Предупреждение и ликвидация аварийных разливов нефти и нефтепродуктов (стр. 5 )

Глава 1. Источники разливов нефти на суше и во внутренних водоемах России

этот период давление в месте аварии не меняется во времени, и количе­ство вытекшей жидкости определяется разностью давлений вне и внут­ри трубопровода в месте аварии, площадью отверстия и продолжитель­ностью этого периода;

-  вторая стадия «безнапорного» истечения, происходящая после от­
ключения перекачивающей станции и до момента перекрытия линейных
задвижек, изолирующих поврежденный участок от остальной части тру­
бопровода;

-  третья стадия безнапорного истечения, происходящая от момента
перекрытия линейных задвижек и до момента ликвидации аварии (или
полного вытекания жидкости). В течение второй и третьей стадий жид­
кость вытекает через отверстие под действием собственного веса. При
этом в наивысших точках трубопровода последовательно, один за дру­
гим, происходят разрывы сплошности потока и образования в этих мес­
тах полостей, заполненных насыщенными парами нефти (или нефтепро­
дукта), в которых давление равно упругости паров нефти.

Процесс истечения заканчивается либо тогда, когда авария ликвидиру­ется (восстанавливается герметичность трубопровода), либо тогда, когда нефть прекращает вытекать из отверстия сама. Последнее происходит, когда давление внутри трубы в месте аварии снижается до атмосферного.

Вообще аварией на магистральном нефтепроводе считается внезап­ный вылив или истечение нефти (утечки) в результате полного разру­шения или повреждения нефтепровода, его элементов, резервуаров, обо­рудования и устройств, сопровождаемые одним или несколькими из сле­дующих событий:

-  смертельным травматизмом людей;

-  травмированием людей с потерей трудоспособности;

-  воспламенением нефти или взрывом ее паров;

-  загрязнением рек, водоемов и водотоков сверх пределов, установ­
ленных стандартом на качество воды;

-  утечками нефти объемом 10 м и более.

Инцидентом считается отказ или повреждение оборудования или тех­нических устройств на объектах магистрального нефтепровода, отклоне­ния от режима технологического процесса, нарушения законодательных и правовых актов Российской Федерации и нормативных документов, устанавливающих правила ведения работ на объектах магистрального нефтепровода, которые могут сопровождаться утечками нефти объемом менее 10 м без воспламенения нефти или взрыва [35, 37, 39, 72].

Работоспособность труб нефтепроводов определяется совокупностью следующих основных характеристик: геометрическими и механическими характеристиками труб; защищенностью нефтепровода от коррозии; на­грузками, действующими на трубы (внутренними и внешними); дефек­тами металла труб, сварных швов, изоляционного покрытия.

55

Предупреждение и ликвидация аварийных разливов нефти и нефтепродуктов

Для поддержания технического состояния нефтепровода на достаточ­но высоком уровне и обеспечения постоянной работоспособности необ­ходимо в процессе эксплуатации контролировать все указанные выше характеристики и параметры.

В зависимости от назначения нефтепровода наиболее важными (конт­ролирующими работоспособность труб) являются либо одни, либо другие характеристики. Для магистральных нефтепроводов, по которым перека­чивают подготовленные нефти, не агрессивные по отношению к металлу труб, наиболее важными характеристиками являются дефекты металла трубы и сварных швов. Они представляют собой концентраторы напряже­ний и в процессе эксплуатации трубопровода способны привести к разви­тию усталостных трещин и внезапному разрыву труб нефтепровода.

Существуют отдельные участки магистральных и внутрипромысловых нефтепроводов, по которым перекачивается продукт умеренной агрес­сивности (например, увлажненная нефть). На этих участках факторы химической агрессивности и механических напряжений приводят к ме-ханохимическому разрушению.

Ускоренное развитие разрушения (рост дефектов) происходит в местах концентрации напряжений (механические дефекты, сварные швы, конструктивные концентраторы напряжений типа тройников, штуцеров).

Разрушения в длину (трещина распространяется по длине трубы) всегда происходят от дефектов и под действием внутреннего давления.

Дефекты бывают коррозионные, сварочные и механические (непро­вар, трещина, царапина, вмятина, гофр и т. д.). Такие разрушения возни­кают внезапно при эксплуатации под действием рабочих давлений, а также при гидроударах и гидроиспытаниях трубопроводов. В ряде случаев раз­рушения происходят по кольцевому (монтажному) шву. Причиной та­ких разрушений являются непровары и другие дефекты сварки в сочета­нии с перенапряжением в осевом направлении трубы.

Разрушения в длину трубы и по кольцевому шву нефтепровода с рас­крытием трещины обычно имеют тяжелые последствия.

На нефтепроводах нередко возникают сквозные дефекты (свищи), ко­торые подлежат немедленной ликвидации по мере обнаружения. Свищи могут иметь различное происхождение: коррозионное, сварочное, уста­лостно-механическое.

Большая проблема связана с развитием коррозионных процессов на трубопроводах. Около 35% нефтепроводов практически не имеют анти­коррозионной защиты из-за значительной потери защитных свойств по­крытий. И как следствие этого - более 10 тыс. участков труб, прокорро-дированных до 50% от толщины их стенки. Такое положение через не­сколько лет может послужить причиной крупных аварий и техногенных катастроф. Коррозионные повреждения отечественных трубопроводов

56

Глава 1. Источники разливов нефти на суше и во внутренних водоемах России

начинают проявляться уже спустя пять-десять лет с начала их эксплуа­тации, приводя к резкому нарастанию частоты отказов.

