В настоящее время комплекты сборно-разборных трубопроводов (СРТ) нашли применение в интересах организаций нефтегазового комплекса. Комплекты СРТ могут быть использованы для создания временных трубопроводов на нефтепромысловых объектах при освоении нефтяных месторождений и в системах сбора и подготовки нефти, для прокладки отводов от стационарных магистральных трубопроводов, в качестве технологических трубопроводов на пунктах сбора, насосных станциях и нефтебазах. Эффективно применение комплектов СРТ и в качестве средств технического прикрытия стационарных магистральных нефтепродуктопроводов и нефтепроводов с целью быстрого восстановления их функционирования при ликвидации аварий и неисправностей, при проведении ремонтно-восстановительных работ. Опыт использования комплектов СРТ в нефтегазовом комплексе показывает, что они обладают широким спектром применения и их возможности еще не полностью раскрыты и реализованы.
Комплекты металлических полевых сборно-разборных трубопроводов (СРТ) предназначены для перекачки светлых нефтепродуктов, нефти и воды [1, 2]. Комплекты СРТ представляют собой готовые к применению инженерно-технические средства, имеющие в составе трубы, фасонные части, запорную и регулирующую арматуру, монтажный инструмент, мобильные насосные установки, вспомогательную технику и оборудование. Основные технические характеристики комплектов СРТ представлены в таблице 1 [2, 3].
Основным преимуществом СРТ перед стационарными трубопроводами является возможность прокладки в короткие сроки с применением сравнительно небольшого количества сил и средств, при этом сводятся к минимальному объему земляные, сварочные, изоляционные, укладочные и другие виды работ. Трубопроводное оборудование комплектов СРТ обладает высокой транспортабельностью, все его элементы (масса каждого из них не превышает 100 кг) практически могут переноситься вручную.
Основным техническим элементом труб СРТ является сборно-разборное соединение. В комплектах СРТ типа ПМТ используется соединение МПТ (муфтовое, рисунок 1), в ПМТП – соединение «Раструб» (рисунок 2).
Конструкция обоих типов соединений обеспечивает механическую прочность и герметичность трубопровода, компенсацию линейных изменений температуры на ±50 °C [4], монтаж и демонтаж трубопровода вручную, возможность замены отельных труб на смонтированном участке. Соединение «Раструб» обладает лучшими техническими характеристиками, а также позволяет осуществлять процесс сборки трубопровода машинным способом [3], сборка и разборка соединения осуществляется специальным инструментом, что практически исключает возможность несанкционированного воздействия с целью разборки.
Изначально основным предназначением комплектов СРТ было их использование в интересах Министерства обороны, однако в настоящее время СРТ также применяются в интересах организаций нефтегазового комплекса [5].
В большинстве случаев сооружение стационарных трубопроводных систем на начальном этапе освоения нефтяных месторождений связано с определенным экономическим риском, а использование наливного автомобильного транспорта приводит к значительному увеличению себестоимости нефти. В данных условиях целесообразно использование СРТ. Комплекты СРТ могут применяться для создания в короткие сроки и с минимальными капитальными затратами временных трубопроводов, как и отдельных линий, так и целых трубопроводных систем на различные расстояния (от десятков до сотен километров) и использоваться:
- в качестве промысловых трубопроводов от мест добычи до пунктов сбора, подготовки нефти и углеводородного сырья;
- для сооружения распределительных сетей нефтепродуктообеспечения в районах со слабым развитием транспортной инфраструктуры;
- для строительства временных технологических обвязок нефтепромысловых объектов;
- для подачи на нефтепромысловые объекты воды и неагрессивных маловязких технологических растворов с низким содержанием твердых частиц;
- для обеспечения технического прикрытия стационарных нефтепроводов, нефтепродуктопроводов и водоводов при авариях, а также их дублирования в период проведения реконструкции и ремонта;
- при обеспечении перевалки нефти и нефтепродуктов на различные виды транспорта, а также их подачу через водные преграды без предварительной подготовки районов;
- для создания сетей питьевого и хозяйственного водоснабжения, а также подачи воды в районы тушения пожаров, стихийных бедствий, аварий и катастроф.
