«Методы и технические средства диагностирования магистральных нефтепроводов»

Быстрое развитие сети магистральных трубопроводов привело к диспропорции между резко возросшими требованиями к их надежности и системой мероприятий, обеспечивающих её. По мере нарастания доли износов и отказов появляется необходимость дифференцированной оценки безотказности различных объектов линейной части.

Основные проблемы управления и ремонта объектов линейной части относятся к управлению профилактическим обслуживанием, предназначенным восстанавливать изменяющиеся в процессе эксплуатации основные параметры надежности объектов, предупреждать снижение эффективности ее работы, включая преждевременное разрушение, снижение безопасности и нарушение правил охраны окружающей среды.

Проблема обеспечения промышленной и экологической безопасности трубопроводного транспорта углеводородов (нефтепроводов, продуктопроводов) всегда была актуальной. Трубопроводы работают под большим давлением, и при нарушении их герметичности происходит значительный по объему выброс продуктов перекачки. Это не только причиняет материальный ущерб предприятиям трубопроводного транспорта в связи с потерями продукта перекачки, затратами на ликвидацию аварий, штрафными санкциями и т.д., но и приводит к загрязнению окружающей среды - создает предпосылки для возникновения чрезвычайных экологических ситуаций техногенного характера.

Для России необходимость обеспечения безопасности трубопроводного транспорта углеводородов носит особенно острый характер, что связано, в первую очередь, с большой протяженностью действующих и проектируемых трубопроводов. Кроме того, серьезной проблемой являются несанкционированные врезки в трубопроводы с целью отбора продукта перекачки, приобретающие все более серьезные масштабы. Рост числа таких врезок напрямую связан с увеличением стоимости углеводородов и продуктов их переработки. Несанкционированные врезки сопровождаются механическими воздействиями на трубопровод, утечками продукта перекачки, чем наносят значительный материальный ущерб компаниям, эксплуатирующим трубопроводы, и что в ряде случаев приводят к серьезным экологическим катастрофам.

Компании, эксплуатирующие трубопроводы, прилагают немало усилий для обеспечения их безопасной эксплуатации. Значительные средства расходуются на охрану трубопроводов, текущее обслуживание, диагностику и ремонт. Поэтому для обеспечения безопасной эксплуатации трубопроводного транспорта и защиты от несанкционированных врезок необходима надежная система непрерывного дистанционного контроля технического состояния трубопроводов с функциями обнаружения утечек. Сегодня такие системы интенсивно разрабатываются как в России, так и за рубежом. Основная задача системы диагностики - долгосрочное прогнозирование работы объектов, раннее предупреждение дефектов и определение по результатам прогноза наиболее эффективных способов использования располагаемых материально-технических ресурсов.

В настоящее время задача контроля технического состояния объектов магистральных нефтепроводов (далее МН) вышла на первое место, с учетом того, что традиционные мероприятия повышения надёжности МН исчерпали свои возможности. Вместе с тем стало очевидно, что в связи с негативными процессами старения МН наращивать капитальный ремонт только на основе существующей технологии сплошного ремонта невозможно в первую очередь по экономическим причинам. Поэтому было принято решение ускорить переход на метод выборочного ремонта на базе внутритрубной диагностики и других современных технологий и технических средств неразрушающего контроля.

Целью работы является диагностика участка МН, усовершенствование изоляционного покрытия и замена стальной трубы с внутренним и наружным антикоррозионным покрытием.

Объектом исследования стал магистральный нефтепровод «Усть-Балык-Курган-Уфа-Альметьевск» (далее МН «УБКУА») находящиеся в зоне эксплуатационной ответственности АО «Транснефть-Урал» дочерней организации ОАО «АК «Транснефть».

Исследование опирается на работы по диагностическому обследованию линейной части участка и плановой очистки, а также результаты планирования и анализа диагностических работ на участке. В работе представлены результаты анализа отечественных и зарубежных аналогов изоляционных покрытий, в том числе исследован метод огрунтовки поверхности трубопровода (в зоне соприкосновения с металлом) каучуко-смоляной ингибированой композицией - «Праймер ПМ-001 ВК», прошедший апробацию для применения в хозяйственной деятельности.

