Трубопроводные системы, расположенные в море, строятся в особых условиях, накладывающих повышенные требования к их безопасности, надежности и целостности. Для достижения требуемых параметров эксплуатации морских трубопроводов, обеспечения их промышленной безопасности и надежности важно осуществлять постоянный и качественный мониторинг их состояния.
До недавнего времени строительство подводных трубопроводов в России ограничивалось укладкой на сравнительно небольшие глубины, характерные для переходов магистральных нефте- и газопроводов через реки, озера, водохранилища и другие водные преграды. В последние десятилетия ситуация изменилась, реализуется значительное число проектов по строительству более глубоководных морских трубопроводов. Первым российским проектом сверхглубоководного морского трубопровода является магистральный газопровод «Голубой поток», проложенный по дну Черного моря из России в Турцию, с максимальной глубиной укладки 2 150 метров. Далее последовала серия проектов по строительству морских участков магистральных газопроводов: «Джубга – Лазаревское – Сочи», «Северный поток», «Сахалин – Хабаровск – Владивосток», международный проект «Турецкий поток» – магистральный газопровод из России в Турцию и страны Европы, осуществляемый в акватории Черного моря на глубинах до 2 200 метров.
Специфические особенности проектирования и сооружения морских трубопроводов связаны с их назначением, географическим местоположением района укладки, береговыми условиями и характеристикой морского дна, силой морских течений, режимом судоходства и другими факторами, которые накладывают повышенные требования к надежности и безопасности. Для достижения требуемых параметров эксплуатации морских трубопроводов, обеспечения надежности и безопасности, предотвращения аварий и инцидентов важно осуществлять постоянное и качественное диагностирование технического состояния.
Эксплуатация морских трубопроводов, по отношению к эксплуатации трубопроводов на суше, имеет определенную специфику, которая недостаточно отражена в действующей в РФ нормативной документации. Вопросы обеспечения безопасной эксплуатации этих трубопроводов в настоящее время решаются главным образом на основе проектов, ориентированных преимущественно на внутритрубное диагностирование. Такой принцип не соответствует современным требованиям надежности и безопасности опасных производственных объектов. Только полномасштабное выполнение задачи контроля морского трубопровода в реальном времени, а также своевременное и качественное выполнение обследований, технического обслуживания и ремонтно-восстановительных работ могут быть гарантией безопасной эксплуатации.
Выбор методов и средств диагностирования обуславливается конструктивными решениями морских трубопроводов (наличием узлов пуска-приема поршней, радиусом кривизны отводов, изменением диаметра, видом прокладки), сроком их службы, природно-климатическими условиями, наличием измерительных средств, возможностями транспорта и другими факторами.
В нормативно-технической базе, регулирующей диагностирование технического состояния морских трубопроводов, рассматриваются следующие методы:
1) внутритрубное техническое диагностирование;
2) внешнее диагностирование, определение параметров технического состояния морского трубопровода, выполняемое из внешней среды без остановки его эксплуатации методами инженерно-геодезических изысканий, которое включает в себя:
а) инженерно-гидрографические работы, выполняемые судовым или приборным комплексом на буксируемом подводном аппарате на основе фазового гидролокатора бокового обзора, многолучевого и промерного эхолотов с применением подводного телеуправляемого аппарата и водолазов;
б) инженерные изыскания на береговых участках трубопровода;
в) диагностирование береговых участков трубопровода с применением приборов неразрушающего контроля.
Диагностирование морских трубопроводов выполняется при помощи следующих технических средств:
-
внутритрубные инспекционные снаряды;
-
специализированные суда;
-
подводные аппараты (подводные телеуправляемые аппараты, буксируемые подводные аппараты, автономные необитаемые подводные аппараты; обитаемые подводные аппараты);
-
комплексы спутниковой навигации;
-
гидроакустические приборы;
- гидроакустические навигационные системы.
В настоящее время российскими и зарубежными компаниями применяются следующие методы диагностирования:
1) визуальный, с помощью подводного телеуправляемого аппарата или водолазами;
2) внутренний, с использованием системы внутритрубных снарядов;
3) гидролокационный, с помощью многолучевых эхолотов и гидролокаторов бокового обзора.
