CC BY
9УДК 553.98 Колтаков Д.А., Шаповалова Е.А.
Колтаков Д.А.
студент магистратуры кафедры техносферной безопасности Тюменский индустриальный университет (г. Тюмень, Россия)
Шаповалова Е.А.
преподаватель кафедры техносферной безопасности, доцент, кандидат технических наук Тюменский индустриальный университет (г. Тюмень, Россия)
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ОСНОВНЫХ ПРИЧИН АВАРИЙ НА НЕФТЕПРОВОДАХ СБОРА
Аннотация: в статье рассмотрены технологические аспекты основных причин аварий на нефтепроводах сбора объектов нефтегазовой отрасли. Объектом исследования является процесс возникновения аварий на нефтепроводах сбора, предметом исследования -нефтепроводы сбора.
Ключевые слова: аварийные ситуации, нефтепровод, нефтегазовый сектор экономики, коррозионные процессы, восстановление трубопроводов.
Роль трубопроводного транспорта в общем комплексе транспортных систем различных стран мира возрастает с каждым годом.
Рост грузопотоков нефти сопровождается увеличением диаметра труб, совершенствованием управления и обслуживания магистральных трубопроводов (МТ).
Надежность и безопасность работы магистрального нефтепровода как связующего звена районов добычи нефти с районами их переработки и потребления являются одним из важнейших эксплуатационных требований.
Из отечественной и зарубежной практики известно, что, несмотря на повышение качества изготовления труб, улучшение технологии строительства и выполнение необходимых правил эксплуатации МТ, наблюдаются аварии, которые сопровождаются значительными утечками нефти и нефтепродуктов [1].
Повреждения магистральных нефтепроводов вызываются действием двух групп факторов.
Первая группа связана со снижением несущей способности нефтепровода, вторая - с увеличением нагрузок и воздействий.
Снижение несущей способности нефтепровода происходит из-за наличия дефектов в стенке труб и старения металла.
Факторы второй группы появляются при эксплуатации действующего нефтепровода (давление, напряжения от воздействий температур перекачиваемой нефти и окружающего трубу грунта, давление слоя грунта над трубой, различные статические и подвижные нагрузки, деформация земной поверхности на подрабатываемых территориях, сейсмические воздействия).
Классификация причин аварий и повреждений на нефтепроводах сбора продукции представлена на рисунке 1.
Рисунок 1.1. Причины аварий и повреждений на нефтепроводах [2].
Для детального анализа причин аварий и повреждений на нефтепроводах сбора продукции рассмотрим каждую причину отдельно.
К внешним воздействиям на подземные трубопроводы относят возможные нагрузки при производстве различных работ вблизи нефтепровода, наезды тяжелого транспорта, оползни, землетрясения, взрывы и др. Результаты анализа отказов свидетельствуют о том, что одной из основных причин повреждений подземных трубопроводов является воздействие внешних сил, приводящее к образованию поверхностных вмятин, трещин, трещин во вмятинах, разрывов в сварных швах и по телу трубы [3].
Наиболее распространены повреждения, возникающие в результате проведения ремонтных или строительных работ в непосредственной близости от действующего трубопровода, они относятся к числу потенциально наиболее опасных. Необходимо своевременно оценивать опасность таких повреждений и возможность дальнейшей эксплуатации поврежденного участка трубопровода. Из-за внешних воздействий на отечественных нефтепроводах сбора продукции происходит более 5 % аварий от общего их числа, а по наносимому ущербу они занимают первое место.
Коррозионные повреждения нефтепроводов (любых) - это разрушение металлических поверхностей под влиянием химического или электрохимического воздействия окружающей среды. Подземные нефтепроводы могут подвергаться коррозии под воздействием почвы, блуждающих токов и переменного тока электрифицированного транспорта [3].
Почвенная коррозия подразделяется на химическую и электрохимическую. Химическая коррозия обусловлена действием на металл различных газов и жидких неэлектролитов. Эти химические соединения, действуя на металл, образуют на его поверхности пленку, состоящую из продуктов коррозии. При химической коррозии толщина стенки нефтепровода уменьшается равномерно, т.е. практически не возникают сквозные повреждения труб. Химической коррозии в большей степени подвергаются внутренние стенки нефтепровода.
Электрохимическая коррозия обусловлена взаимодействием металла трубы с агрессивными растворами грунта. При этом металл выполняет роль электродов, а агрессивные растворы электролитов. Под действием электрохимической коррозии в теле трубы образуются местные каверны и сквозные отверстия. Поэтому этот вид коррозии является более опасным, чем химическая коррозия.