Эффективность применения сборно-разборных трубопроводов выражается в следующем:
- высокие темпы сооружения линейной части при относительно небольших объемах трудозатрат;
- способность к прокладке и эксплуатации в любых природно-климатических условиях, на местности с рельефом различной сложности при минимальном объеме проектно-изыскательских и инженерных работ, вследствие чего до минимума снижается вредное воздействие строительства на окружающую среду;
- высокоэффективная и малозатратная технология сооружения, простота подготовки обслуживающего персонала;
- автономность эксплуатации вне зависимости от наличия внешних источников энергоснабжения;
- модульность конструкции, возможность обеспечения сооружения трубопроводных линий различной протяженности, а также целых трубопроводных систем;
- низкая себестоимость транспортной работы;
- возможность многократного монтажа и демонтажа, перемещения различными видами транспорта.
В качестве примера можно привести использование комплектов СРТ при прокладке нефтепроводов в сложных природно-климатических условиях в районах со слабо развитой транспортной инфраструктурой: «Талаканское ГНМ – Витим» (Ленский улус, Респ. Якутия), «Мусюршор – Сандивей» (Ненецкий авт. округ), «Ярактинское месторождение – пос. Верхнемарково» (Усть-Кутский р-н, Иркутская обл.), «Дулисьма – Яракта» (Усть-Кутский р-н, Иркутская обл.) [5].
Впервые в отечественной практике сооружения промысловых трубопроводов оборудование комплектов СРТ было использовано в 1996 г. при прокладке нефтепровода «Талаканское ГНМ – Витим» (Ленский улус, Якутия), предназначенного для транспортировки нефти от Талаканского нефтяного месторождения (рисунок 3) до наливного терминала на р. Лене (рисунок 4) в пос. Витим Основные характеристики нефтепровода «Талаканское ГНМ – Витим» представлены в таблице 2.
Доставка трубопроводного оборудования на трассу осуществлялась автомобилями по зимнику, гусеничными транспортерами и вертолетами.
При прокладке трассы нефтепровода в тайге по специально подготовленной просеке учитывались особенности грунтов и наличие заболоченных участков, для предотвращения увязания в грунте весной и при дождливой погоде каждая труба укладывались на не менее чем на двух подкладках из бревен длиной 2 м, располагавшихся через 2-3 м (рисунок 5). При данном способе прокладки также обеспечиваются хорошие условия для осмотра трубопровода обходчиками и облегчаются работы при возникновении аварий и неисправностей. На заболоченных участках трубопровод укладывался на клети, сооруженные из коротких бревен.
Естественными преградами являлись р. Пеледуй (ширина в межень 70 м), девять крупных ручьев с затапливаемыми в весеннее время поймами и отдельные заболоченные участки. Переход трубопровода через р. Пеледуй осуществлялся путем укладки по дну в траншее методом «труба в трубе». Трубопровод ПМТП-150 на переходе реки был заключен в кожух из обсадных труб диаметром 299 мм и толщиной стенки 9 мм. Радиусы свободного изгиба трубопроводов из обсадных труб и труб ПМТП-150 составляют 358 и 250 м соответственно, что позволяло при необходимости обеспечить извлечение трубопровода ПМТП-150 из защитного кожуха. По концам кожух был загерметизирован. Для контроля за давлением в межтрубном пространстве на кожухе были установлены манометры (рисунок 6). Переходы через ручьи выполнялись на эстакадах с учетом максимального уровня и ширины водного зеркала в период паводка (рисунок 7).
Для сокращения объемов возможных проливов нефти при авариях и неисправностях технологическая схема предусматривала секционирование линии трубопровода путем установки обратных клапанов и задвижек, как отдельных, так и входящих в состав различных технологических узлов. В зависимости от состава оборудования технологические узлы позволяли выполнять все необходимые операции. Кроме того, было предусмотрено подключение отводов для приема (выдачи) воды при угрозе или возникновении лесных массовых пожаров. В обязательном порядке задвижки монтировались по берегам водных преград и на пересечениях дорог. В среднем расстояние между отдельными задвижками и технологическими узлами не превышало 2,5 км. Смонтированные участки трубопровода подвергались пневматической зачистке и гидравлическому испытанию давлением 7,5 МПа, с учетом характера профиля местности.
На отдельном участке плеть из 5 труб подвергалась гидравлическому испытанию, где было достигнуто давление 17,0 МПа, что почти в 3 раза превышает рабочее и в 2,3 раза – испытательное давление. Испытанные трубы комплекта СРТ ПМТП-150 сохранили прочность и герметичность и впоследствии были использованы при прокладке трубопровода.
В качестве средств перекачки на насосных станциях использовались соединенные последовательно две передвижные насосные установки ПНУ-100/200М (рисунок 8).
Для организации процесса управления функционированием трубопровода была организована диспетчерская служба. Диспетчерский располагался на конечном пункте и постоянно координировал свою деятельность с пунктом подготовки нефти на Талаканском месторождении и нефтебазой в пос. Витим, принимающей нефть и отгружающей ее в танкеры на р. Лене.