Предложена система проведения преддиогнастической внутритрубной очистки нефтепровода МН «УБКУА» с ингибирированием (пробковая технология подачи ингибитора).

Техническое обслуживание - это комплекс технических и организационных мероприятий, осуществляемых в процессе эксплуатации магистрального нефтепровода с целью обеспечения требуемой надежности и эффективности выполнения ими заданных функций. Техническое обслуживание включает осмотр объектов магистральных нефтепроводов, контроль параметров режима их работы, устранение незначительных дефектов.

Правильно организованное техническое обслуживание позволяет снизить эксплуатационные расходы за счет уменьшения числа ситуаций, приводящих к отказам, сокращения количества и объемов дорогостоящих ремонтных работ, снижения затрат на их проведение и способствует увеличению ресурса технического объекта.

Объемы и сроки технического обслуживания объекта зависят от конструктивных особенностей и режима его эксплуатации.

Ремонт линейных сооружений в зависимости от назначения, характера и объема подразделяется на текущий и капитальный. В случаях повреждения трубопровода с потерей герметичности проводится аварийный ремонт.

Текущий ремонт (ТР) - минимальный по объему и содержанию вид ремонта, осуществляемый в процессе эксплуатации и заключающийся в систематически и своевременно проводимых работах по предупреждению преждевременного износа линейных сооружений, устранению мелких повреждений и неисправностей. Текущий ремонт подразделяется на профилактический, количественно и качественно определенный и планируемый заранее по объему и выполнению, и неплановый - по фактическому техническому состоянию, определяемый в процессе эксплуатации и осмотров.

Капитальный ремонт (КР) - наибольший по объему и содержанию вид ремонта, который производится при достижении предельных величин износа в линейных сооружениях и связан с разборкой, восстановлением и заменой изношенных или неисправных составных частей сооружений. К этому виду ремонта относятся: замена дефектных участков трубопровода и антикоррозионной изоляции, запорной арматуры; устранение дефектов труб нефтепровода; прокладка нового дюкера; берегоукрепление и дноукрепительные работы на водных переходах; сооружение защитных кожухов на пересечениях с железными и шоссейными дорогами; ремонт и восстановление защитных противопожарных сооружений, земляных дамб на переходах через овраги; ремонт блок-постов и т.п.

Магистральный нефтепровод представляет собой сложное инженерное сооружение, содержащее целый комплекс технических систем: линейную часть, головные и промежуточные перекачивающие станции, резервуарные парки и др. Линейная часть магистрального нефтепровода — система линейно-протяженных объектов, предназначенных для обеспечения процесса перекачки нефти. Она включает: собственно трубопровод с отводами, лупингами и арматурными узлами; защитные противопожарные сооружения; линейные службы эксплуатации; устройства энергоснабжения и дистанционного управления запорной арматурой и установками электрохим-защиты; линии электропередачи и технологической связи; вдольтрассовые дороги и проезды, переходы через естественные и искусственные препятствия; устройства пуска и приема очистных устройств и приборов диагностики.

Таким образом, линейная часть магистрального трубопровода по конструкции и условиям эксплуатации является уникальной технической системой, для которой весьма затруднена выработка универсальных рекомендаций по выбору рациональной стратегии технического обслуживания. К тому лее имеются сложности в точной и полной оценке ее фактического технического состояния.

Выбирать стратегию технического обслуживания и ремонта линейной части магистрального трубопровода следует с учетом обеспечения безопасности работ и охраны окружающей среды, бесперебойного снабжения потребителей нефтью требуемого качества. Необходимо найти разумное соотношение между затратами на техническое обслуживание и ремонт и уровнем надежности и эффективности функционирования трубопровода. Технический осмотр является одним из важнейших видов работ по техническому обслуживанию линейной части нефтепроводов.

В состав работ по техническому осмотру входят:

- визуальный осмотр и контроль за состоянием трассы; выявление утечек нефти и выхода ее на поверхность земли, внешних ситуационных изменений в охранной зоне опасных для нормального функционирования нефтепроводов, неисправностей линейных сооружений и причин их появления;

- определение и уточнение объемов работ для проведения текущего и капитального ремонта; проверка готовности объектов к эксплуатации в паводковый и осенне-зимний периоды и т.д.

