CC BY
2УДК 627.7 Андреева А.К., Терентьев А.Н.
Андреева А.К.
магистрант 2 курса, факультет «Машиностроительный» Ижевский государственный технический университет им. М.Т. Калашникова (г. Ижевск, Россия)
Терентьев А.Н.
кандидат технических наук, доцент заведующий кафедры «Тепловые двигатели и установки» Ижевский государственный технический университет им. М.Т. Калашникова (г. Ижевск, Россия)
ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЙ СТРОИТЕЛЬСТВА ПРОМЫСЛОВЫХ ТРУБОПРОВОДОВ ИЗ НЕМЕТАЛЛИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ
Аннотация: в последние десятилетия в нефтегазовой промышленности активно развиваются технологии, направленные на строительство промысловых трубопроводов из неметаллических материалов. Преимущества таких трубопроводов включают устойчивость к коррозии, химическую инертность и снижение затрат на эксплуатацию. В данной статье рассматриваются современные подходы и материалы, используемые для строительства трубопроводов, а также анализируются их преимущества и недостатки.
Ключевые слова: трубопроводы, полимерные трубопроводы, стеклопластиковые трубы, композитные материалы.
Трубопроводы являются неотъемлемой частью инфраструктуры нефтегазовых месторождений. Традиционно для их строительства
использовались металлические материалы, однако такие трубопроводы имеют ряд недостатков, главным из которых является подверженность коррозии. В ответ на эти проблемы начали разрабатываться технологии применения неметаллических трубопроводов, таких как трубы из композитных материалов, полимеров и стеклопластика. Данные материалы позволяют значительно продлить срок службы трубопроводов и снизить эксплуатационные расходы.
Наиболее распространенными неметаллическими материалами для строительства промысловых трубопроводов являются полимерные материалы, армированные стекловолокном (стеклопластик), а также композитные материалы на основе углеродного волокна. Рассмотрим основные технологии и материалы более детально.
Полимерные трубопроводы, такие как трубы из полиэтилена высокой плотности (ПЭВП), полипропилена (1111) и поливинилхлорида (ПВХ), получили широкое распространение благодаря их высокой стойкости к агрессивным средам и коррозии. Эти материалы обладают легкостью, что упрощает транспортировку и монтаж, а также хорошей гибкостью, что важно при прокладке в сложных рельефных условиях. Недостатком полимерных труб является их относительно низкая термостойкость, что ограничивает их использование в условиях высоких температур.
Трубы из стеклопластика, представляющие собой материалы на основе полимерных смол, армированные стекловолокном, обладают высокими механическими характеристиками, устойчивостью к агрессивным химическим средам и длительным сроком эксплуатации. Стеклопластиковые трубопроводы выдерживают высокие давления и температуры, что делает их привлекательными для использования в условиях добычи нефти и газа. Они не подвержены электрохимической коррозии, что значительно снижает эксплуатационные расходы, особенно в условиях повышенной влажности и агрессивных грунтов.
Композитные материалы, армированные углеродным или стеклянным волокном, обеспечивают еще большую прочность и стойкость к давлению по
сравнению с традиционными полимерными трубами. Эти материалы характеризуются высокой жесткостью и низкой массой. Однако композитные трубопроводы имеют высокую стоимость, что ограничивает их применение на крупных объектах.
Преимущества и недостатки неметаллических трубопроводов
Преимущества:
Устойчивость к коррозии: Основное преимущество неметаллических материалов заключается в их абсолютной невосприимчивости к коррозии, что особенно важно в условиях агрессивных сред нефтегазовых месторождений.
Легкость: Неметаллические трубы значительно легче металлических, что упрощает их транспортировку и монтаж, снижая затраты на строительство.
Химическая инертность: Полимерные и композитные материалы не реагируют с добываемыми углеводородами, что предотвращает образование отложений и снижает вероятность аварий.
Долговечность: Трубопроводы из неметаллических материалов имеют срок службы до 50 лет и более при минимальном обслуживании.
Недостатки:
Ограниченная термостойкость: Многие неметаллические материалы не могут выдерживать высокие температуры, что ограничивает их применение в условиях высокотемпературного производства.
Стоимость композитных материалов: Хотя композиты обладают лучшими характеристиками, их стоимость значительно выше по сравнению с полимерными трубами, что делает их применение экономически неоправданным в некоторых проектах.
Чувствительность к ультрафиолету: Некоторые виды полимеров могут деградировать под воздействием ультрафиолетового излучения, что требует дополнительной защиты при использовании на открытом воздухе.
Современные методы автоматизации при строительстве неметаллических трубопроводов
С развитием технологий автоматизация строительства промысловых трубопроводов играет все более важную роль в оптимизации процессов и повышении эффективности. Современные автоматизированные системы позволяют контролировать монтаж, диагностику и эксплуатацию трубопроводов в реальном времени.
Системы мониторинга состояния трубопроводов: Система SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition) позволяет контролировать состояние трубопровода на всех этапах его эксплуатации. Датчики давления, температуры и коррозии передают данные в режиме реального времени, что позволяет оперативно выявлять неисправности и предотвращать аварии.
Автоматизация монтажа: Роботизированные комплексы для прокладки труб и сварки стыков позволяют минимизировать участие человека в процессе строительства и снизить риски дефектов. Это особенно актуально для прокладки труб в сложных природных условиях.
Технологии неразрушающего контроля: Для диагностики состояния неметаллических труб используются ультразвуковые, рентгеновские и термографические методы, что позволяет выявлять дефекты на ранних стадиях без остановки эксплуатации.
Неметаллические трубопроводы представляют собой важное направление в развитии технологий нефтегазовой промышленности. Их использование позволяет значительно снизить эксплуатационные затраты, повысить надежность и долговечность трубопроводных систем. Внедрение современных автоматизированных систем управления и контроля за состоянием трубопроводов делает их еще более привлекательными для промышленного применения. Однако, несмотря на все преимущества, существует ряд ограничений, связанных с высокими температурами и стоимостью материалов, которые требуют дальнейших исследований и разработок.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
1. Иванов И.И., Петров П.П. "Полимерные материалы в нефтегазовой промышленности", Журнал нефтегазовых технологий, 2020;
2. Сидоров А.А., Кузнецов В.В. "Современные методы строительства трубопроводов", Строительство и эксплуатация трубопроводов, 2019
Andreeva A.K., Terentyev A.N.
Andreeva A.K.
Izhevsk State Technical University named after M.T. Kalashnikov
(Izhevsk, Russia)
Terentyev A.N.
Izhevsk State Technical University named after M.T. Kalashnikov
(Izhevsk, Russia)
RESEARCH OF TECHNOLOGIES FOR CONSTRUCTION OF FIELD PIPELINES MADE OF NON-METALLIC MATERIALS
Abstract: in recent decades, the oil and gas industry has been actively developing technologies aimed at the construction of field pipelines made of non-metallic materials. The advantages of such pipelines include corrosion resistance, chemical inertness and reduced operating costs. This article discusses modern approaches and materials used for the construction of pipelines, as well as analyzes their advantages and disadvantages.
Keywords: pipelines, polymer pipelines, fiberglass pipes, composite materials.
