CC BY
97НЕФТЕПРОВОДЫ ИЗ КОМПОЗИТНЫХ ТРУБ КАК РЕШЕНИЕ ПРОБЛЕМЫ КОРРОЗИОННОГО РАЗРУШЕНИЯ Бикмасов Р.Г.1, Резанов К.С.2
'Бикмасов Роман Георгиевич — бакалавр, кафедра сооружения и ремонта газонефтепроводов и хранилищ;
2Резанов Константин Сергеевич — бакалавр, кафедра нефтепродуктообеспечения и газоснабжения, Российский государственный университет нефти и газа (НИУ) им. И.М. Губкина,
г. Москва
Аннотация: большой процент изношенности трубопроводов и необходимость поддержания эксплуатационной надежности являются основным проблемами в нефтегазовой отрасли на сегодняшний день. В связи с этим встает вопрос возможности применения трубопроводных систем из новых композитных материалов на основе полимеров. К таким материалам можно отнести стекловолоконные трубы, которые обладают высокой коррозионной стойкостью и низким влагопоглощением.
Ключевые слова: промысловый трубопровод, коррозия трубопровода, композитные трубы, коррозионностойкие трубы, стекловолоконные трубы, повышение надежности трубопровода.
Трубопроводный транспорт на сегодняшний день является одним из самых доступных и эффективных способов транспортировки жидких и газообразных углеводородных сред. По трубопроводам осуществляется доставка нефти, продуктов её переработки и природного газа как на большие расстояния, так и в пределах территории предприятий, занимающейся добычей, хранением и переработкой. Значительная доля капиталовложений при обустройстве промысла приходится на сооружения сбора и транспорта скважинной продукции.
Ежегодно по трубопроводам транспортируются миллионы кубометров продукции скважин и технологических жидкостей, содержащие значительное количество коррозионно-активных компонентов. По сведениям ФГБУ «Центральное диспетчерское управление топливно-энергетического комплекса» в России из года в год больше половины аварий, связанных с разливом нефти, случаются из-за разгерметизации промысловых нефтепроводов. Согласно данным Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору (Ростехнадзор), отвечающей за промышленную безопасность на опасных производственных объектах (к которым относятся и нефтепроводы), на конец 2020 года было зафиксировано пять аварий на нефтегазовых объектах, связанных с разливами нефти и нефтепродуктов. В этом году подобные случаи разливов были отмечены в Красноярском крае (две аварии), Республике Коми, Приморском крае и Хабаровском крае (по одной аварии). Основной причиной утечек из резервуаров и трубопроводов является повышенный износ сооружений и/или технических устройств, приводящий к коррозионным повреждениям [3].
Так, 13 июля 2020 г. в результате разгерметизации магистрального нефтепровода (МНП) Оха -Комсомольск-на-Амуре произошел выход более 120 тонн нефти на поверхность с утечкой в ручьи Безымянный и Голый, а также в о. Голое. Расследование показало, что основной причиной аварии стала именно коррозия металла нефтепровода [1].
Таким образом, большой процент изношенности трубопроводов и необходимость поддержания эксплуатационной надежности являются основным проблемами на сегодняшний день, решением которых может стать применение коррозионностойких конструкционных материалов. К подобным материалам относят полимерные композиты, имеющих в составе волокна и связующую матрицу. Одними из наиболее перспективных таких композитов являются стекловолоконные трубы.
Структура стекловолоконных труб включает в себя несколько слоев (рисунок 1):
Внутренний слой - лайнер (толщиной 0,8-1,2 мм), обеспечивает герметичность, максимальную устойчивость к химической коррозии, к абразивному истиранию, гладкость внутренней поверхности, исключает отложения на стенках трубы. Лайнер выполнен из специальной смолы.
Структурный (несущий) слой, задающий механические свойства, гарантирует устойчивость всей трубы к внутреннему и/или внешнему давлению, к наружной нагрузке в результате транспортировки и установки, к нагрузке почвы, нагрузке потока, к термическим нагрузкам, и т.д. Структурный слой образуется путём нанесения и намотки на частично отвердевший нижний (лайнер) слой:
• термореактивного полимера (полиэфирной смолы);
• непрерывной намотки стекловолокна;
• рубленных стекловолокон;
• кварцевого песка.