В состав работ по текущему техническому обслуживанию линейных сооружений, кроме вышеперечисленных, входят:

- устранение незначительных размывов нефтепроводов;

- отвод ливневых и талых вод; очистка водоотливных каналов;

- удаление растительности под нефтепроводом (при надземной прокладке) и внутри ограждений; очистка колодцев от мусора, грязи;

- удаление снега внутри ограждений; проведение водолазных осмотров и обследований переходов нефтепроводов через водные преграды, овраги;

- спуск воды из амбаров защитных противопожарных сооружений;

- приведение в порядок надписей на плакатах, указателях и т.д.

К текущему ремонту относятся следующие работы:

- ликвидация мелких повреждений земляного покрова над нефтепроводом, устройство и очистка водоотводных канав, укрепление оврагов в охранной зоне, вырубка кустарника, очистка внутренней полости трубопровода от парафина, грязи, воды и удаление воздуха;

- проверка состояния изоляции трубопровода шурфованием и измерением потенциала труба — земля, ревизия и ремонт запорной арматуры, связанный с заменой сальников, смазка;

- ремонт колодцев, ограждений береговых укреплений переходов трубопроводов через водные преграды;

- подготовка линейных объектов нефтепровода к эксплуатации в осенне-зимних условиях, в период весеннего паводка;

- устранение мелких повреждений, причиненных паводком, работы по обеспечению и сохранению аварийного запаса труб;

- окраска линейных сооружений и т.п.

Мероприятия по техническому обслуживанию и текущему ремонту линейной части проводятся в основном без остановки перекачки по трубопроводу. Поскольку сооружения, входящие в состав линейной части магистральных нефтепроводов, весьма разнообразны, техническое обслуживание и ремонт каждого из них имеют свои специфические особенности.

При назначении сроков проведения ремонтных работ исходят из фактического технического состояния и величины наработки по каждому линейному сооружению, учитывают специфические условия, влияющие на состояние линейной части в зависимости от климатических, геологических и других особенностей. Данные, полученные на основании контрольных диагностических обследований, испытаний и технических осмотров, систематизируются и используются в качестве основы для планирования ремонтных работ.

К первоочередным работам следует отнести восстановление герметичности трубопровода, узлов и оборудования, поврежденных линий связи и станций катодной защиты, дренажей, работоспособности линейной арматуры, исправления повреждений на трассе в результате стихийных бедствий, а также работы, планируемые на основании паводковых прогнозов.

В районах средней полосы весь основной комплекс работ выполняется летом, после окончания весеннего паводка. При этом имеется возможность выполнять текущие профилактические работы два раза в год (для целого ряда линейных сооружений этого достаточно). В остальное время проводятся работы первоочередного характера.

Обслуживание линейной части магистральных трубопроводов, проложенных в сложных климатических условиях, носит, как правило, сезонный характер. В условиях Западной Сибири и Крайнего Севера, когда летом трасса практически малодоступна для наземного транспорта, многие текущие ремонтные работы проводятся в зимний период.

Аварийные ремонтные работы по ликвидации отказов магистральных нефтепроводов требуют незамедлительного выполнения. При построении системы ремонта в первую очередь следует исходить из необходимости обеспечения работ по ликвидации отказов в кратчайшие сроки, снижения тяжести последствий, наносимых растекающейся нефтью поверхностным и грунтовым водам, сельскохозяйственным угодьям и т.д. Аварийные ситуации, возникающие на действующем нефтепроводе, носят разнообразный характер, отличаясь по виду, местоположению и тяжести последствий, поэтому применяемые методы и технические средства выбираются с учетом необходимости ликвидации всех возможных аварий и их последствий.

Магистральные трубопроводы эксплуатируются в течение нескольких десятков лет, что приводит к снижению показателей надежности. Создаются новые методы и средства технического обслуживания и ремонта. Все это требует постоянного совершенствования, модернизации системы технического обслуживания и ремонта.