Еще более опасна электрическая коррозия. Она возникает под действием на нефтепровод электрических токов. Эти токи называют блуждающими, так как они проникают в грунт обычно из рельсов электрифицированного транспорта и попадают на нефтепровод в тех местах, где он оголен или имеет поврежденную изоляцию. Двигаясь по трубопроводу, токи выходят из него близ тяговых подстанций. Участки входа тока в нефтепровод называют катодными, а участки выхода - анодными.
Наиболее опасны анодные зоны, так как токи выходят из нефтепровода в виде положительных ионов, что сопровождается интенсивным выносом частичек металла и образованием сквозных отверстий. Для питания электрифицированного транспорта применяется постоянный ток, причем вторым проводом служат рельсы. Хотя рельсы являются хорошим проводником, тем не менее, часть тока, особенно в местах соединений рельсов, попадает в грунт. Двигаясь в грунте, токи имеют тенденцию возвращаться к своим источникам по путям наименьшего сопротивления. Один из таких путей -подземные трубопроводы, имеющие поврежденную изоляцию. В местах повреждения изоляции блуждающие токи попадают на нефтепровод и выходят из него вблизи тяговой подстанции в виде положительных ионов металла. Таким образом, начинается электролиз металла. Анализ отказов отечественных нефтепромысловых трубопроводов (НПТ) показывает, что отказы нефтепроводов из-за наружной коррозии составляют 20-25 % от общего их числа.
В таблице 1 приведены данные по характеру зафиксированных отказов нефтепромысловых трубопроводов сбора нефтепродукции с 2016 по 2020 годы (последние 5 лет эксплуатации).
Основной причиной отказов стала коррозия трубопровода (96 % от общего числа аварий).
Доля отказов по всем остальным причинам, а именно: брак строительства, брак трубы, механические повреждения и другие, составляет не более 4 %.
Таблица 1. Динамика причин отказов нефтепромысловых трубопроводов сбора в процентном соотношении.
№ Причины отказов Годы Весь период
2016 2017 2018 2019 2020
1 Коррозия внутренняя 3 30 77 80 93 63
2 Коррозия наружная — 2 1 — — 1
3 Коррозия очаговая 71 28 13 15 2 19
4 Коррозия ручейковая 22 35 8 3 2 13
5 Брак строительный 1 1 — 1 1 1
6 Брак трубы 1 1 — 1 1 1
7 Повреждение механическое — — 1 — — 1
8 Другие, не определено 2 3 — — 1 1
Таким образом, высокие темпы отбора нефти с одновременным извлечением огромного количества высокоминерализованных пластовых вод, все возрастающие объемы закачки в нефтяные горизонты агрессивных сточных вод, а также широкое применение химических реагентов для увеличения нефтеотдачи пластов приводят к ускоренному коррозионному и эрозионному износу нефтяного оборудования.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
1. Ибрагимов М.Г., Султанмагомедов С.М. Причины отказов промысловых трубопроводов ОАО «РОСНЕФТЬ-ДАГНЕФТЬ» // Всероссийская науч.-технич. конферен. «Трубопроводный транспорт нефти и газа». - Уфа.: УГНТУ, 2018. -С. 117-119;
2. Курочкин В.В., Малюшин H.A., Степанов O.A., Мороз A.A. Эксплуатационная долговечность нефтепроводов. - М.: Недра-Бизнесцентр, 2021. - 231 с.;
3. Гетманский М.Д., Фазлутдинов К.С., Бехессер А.Л. Характер коррозии внутренней поверхности трубопроводов, транспортирующих сточные воды нефтепромыслов // АНТС. Коррозия и защита в нефтегазовой промышленности. ВНИИОЭНГ, 2019. - № 12. - С. 8-12.
Koltakov D.A., Shapovalova E.A.
Koltakov D.A.
Tyumen Industrial University (Tyumen, Russia)
Shapovalova E.A.
Tyumen Industrial University (Tyumen, Russia)
TECHNOLOGICAL ASPECTS OF MAIN CAUSES OF ACCIDENTS AT OIL COLLECTION PIPELINES
Abstract: the article considers the technological aspects of the main causes of accidents at oil pipelines and facilities of the oil and gas industry. The object of the study is the process of accidents on collection pipelines, the subject of the study is collection pipelines.
Keywords: emergency situations, oil pipeline, oil gas sector, economy, corrosion processes, restoration of pipelines.