Диагностирование реализуется путем осуществления наружного контроля трубопровода, а также внутреннего контроля состояния трубопровода. Наружный контроль включает в себя обзорную гидроакустическую съемку (макросъемку) и детальный контроль трубопровода (микросъемку). Макросъемка может осуществляться с борта инспекционного судна или с помощью подводных дистанционно управляемых аппаратов. Для проведения инспекций в качестве базового оборудования используются автономные подводные аппараты. На глубинах до 300 м при малой дальности зоны обследований целесообразны аппараты типа «Гном». На глубинах до 3 000 м при необходимости большой автономии плавания целесообразны аппараты типа «Пилигрим». Оба типа аппаратов способны нести на борту все необходимые для выполнения инспекции технические средства, выгодно отличаясь стоимостью от зарубежных аналогов.
Внутренний контроль трубопровода осуществляться с помощью методов и средств внутритрубной дефектоскопии с регистрацией пространственной конфигурации трубопроводов (изгибы, смещение от расчетного положения), геометрии оболочки труб (овальность, складки), повреждений металла труб (коррозия, трещины, задиры) и сварных соединений. Контроль внутренних дефектов должен выполняться с помощью внутритрубного диагностического устройства – «диагностического поршня».
Современные требования к транспортировке определяют применение интеллектуальных систем управления, что в том числе позволяет реализовывать достигнутый уровень развития волоконно-оптических технологии.
В основе системы волоконно-оптического мониторинга, разработанного компанией Omnisens, лежит принцип измерения посредством оптического взаимодействия – вынужденное рассеяние Мандельштама-Бриллюэна. Данная система включает в себя анализатор и стандартные одномодовые волоконно-оптические сенсоры, которые обладают уникальной компактностью, высокой чувствительностью, не подвержены электромагнитному воздействию и имеют надежную, защищенную от повреждений конструкцию. Один анализатор способен контролировать непрерывный участок сенсора протяженностью до 70 км, а с использованием встроенного оптического переключателя его измерительная способность увеличивается в два раза. При использовании дополнительных промежуточных оптических усилителей дальность непрерывного измерения морской инфраструктуры может превышать 300 км.
Волоконно-оптический мониторинг позволяет проводить внутритрубную диагностику исключительно в зонах зарождения и развития дефектов, обнаруживать и определять месторасположения секций труб без поддержки грунта, вызванных эрозией или подвижками грунта. Такие системы уже нашли практическое применение в проектах мониторинга морского трубопровода нефтяной компании Statoil в Норвегии, компании Total E&P в Англии, а также проект Оогурук на Аляске для Pioneer Natural Resources Alaska.
Диагностированию морских трубопроводов в последнее время стало уделяться значительное внимание. Проведение внутритрубного диагностирования является дорогостоящей и трудоемкой задачей. Поэтому создание современных дистанционных технологий диагностирования позволяет сократить затраты на внутритрубное диагностирование.
На сегодняшний день проблема обеспечения надежности и безопасности эксплуатации, предотвращения аварий и инцидентов на морских трубопроводах является актуальной. Диагностирование осуществляет прогнозирование безопасной работы, выявление дефектов, влияющих на остаточный ресурс безопасной работы трубопровода.
Эксплуатация морского трубопровода имеет определенную специфику, которая недостаточно отражена в нормативной документации. Вопросы обеспечения безопасной эксплуатации этих трубопроводов в настоящее время решаются преимущественно на внутритрубном диагностировании. Такой принцип не соответствует современным требованиям надежности и безопасности трубопроводов. Полномасштабное выполнение задач контроля морского трубопровода в реальном времени, а также своевременное и качественное выполнение обследования технического обслуживания могут быть гарантией безопасной эксплуатации.
Необходимо формирование нормативно-правовой базы, устанавливающей мероприятия мониторинга морского трубопровода для определения его технического состояния, оценки безаварийной эксплуатации и выработки рекомендаций по проведению ремонтно-восстановительных работ.
Литература
1. Р Газпром 2-3.7-936-2015 Техническое диагностирование морских подводных трубопроводов. М: ОАО «Газпром», 2014 г. – 47 с.
2. Л.А. Якупова, Г.С. Шарнина. Анализ средств технического диагностирования морских трубопроводов. – Трубопроводный транспорт – 2018: тезисы докладов XIII Международной учебно-научно-практической конференции / редкол: Р.Н. Бахтизин, С.М. Султанмагомедов и др. – Уфа: Изд-во УГНТУ, 2018. – С. 299–301.
3. Л.А. Якупова, Г.С. Шарнина. Анализ методов диагностирования морских трубопроводов. – Трубопроводный транспорт – 2018: тезисы докладов XIII Международной учебно-научно-практической конференции / редкол: Р.Н. Бахтизин, С.М. Султанмагомедов и др. – Уфа: Изд-во УГНТУ, 2018. – С. 301–302.