За все время эксплуатации временного нефтепровода аварийных ситуаций и неисправностей трубопроводной техники и оборудования с проливами нефти не отмечено. Трубопровод сохранил прочность и герметичность, по экологическому состоянию окружающей среды вдоль его трассы претензий от природоохранных органов не поступало.
Величина грузопотока после ввода в эксплуатацию трубопровода увеличилась более чем в 30 раз (до прокладки трубопровода автотранспортом в зимнее время вывозилось не более 9 тыс. т нефти в год), себестоимость транспортирования нефти по трубопроводу по сравнению с автомобильным транспортом была ниже почти в 3,5 раза, срок окупаемости капитальных вложений составил менее одного года.
В 2000 г., для решения задачи доставки нефти от Мусюршорского месторождения до пункта Сандивей, где проходит стационарный нефтепровод, был сооружен нефтепровод «Мусюршор – Сандивей» (Ненецкий авт. округ). Основные характеристики нефтепровода представлены в таблице 3.
Местность в районе трассы трубопровода практически полностью заболочена, изрезана ручьями и многочисленными озерами (рисунок 9). Лесные массивы отсутствуют, низкорослые деревья встречаются лишь по берегам некоторых ручьев, а тундровая представлена растительность в основном мхами и кустарниками.
Для доставки труб и оборудования на трассу были использованы вертолеты Ми-8МТ (рисунок 10). При прокладке нефтепровода в качестве транспортных средств использовались гусеничные снегоболотоходы высокой проходимости двухзвенной конструкции (рисунок 11).
Для снижения величины объема возможных проливов нефти в случае аварий или повреждений трубопровода на линейной части с интервалом не менее чем через 5 км (с учетом особенностей профиля трассы), монтировались задвижки или обратные клапаны. Также секционирующая арматура обязательно устанавливалась в местах переходов через реки, ручьи и болота.
На трассе нефтепровода имелись четыре перехода через водные преграды (длинной от 20 до 95 м). При их сооружении сначала устанавливались на бетонные плиты промежуточные опоры, на которые с вертолета опускался защитный кожух, На монтаж одного кожуха (всего было установлено восемь) требовалось в среднем 20 мин. Далее в кожух протягивалась предварительно смонтированная на берегу плеть СРТ ПМТП-150 (рисунок 12).
На начальном пункте насосная станция, состоящая из двух последовательно соединенных, а также одной резервной передвижных насосных установок ПНУ-100/200М, была размещена на деревянном настиле размером из бревен в два наката (рисунок 13) для предотвращения проседания в болотистый грунт.
Технологическая обвязка начального пункта предусматривала выполнение всех операций, необходимых для проведения гидравлических испытаний, заполнения, транспортирования и опорожнения трубопровода от нефти (в случае его консервации).
Гидравлическое испытание трубопровода проводилось давлением 7,5 МПа, осмотр трассы трубопровода осуществлялся с вертолета и при пешем обходе. При обнаружении неисправностей испытание прекращалось, дефекты устранялись аварийной бригадой, после чего процесс повторялся до достижения полной герметичности трубопровода, при этом в технологических обвязках нефтепровода велся постоянный контроль за давлением в различных точках трассы трубопровода.
В период эксплуатации нефтепровод сохранил полную герметичность, аварийных ситуаций и неисправностей трубопроводной техники и оборудования с проливами нефти не отмечено.
В 2002 г. для подачи нефти от скважин Ярактинского месторождения до центрального пункта сбора нефти для последующей перегрузки на автомобильный транспорт сооружен нефтепровод «Ярактинское месторождение – пос. Верхнемарково» (Усть-Кутский р-н, Иркутская обл.). В 2003 г. сооружен нефтепровод «Дулисьма – Яракта» (Усть-Кутский р-н, Иркутская обл.), предназначенный для подачи нефти с Дулисьминского месторождения до трубопровода внешнего транспорта Ярактинского месторождения. Основные характеристики нефтепроводов представлены в таблицах 4 и 5.
Основные технические и технологические решения, принятые при сооружении и эксплуатации временных нефтепроводов «Ярактинское месторождение – пос. Верхнемарково» и «Дулисьма – Яракта», были аналогичны тем, которые использовались при сооружении трубопроводов «Талаканское ГНМ – Витим» и «Мусюршор – Сандивей».
При прокладке трубопровода через некоторые водные преграды на трассе трубопровода «Ярактинское месторождение – пос. Верхнемарково» сооружались вантовые переходы (конструктивно выполненные по подвесной схеме, рисунок 14).
