научная статья по теме БЕЗОПАСНОСТЬ ТРУБОПРОВОДНОГО ТРАНСПОРТА Геофизика

Текст научной статьи на тему «БЕЗОПАСНОСТЬ ТРУБОПРОВОДНОГО ТРАНСПОРТА»

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.

Показать целиком