Внешний слой (толщиной 0,2-0,3 мм или более) служит для защиты трубы от воздействия солнечного света, агрессивной почвы или коррозионной среды. Обычно он состоит из чистого полимера с добавлением (при наземной прокладке трубопровода) ультрафиолетового ингибитора для защиты трубы от воздействия солнечного света [2].
Рис. 1. Структура стенки стекловолоконной трубы
Стекловолоконные трубы производят способом намотки или центробежным литьем. Способ центробежного литья используется для изготовления труб больших диаметров, данный способ энергоемкий и слишком дорогой. Более подходящим способом изготовления труб для нефтепровода является способ непрерывной намотки волокон, пропитанных связующим. Для изготовления труб высокого давления используется спирально-кольцевая намотка (рисунок 2).
Рис. 2. Производство стекловолоконных труб спирально-кольцевой намоткой Основное применение такие трубы находят для транспортировки агрессивных сред, минерализованной воды, углеводородного сырья, при высоких концентрациях углекислого газа СО2, сероводорода H2S.
Соединяются стекловолоконные трубы при помощи надежного раструбного соединения, при котором конец одной трубы вставляется в следующую (рисунок 3). Для соединения с трубопроводной арматурой и стальными трубами используется фланцевое соединение [4].
Рис. 3. Раструбное соединение стекловолоконных труб
Трубы, изготовленные из стекловолокна, обладают рядом преимуществ перед стальными: высокой стойкостью к агрессивным средам, низкой теплопроводностью, высокой абразивной стойкостью, простотой монтажа и эксплуатации, а также не требуют сварки и контроля сварных швов. Стекловолоконные трубы в 4-5 раз легче стальных труб. Они обладают низким гидравлическим сопротивлением за счет гладкой внутренней поверхности, в результате расчетный внутренний диаметр применяемых композитных труб может быть уменьшен на 20-25% по отношению к стальному. Эти преимущества делают стекловолоконные трубы перспективными в нефтегазовой отрасли.
Таким образом, нефтегазовая отрасль является источником повышенных требований к применяемым в ней материалам: высокие давления и температуры рабочих сред, создаваемые как естественными источниками - пластовой энергией, так и промысловым оборудованием - насосами, компрессорами и прочими рабочими агрегатами, а также вибрации, высокие нагрузки на оборудование, зачастую в сочетании с наличием агрессивных и коррозионноактивных к традиционным материалам компонентов. И применение композиционных материалов позволяет выдерживать эти высокие требования. Стекловолоконные трубы можно использовать для транспорта скважинной продукции, пластовой воды, буровых растворов. По данным производителей минимальный срок их службы в условиях высокого давления и температур оценивается в 50 лет и более, что превышает срок службы традиционных стальных труб. Использование стекловолоконных труб повысит надежность и срок службы промысловых трубопроводов, уменьшит затраты на их строительство [5].
Список литературы
1. Авария на хабаровском нефтепроводе "Роснефти" произошла из-за коррозии // interfax.ru [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://www.interfax.ru/russia/727335/ (дата обращения: 28.01.2021).
2. ВИДЫ СТЕКЛОПЛАСТИКОВЫХ ТРУБ // newchemistry.ru. [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://www.newchemistry.ru/printletter.php?n_id=5382/ (дата обращения: 28.01.2021).
3. Коррозия накопленным итогом, или нефть в разлив // interfax.ru. [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://www.interfax.ru/business/743769/ (дата обращения: 28.01.2021).
4. Производство и правила монтажа стеклопластиковых труб // profpipe.ru. [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://profpipe.ru/obsluzhivanie/proizvodstvo-i-pravila-montazha-stekloplastikovyh-trub.html/ (дата обращения: 28.01.2021).
5. Стеклопластиковые трубы показали свою эффективность в нефтяных скважинах // nangs.org. [Электронный ресурс]. Режим доступа:https://nangs.org/news/technologies/stekloplastikovye-truby-pokazali-svoyu-effektivnosty-v-neftyanyh-skvazhinah/ (дата обращения: 28.01.2021).
