Представлен системный подход для оценки остаточного ресурса магистрального нефтепровода, проложенного на участках пересечения тектонических разломов и находящегося в эксплуатации средний временной период. Проведенная статистическая обработка результатов внутритрубного обследования была принята в качестве исходной базы данных для расчета параметров обнаруженных дефектов с выявлением предельных аномалий. Установленные сценарии развития дальнейших разрушений в установленных областях с привязкой к местоположению дефекта позволили определить допустимые сроки эксплуатации объекта исследования и принять решение о целесообразности проведения ремонтно-восстановительных работ в ближайшие сроки.
Система магистральных трубопроводов (МТ) Российской Федерации, обеспечивающая перекачку углеводородов на значительные расстояния, является одной из крупнейших в мире и занимает второе место по своей протяженности. Отметим, что значительный фонд характеризуется длительным сроком эксплуатации. Согласно статистическим данным [1], более 50 % имеют 20-летний период и выше, что предопределяет необходимость значительного объема работ, связанного с оценкой текущего состояния объектов с последующим принятием решений о дальнейшей эксплуатации и необходимости проведения дорогостоящего капитального ремонта.
Под оценкой текущего технического состояния МТ, согласно требованиям [2], понимают принятие решения о дальнейшей его эксплуатации на основе результатов технического диагностирования (выявление наличия отклонений от технических параметров). Комплекс диагностирующих мероприятий проводят как отдельно, так и в рамках экспертизы промышленной безопасности опасного производственного объекта, основные требования к которой регламентированы рядом нормативных документов [3-5]. При этом для МТ, находящихся в длительном периоде эксплуатации предполагается: 1) сбор, обработка и интерпретация натурных экспериментальных данных, учитывающих изменение ряда параметров МТ; 2) оценка остаточного ресурса (ОС) для обеспечения дальнейшего безопасного функционирования трубопровода с учетом параметров перекачиваемой среды и технологических режимов.
ОС регламентируется рядом нормативно-технических документов. Например, ГОСТ Р 55046-2012 [6] определяет порядок оценки ОС на основе результатов механических воздействий, путем проведения усталостных испытаний. Испытуемые образцы доводят до разрушения. Определяют их предел прочности. Рассчитывают коэффициент деформационного старения, устанавливают среднюю наработку до разрушения и наработку до проведения текущего диагностирования. На основе полученного делают заключение о применении объекта в конкретном процессе эксплуатации.
Другим документом, регламентирующим оценку ОС, является ОСТ 153-39.4-010-2002 [7]. В нем предложена типовая программа, содержащая комплекс методов неразрушающего контроля (включающий внутритрубные и наружные обследования). Однако такой подход требует существенных затрат для проведения диагностических мероприятий.
Расчет параметров ОС проводят на основе данных, опираясь на методику [7] и исходные проектные условия. Возможно использование еще одного нормативного документа. Это ГОСТ 34027-2016 [8]. В нем представлен порядок построения предельных кривых дефектов с поиском их критических размеров с привязкой к конкретному типу труб. Указанное позволяет определить проектный ресурс МТ при прогнозируемой скорости коррозии с учетом оптимального и пессимистического развития дефектов и оценить ОС МТ.
Рассмотрим вышеприведенную последовательность оценки ОС на примере эксплуатации участка магистрального нефтепровода (МН), расположенного на территории о. Сахалин и находящегося в эксплуатации длительный период – 14 лет. Продольношовный МН имеет трехслойное полиэтиленовое защитное покрытие (3 LPE) и внутреннюю антикоррозионную защиту. Особенностью МН является его местоположение в районе зоны сейсмической активности (8-10 баллов по шкале MSK-64 [9]). Исследуемый МН пересекает несколько активных тектонических разломов (рис. 1).
Основные параметры объекта исследования, согласно проектной и эксплуатационной документации, представлены в таблице 1.
Методология исследования ОС предполагает следующий алгоритм (рис. 2), в соответствии с которым принятие решения о дальнейшей эксплуатации базируется на основе действий четкой последовательности. Они направлены на получение количественных параметров ОС.
После сбора и систематизации данных об объекте на основе проектной, эксплуатационной и нормативно-технической документации, данных внутритрубных обследований (ВТО) была проведена интерпретация диагностических данных. Определены размеры аномалий с привязкой к их местоположению [11] при помощи международной системы Apache Cassandra. Подсчитывали количество секций труб и дефектов на основе данных ВТО и в соответствии с исходными задачами мониторинга текущего технического состояния. Первый этап обработки информации заключался в согласовании обнаруженных текущих сварных швов и секций по отношению к исходным данным проекта. Если кольцевые швы на текущий момент времени совпадали с результатами ранее проведенных ВТО, то им присваивали одинаковые номера (рис. 3).
На втором этапе провели сравнение обнаруженных дефектов в ходе предыдущего и текущего ВТО по месту положению, относительному расстоянию и ориентации. Это необходимо для получения информации об изменении размеров дефектов в течение указанного периода времени. В качестве примера полученных данных приведем интерпретацию дефектов А2 и А3 по результатам разных ВТО (рис.4).
Текущее обследование эксплуатируемого участка МН протяженностью 328 км проводили с использованием многоканального внутритрубного профилемера (MCC) и комбинированного магнитного инспекционного прибора (MFL). В результате было обнаружено более 30800 дефектов, значительная часть из которых интерпретирована, как «потеря металла» (рис. 5, а).