Опыт сооружения и эксплуатации временных нефтепроводов в сложных природно-климатических условиях подтвердил целесообразность и показал высокую эффективность применения оборудования и техники комплектов СРТ.
Определенную актуальность представляет проблема обеспечения надежной и безопасной эксплуатации систем стационарных магистральных нефтепродуктопроводов и нефтепроводов. В этом направлении СРТ могут быть эффективно использованы в качестве средств технического прикрытия с целью быстрого восстановления функционирования трубопроводов при их повреждении, ликвидации аварий и неисправностей, а также при проведении ремонтно-восстановительных работ на линейной части.
Возможны следующие варианты использования полевых сборно-разборных трубопроводов при техническом прикрытии стационарных трубопроводов [6]:
- сооружение обводных (дублирующих) линий трубопровода;
- дублирование выведенных из строя насосных станций, резервуарных парков и участков стационарных магистральных трубопроводов;
- сооружение перемычек между параллельными линиями трубопровода;
- развертывание полевого склада горючего для выдачи перекачиваемого продукта из трубопровода в другие виды транспорта;
- подключение нефтебаз к трубопроводу и подача в него нефтепродуктов;
- подключение к трубопроводу нефтебаз для выдачи нефтепродуктов в другие виды транспорта.
При необходимости обеспечения большой производительности или транспортировки разных нефтепродуктов комплекты СРТ могут использоваться для создания многониточных трубопроводных систем. Примером такой системы являются пять линий трубопровода, развернутых в 1996 г. на направлении Забайкальск (Россия) – Маньчжурия (Китай) в одном технологическом коридоре протяженностью 11 км для транспортировки автомобильного бензина и авиационного керосина. Количество преодолеваемых естественных и искусственных преград составило 15 шт. (переходы через железную дорогу, автомобильные дороги, технологические коммуникации, ручьи, и пр.). Максимальная производительность перекачки по каждой линии составляла 3000 т/сут (при оптимальном значении 2780 т/сут), суммарно в месяц 0,45 млн. т (0,417 млн. т) [5].
Таким образом, опыт использования комплектов СРТ в нефтегазовом комплексе показывает, что они обладают широким спектром применения и их возможности еще не полностью раскрыты и реализованы. Благодаря конструктивным особенностям, СРТ могут найти широкое применение при решении различного рода инжиниринговых задач в данной области.
Расширение сферы использования СРТ выдвигает задачу дальнейшего совершенствования системы СРТ в направлении повышения ее надежности и экологической безопасности. В этой связи среди всего комплекса решаемых задач одними из основных направлений научно-технического и инновационного развития СРТ являются:
- создание сборно-разборного трубопровода нового поколения, с улучшенными эксплуатационными характеристиками, изготавливаемого с использованием перспективных полимерных композиционных материалов;
- создание современной автоматизированной системы управления эксплуатацией сборно-разборного трубопровода;
- разработка техники и технологий в области повышения экологической безопасности объектов СРТ;
- повышение качественного уровня нормативной, технической и технологической базы в области применения технологий строительства и эксплуатации объектов СРТ в сложных природно-климатических условиях.
Список литературы
1 Коваленко В.Г., Бойко В.В., Курятов Б.В. Сборно-разборные трубопроводы. – М.: «Недра», 1972 г., 200 с.
2 Полевые магистральные трубопроводы повышенной производительности. Руководство по эксплуатации (РЭ). – М.: Воениздат, 1982. – 368 с.
3 Данильченко И.Г., Анохин В.В., Лунин В.С. и др. Учебник младшего специалиста трубопроводных войск (под редакцией В.П. Булгакова). – М.: Воениздат, 1987. – 248 с.
4 Середа В.В., Кузнецов А.И., Елькин А.В., Мельников Д.И. Процессы, приводящие к потере прочности соединений полевых магистральных трубопроводов // Химическое и нефтегазовое машиностроение, 1999 г., № 7.
5 Шеин К.Г., Середа В.В., Данильченко И.Г. Трубопроводным войскам 50 лет (под редакцией Г.Н. Очеретина). – М.: ООО «Гралия М», 2005. – 792 с.
6 Середа В.В., Мельников Д.И., Шахраманьян М.А., Братков А.А. Концепция развития полевых сборно-разборных трубопроводов МО РФ при ликвидации чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера // Проблемы безопасности при чрезвычайных ситуациях. Информационыый сборник. Выпуск № 4. М.: ВИНИТИ, 2003 г., с. 104–118.
