы. Многие из трубопроводов достигли фазы, чреватой нарастанием дефектов и отказов. Между тем, еще долгое время энергетическая безопасность страны будет зависеть от успешного функционирования действующих магистральных, распределительных и промысловых трубопроводов. Именно они останутся основой трубопроводного транспорта и в первой половине XXI века. Поэтому важнейшая научная, техническая и экономическая задача — продлить срок безопасной службы трубопроводных систем.
Любые отказы и аварии имеют вероятностную природу. Поэтому безопасность трубопроводов определяется как состояние объектов сложной технической системы в условиях приемлемого риска.
Направление развития современного нормирования должно ориентироваться на количественное решение проблемы безопасности. Для этого вначале определяются критерии риска, живучести (устойчивости) при возникновении повреждений на различных стадиях развития аварий и катастроф и безопасности с учетом характеристик аварий и катастроф.
Российские ученые на основе теории риска разработали методологию обеспечения безопасности трубопроводных систем. На основе современных методик можно прогнозировать масштабы и характеристику аварий на трубопроводах разного диаметра и давления.
Большие успехи достигнуты Транснефтью и Газпромом в диагностике трубопроводов. Для нефтепроводов создана надежная четырехуровневая технология внутритрубной диагностики акустическими и магнитными снарядами. В сочетании с нарастающими объемами ремонтных работ и другими мерами на нефтяных магистралях удалось снизить аварийность до 0,04 на 1000 км в год.
Ситуация на газопроводах сложнее, главным образом, из-за аварий, вызванных коррозией под напряжением (стресс-коррозия).
Несмотря на активную борьбу со стресс-коррозией, эти проблемы пока не решены. Удачей можно считать только
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНАЯ ВСТАВКА
■
СХЕМА УСТАНОВКИ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ ВСТАВКИ:
1 — подсыпка из щебня; 2 — интеллектуальная вставка; 3 — КИП;
4 — дренажная подушка из щебня; 5 — колодец термоконтейнера;
6 — кабель в траншее; 7 — ЛЭП 10 кВ, разрядник;
8 — трансформатор 10 кВ/220 В.
создание для диагностики газопроводов внутритрубного оборудования, которое позволяет обнаружить стресс-коррозионные повреждения. Однако устранять на трубопроводах все дефекты практической возможности нет.
При выборочном ремонте обычно руководствуются оценкой опасности обнаруженных дефектов, поэтому в трубопроводе остается немало так называемых «неопасных» дефектов, вызванных в основном коррозией. Плотность распределения дефектов коррозии, по данным Транснеф-
ВОЗРАСТНОЙ СОСТАВ НЕФТЕПРОВОДОВ
бурение и нефть 2/2004
43
ти, составляет 14,6 дефекта на 1 км. Скорость коррозии — 0,2 — 0,5 мм/год, но может превышать и 1,0 мм/год. К сожалению, нет прямых способов определять скорость коррозии подземных трубопроводов.
Из-за оставленных в трубопроводе коррозионных дефектов снижается условный запас прочности нефтяных и газовых магистралей, что может привести к уменьшению коэффициента надежности трубопроводов, а также их остаточного ресурса. И это необходимо учитывать при определении работоспособности систем, назначении объемов диагностики и ремонта.
С принятием закона РФ «О техническом регулировании» появилась реальная возможность существенно улучшить и систематизировать нормативное пространство топливно-энергетического комплекса, в том числе трубопроводного транспорта.
Одна из центральных задач безопасности магистральных трубопроводов — оценка возобновляемого остаточного ресурса, определение которого базируется на диагностике сооружений магистралей с использованием высокоточных моделей деформирования тонких несовершенных оболочек, механике разрушений, теории надежности с учетом влияния человеческого фактора и классификации обнаруженных дефектов.
В последние годы в практике сооружения трубопроводных систем появилось много интересных технических решений. Наряду с широко освоенными переходами под реками, наклонно-направленным бурением выполнены первые переходы трубопроводов в тоннелях и микротоннелях.
Так, построены тоннельные переходы газопровода через горные хребты Кобыла и Безымянный. Здесь впервые были применены интеллектуальные технологии предваритель-
ного напряжения рабочего газопровода в тоннеле, демпфирующих устройств для погашения сейсмической волны, рабочей плети в тоннель методом проталкивания. При переходе в микротоннеле нефтепровода Балтийской системы через Неву использовалась конструкция «труба в трубе» с поддержанием давления азота в межтрубном пространстве.
Также впервые применялись «интеллектуальные вставки», смонтированные на самых ответственных сухопутных участках газопровода «Россия — Турция», которые позволили собрать и передавать всю информацию о состоянии участка линейной части трубопровода, включая оценку его напряженного состояния.
Важный вклад в совершенствование проектирования трубопроводных систем вносят аэрокосмические технологии, построение трехмерных моделей местности, а также последующий технический и экологический аэрокосмический мониторинг.
Самые крупные отечественные месторождения нефти и газа в Западной Сибири практически равноудалены от основных потребителей Европы и Азиатско-Тихоокеанского региона. Поэтому обязательным условием является снижение энергоемкости и энерговооруженности транспорта нефти и газа, в том числе за счет использования энергосберегающих технологий. Причем масштабы энергосбережения должны рассматриваться как новый источник энергии.
В XXI веке технические и технологические решения, не обеспечивающие промышленную, социальную и экологическую без
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.