Совершенствование системы технического обслуживания и ремонта магистральных трубопроводов достигается тремя основными взаимообусловленными направлениями: техническим, экономическим и организационным. Содержание этих направлений включает следующие проблемы: совершенствование организации управления техническим обслуживанием и ремонтом; рациональная централизация обслуживания и ремонта и обоснование целесообразной мощности ремонтных предприятий или подразделений; всестороннее совершенствование технологии обслуживания и ремонта; выбор оптимальной стратегии обслуживания и ремонта магистральных трубопроводов.

Для рационального использования технического ресурса нефтепровода, оборудования и сооружений магистрального нефтепровода и установления научно обоснованных межремонтных сроков проведения технического обслуживания и ремонта необходимо наиболее полно учитывать фактическое техническое состояние и особенности оборудования и сооружений трубопровода с широким использованием системы эксплуатации и ремонта "по состоянию" с применением современных средств технической диагностики.

При ремонте "по состоянию" сроки вывода в ремонт трубопровода и объемы работ определяются не заранее, как среднестатистические величины, а индивидуально для каждого участка нефтепровода путем анализа данных о его техническом состоянии, полученных во время диагностических обследований.

Дальнейшие пути обеспечения надежности и повышения эффективности эксплуатации МН состоят в организации и производстве ремонтно-восстановительных работ по результатам технического диагностирования, организации контроля технического уровня эксплуатационных параметров объекта, полном выявлении и формирующихся, и накопленных дефектов, классификации их, прогнозировании технического состояния объектов магистральных нефтепроводов.

При длительной эксплуатации трубопроводов, защищенных только изоляционным покрытием, возникают сквозные коррозионные повреждения уже через 5—8 лет после укладки трубопроводов в грунт вследствие почвенной коррозии, так как изоляция со временем теряет прочностные свойства и в ее трещинах начинаются интенсивные процессы наружной электрохимической коррозии. Анализируя метод борьбы с коррозией наиболее широкое применение из активной защиты получила ингибиторная защита, из-за простоты схемы в эксплуатации.

В научной работе исследованы:

1. Методы воздействия на коррозионные процессы действующего нефтепровода, выявленные в ходе проведения диагностики магистрального нефтепровода.

2. Произведен анализ эффективности отечественных и зарубежных изоляционных покрытий, уменьшающих коррозионное влияние на сталь трубопровода.

3. Произведены расчеты допустимого внутреннего давления на стенки нефтепровода, остаточного ресурса нефтепровода, остаточного ресурса изоляционного покрытия нефтепровода МН «УБКУА».

4. Проведены исследования природы образования разрушение металла, возникновения и развития трещин при воздействии коррозионной среды.

5. Проведена оценка скорости коррозии метала по глубине растворения с условным применением ингибирования и без использования химреагента на примере нефтепровода МН «УБКУА».

6. Исследован метод пробковой подачи ингибитора коррозии (комплекс внутритрубной очистка и ингибирования) в систему трубопровода МН «УБКУА»

6. Исследован метод огрунтовки (в зоне соприкосновения с металлом) поверхности трубопровода каучуко-смоляной ингибированой композицией - «Праймер ПМ-001 ВК»

7. Произведены расчеты экономического эффекта от условного внедрения ингибиторов коррозии на МН «УБКУА».

5 ОР-19.100.00-КТН-053-13 «Внутритрубная диагностика магистральных нефтепроводов», М.-2008. 298 c.

6 РД-23.040.00-КТН-115-11 «Нефтепроводы и нефтепродуктопроводы магистральные. Определение прочности и долговечности труб и сварных соединений с дефектами». М.- 2008, стр. 12-58с.

7 СНиП СП 36.13330.2012 Магистральные трубопроводы.- СНиП III-42-80* является переизданием СНиП III-42-80 с изменениями, утвержденными постановлениями Госстроя СССР (Минстроя России) N 272 от 5.11.1982 г., N 308 от 28.12.1982 г., N 71 от 29.12.1986 г. и N 18-79 от 10.11.1996 г. М., 2004. 99 с.

8 ОР -23.040.00-КТН-082-12 Порядок организации и планирования работ по техническому обслуживанию, ремонту оборудования и сооружений линейной части магистральных нефтепроводов и технологических нефтепроводов нефтеперекачивающих станций. М. 2012. 231 с.