Коррозионные свищи на магистральных нефтепроводах возникают при нарушении наружной изоляции. Отсутствие катодной защиты или нали­чие сильных блуждающих токов приводят к быстрому образованию и развитию коррозионных язв (питтингов). Скорость коррозии на нефте­проводах может находиться от нуля до 1 мм в год по толщине. Свароч­ные свищи обычно возникают на кольцевых швах, если швы выполня­лись газопрессовой сваркой (такой способ сварки применялся в СССР на первых магистральных нефтепроводах). При современных способах сварки с применением электрической дуги (ручная, контактная) появле­ние таких дефектов считается маловероятным.

Усталостно-механические свищи - результат развития усталостных трещин от механических и других дефектов на стенке трубы. Это - наи­более опасные свищи - результат первого этапа усталостного разруше­ния трубы. Дальнейший рост трещины приводит ко второму этапу раз­рушения - ускоренному раскрытию трубы и аварии.

Дефекты появляются при транспортировке труб, строительстве и экс­плуатации нефтепровода. Дефекты наносятся сторонними организация­ми, а также ремонтно-строительными управлениями во время ремонт­ных и профилактических работ на трассе.

При длительной эксплуатации сказывается химическая и тектоничес­кая активность почвы. Большое количество дефектов имеет коррозион­ное происхождение, особенно в южных регионах страны и на участках, где блуждающие токи в грунте значительны.

Используемые в настоящее время средства диагностики, включая сред­ства внутритрубной диагностики, не позволяют обнаружить все опасные дефекты (дефекты сварных швов, трещиноподобные дефекты). Степень обнаруживаемости опасных дефектов можно оценить примерно в 40~50% (на сварных швах ожидается больше дефектов, чем на основном металле труб) [37, 39, 41, 51, 99].

Поскольку всегда существует опасность утечки, то предусматривают­ся проектные меры, которые должны обеспечить как обнаружение утеч­ки, так и остановку процесса перекачки, чтобы ограничить объем вы­текающей нефти.

На объем утечки влияние оказывают следующие факторы:

-  размер повреждения трубопровода (размер отверстия);

-  давление в месте утечки во время работы и остановки системы;

-  диаметр трубопровода и скорость перекачки;

-  расстояние между клапанами;

-  время, требуемое для обнаружения утечки, остановки насосов и за­
крытия клапанов;

-  топографические условия вблизи места утечки.

57

Предупреждение и ликвидация аварийных разливов нефти и нефтепродуктов

Система обнаружения утечек должна быть достаточно чувствитель­ной для обнаружения очень малых утечек. Но попытка достичь такой чувствительности делает работу систему нестабильной, когда происхо­дит большое количество ложных срабатываний.

Для обнаружения утечек на трубопроводе применяется целый ряд ана­литических методов [92]:

-  анализ массового баланса;

-  анализ поддержания/падения давления;

-  акустический анализ волны давления;

-  модель перехода в реальном времени (компьютерный анализ);

-  статистический анализ (компьютерный анализ).

Помимо аналитических методов используются и методы внешнего мониторинга, такие как:

-  ручные ультразвуковые системы;

-  спутниковые системы;

-  волоконно-оптические системы;

-  собаки;

-  мониторинг полосы отчуждения и др.

Методы обнаружения утечек и мониторинга состояния нефтепровода приведены в таблице 7.

Оценки времен обнаружения утечки и остановки системы перекачки нефти для различных вариантов размера отверстия (таблица 8).

Проверка внутреннего состояния трубопровода с использованием из­мерительного скребка, оборудованного датчиками, в первую очередь, ис­пользуется для мониторинга дефектов, который позволяет обнаружить и устранить потенциальные проблемы задолго до того, когда произойдет утечка. Эта проверка используется как инструмент для предотвращения утечек посредством оценки целостности трубопровода.

Транспортировка больших объемов нефти при высоких давлениях тре­бует постоянной работы по обеспечению надежности магистральных неф­тепроводов и предупреждению отказов, аварий.

В компании «Транснефть» к этим направлениям относят следующие [116]:

-  оснащение специализированных аварийно-восстановительных пун­
ктов современным оборудованием и техническими средствами для
ликвидации аварий и устранения дефектов нефтепроводов, в том
числе на подводных переходах и нефтепроводах, проложенных в
условиях болотистой и обводненной местности;

-  внедрение систем мониторинга технического состояния магистраль­
ных нефтепроводов и их объектов, в том числе с применением ди­
агностических внутритрубных инспекционных снарядов высокого
разрешения;

-  развитие систем и технологий планирования ремонта и предотвра­
щения отказов магистральных нефтепроводов, в основе которых ле-

58

Глава 1. Источники разливов нефти на суше и во внутренних водоемах России

Таблица 7 Методы обнаружения утечек и мониторинга состояния нефтепровода

59

Предупреждение и ликвидация аварийных разливов нефти и нефтепродуктов

Таблица 8 Время обнаружения утечек и остановки системы перекачки нефти

жат анализ информации о фактическом техническом состоянии нефтепровода, оценка степени опасности выявляемых дефектов, их ранжирование и устранение в первую очередь наиболее опасных;

Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36