9 И.75.180.00-СЗМН-019-14 Инструкция по организации и проведению работ по очистке внутренней полости, внутритрубной диагностике МН «УБКУА» Ду1000мм 0км - 18км., Уфа, 2014, 12-55 с

10 ОР-75.180.00-КТН-018-10 Очистка магистральных нефтепроводов от асфальтосмолопарафиновых веществ (АСПВ)- М., 2010. 93 с.

11 СП 34-116-97. Инструкция по проектированию, строительству и реконструкции промысловых нефтегазопроводов. Госгортехнадзором России, письмо N 10-03/723 от 04.12.97 г. М.- 2008, стр. 12-102 с.

12 ПБ 03-585-03. Правила устройства и безопасной эксплуатации технологических трубопроводов. - М.: ВНИИСТ, 2003. - 68 с.

13 РД -11-05-2007. Порядок ведения общего и (или) специального журнала учета выполнения работ при строительстве, реконструкции, капитальном ремонте объектов капитального строительства. - М.: ВНИИГ, 2007. - 34 с.

14 Шаммазов, А.М. Основы технической диагностики трубопроводных систем нефти и нефтепродуктов: Учеб. пособие для вузов/ А.М. Шаммазов, Б.Н. Мастобаев, А.Е. Сощенко, Г.Е. Коробков, В.М. Писаревский. – СПб.: Недра, 2010. – 428 с.

15 ОР-75.180.00-КТН-018-10 Очистка магистральных нефтепроводов от асфальтосмолопарафиновых веществ (АСПВ)-93 с.

16 ОР-75.200.00-КТН-088-12. Порядок технической эксплуатации переходов магистральных нефтепроводов и нефтепродуктопроводов через водные преграды и малые водотоки, M.:- 2008 г. с 2012-262 с.

17 Методическое руководство по оценке степени риска аварий на магистральных нефтепроводах : РД : -М.: НТЦ Промышленная безопасность. Издание №2. -2002.

18 РД-23.040.00-КТН-265-10 Оценка технического состояния магистральных трубопроводов на соответствие требованиям нормативно-технических документов (ООО "НИИ ТНН") М., 2006.

19 ОР-19.000.00-КТН-194-10 Порядок очистки, гидроиспытаний и внутритрубной диагностики нефтепроводов после завершения строительно-монтажных работ (ООО "НИИ ТНН") М., 2006.

20 РД 23.040.00-КТН-269-08 «Методика интерпретации дефектов магистральных нефтепроводов и нефтепродуктопроводов».

21. ГОСТ Р-51164 -98 «Трубопроводы стальные магистральные» 17-28 с.

22. Семенова, И.В., Флорианович Г.М., Хорошилов А.В. «Коррозия и защита от коррозии». М., 2006. – 86 с.

23. Жук, Н.П. Курс теории коррозии и защиты металлов. М., 1976. – 106 с

24. СНИп 2.03.11-85 «Защита строительных конструкций от коррозии» с. 58

25. Технический отчет по диагностическому обследованию нефтепровода МН «УБКУА» внутритрубным инспекционным прибором «Ультразвуковой дефектоскоп WM», 2014. – 344 с.

26 ОР-19.100.00-ТНП-002-08 Регламент внутритрубной диагностики магистральных нефтепроводов. ОАО «АК «Транснефть» М. 2003 г.

27. Wave Alert Автоматическая система обнаружения утечек и врезок для продуктопроводов [Текст]: Техническая документация / разработчик и изготовитель систем обнаружения утечек LB Group. - январь 2007.

28 РД-153-39.4-067-00 «Методы ремонта дефектных участков действующих магистральных нефтепроводов».  М.: «АК «Транснефть», ЦТД, 2004.  24 с.

29 СНиП 2.01.07-85* Нагрузки и воздействия/ Минстрой России. – М.: ГУП ЦПП, 1997. – 57 с.

30 ОСТ-153-39.4-010-2002. Методика определения остаточного ресурса нефтегазопромысловых трубопроводов и трубопроводов головных сооружений.  У.: УГНТУ, 2002. 73 с.

31 Алцыбеева, А.А., Левин С. Ингибиторы коррозии металлов. Л.: Химия, 1968. - 262 с.

32 Рачев, X.А., Стефанова С. Справочник по коррозии. - Мир, 1982. – 519 с.

33 Розенфельд, И.Л. Ингибиторы коррозии. - M.: Химия, 1977. - 350 с.

34 Тодт, Ф.Ф. Коррозия и защита от коррозии. - Л.: Химия, 1967. - 709 с.

35 Файгль, Ф.А., Ангер В. Капельный анализ неорганических веществ. - М.: Мир, 1976, тт. I, 2. - 390 с.

36 Эванс, Ю.Р. Коррозия и окисление металлов. - М.: Машгиз, 1962. - 855 с.

37 Абдуллин, И.Г. Анализ стадий зарождения и развития малоцикловой коррозионной усталости металла магистральных нефтепроводов [Текст] / И.Г. Абдуллин, А.Г. Гареев, М.А. Худяков / Трубопроводный транспорт нефти. – 1999. – № 6. – С. 31-34.

38. Красовский, А.А. О применении информационно-управляющей системы, основанной на интеграции различных методов обнаружения утечек и посторонних воздействий на магистральных нефтепровод // Нефть,газ и бизнес.науч.- техн. журнал. -М.:-2011. -№4.-С.48-54.

39 Чирсков, В.Г., Березин В.Л., Телегин Л.Г. Строительство магистральных трубопроводов: Справочник. – М.: Недра, 1991.

40 Бородавкин, П.П., Березин В.Л. Сооружение магистральных трубопроводов: Учебник для ВУЗов. – М.: Недра, 1987.

41 Воронин, В.И., Воронина Т.С. Изоляционные покрытия подземных газопроводов. – М.: ВНИИОЭНГ, 1990. – 200с.

42 Зиневич, А.М., Глазков В.И., Котик В.Г. Защита трубопроводов и резервуаров от коррозии. – М.: Недра, 1975. – 288с.

43 Борисов, Б.И. Защитная способность изоляционных покрытий подземных трубопроводов. – М.: Недра, 1987. – 126 с.

44 Цикерман, Л.Я. Диагностика коррозии трубопроводов с применением ЭВМ. – М: Недра, 1977. –319 с.

45 Противокоррозионная защита трубопроводов и резервуаров: Учеб. для вузов / М.В. Кузнецов, В.Ф. Новоселов, П.И. Тугунов, В.Ф. Котов – М: Недра, 1992. –238 с.

46 Защита подземных металлических сооружений от коррозии: Справочник / И.В. Стрижевский, А.Д. Белоголовский, В.И. Дмитриев и др. – М.: Стройиздат, 1990. – 303с.

47 Ликсайкин, Р.В. Разработка и создание информационно-измерительной системы обеспечения промышленной безопасности переходов магистральных газопроводов через автомобильные железные дороги.- М.,2008.-24с.

48 Мугаллимов, Ф.М. Внутритрубная диагностика // Этапы технологии обследования трубопроводов внутритрубными инспекционными снарядами: [Электронный ресурс].  h**t: // w*w.vostokoil.r*.

49 Рахманкулов, Д.Л., Бугай Д.Е., Габитов А.И., Голубев М.В., Лаптев А.Б., Калимуллин А.А. Ингибиторы коррозии. - Уфа: Государственное издательство научно – технической литературы «Реактив», – 1997. – Т.1. – 296 с.

50 Черняев, К.В., Белкин А.А. Комплексный подход к проведению диагностики магистральных нефтепроводов.// Трубопроводный транспорт нефти: ТрансПресс, 1999. - №6. С.24-30.

51 Гумеров, А.Г., Векштейн М.Г., Зубаиров А.Г., Гумеров Р.С., Азметов Х.А. Капитальный ремонт подземных нефтепроводов. – М.: ООО «Недра – Бизнесцентр», 1999. – 525с.

52 Экономика нефти и газа: Учебное пособие для вузов. – Уфа: Изд-во УГНТУ, 1998.- с. 152.