В 1863 году Менделеев впервые предложил доставлять нефть не только в бочках, но и по трубам [1]. В 1878 году в России был построен первый нефтепровод от Баку до нефтеперерабатывающих заводов. Он имел протяженность в 10 километров и его диаметр составлял 76 миллиметров. С его помощью можно было перекачивать порядка 1280 тонн нефти в сутки. Проектировал и строил эти нефтепроводы Владимир Шухов, советский инженер, архитектор и великий изобретатель.
На сегодняшний день по территории России проходит свыше 200 тыс. км. трубопроводов, большая часть из которых имеет диаметр до 1220 мм для нефтепроводов и до 1420 мм для газопроводов. Сегодня в эксплуатации находится более 1 млн. километров промысловых, магистральных и распределительных продуктопроводов. Вся эта система покрывает 35% территории страны, на которой проживает более 60% всего населения [2].
На рисунках 1 и 2 изображены единая система газоснабжения России и схема магистральных нефтепроводов по состоянию на 2022 год. По данным компании «Газпром», за период с 1 января по 15 марта 2022 года добыча газа составила 111,5 млрд куб. м, что соответствует уровню аналогичного периода 2021 года. Поставки на внутренний рынок снизились на 5,7%, экспорт в страны дальнего зарубежья упал на 28,5% [3]. По информации «Транснефть», схема трубопроводов, по которым перекачивается нефть, имеет общую протяженность в 250 тыс. км [4].
По отметкам экспертов часть транспортной магистрали превысила нормативный срок службы и превышает отметку в 27–30 лет, который должен составлять срок в 25 лет [5]. По информации ТАСС, всемирно известному нефтепроводу «Дружба» в октябре 2022 года исполнится 58 лет [6].
Аварии и повреждения какой-либо части трубопроводной транспортной системы могу привести к серьезным последствиям, причем не только с экономической точки зрения, но и экологической [12]. Причем, очевидно, зачастую второе важнее. Основными причинами роста числа аварий при эксплуатации нефте- и газопроводов являются критический уровень износа их элементов (машин, насосов, компрессоров, трубопроводов), нарушения производственной дисциплины и технологических норм на разных этапах жизни трубопровода (сооружение, ремонт, эксплуатация и т.д.) Такие случаи, к сожалению, не редкость в реальной жизни. Безусловно, на всех заводах по переработке, промыслах и системах транспорта углеводородов есть нормативные документы, которым необходимо следовать, чтобы свести аварийность к минимуму. Одним из них является приказ Ростехнадзора от 21.12.2021, который строго указывает на требования для обеспечения безопасной эксплуатации трубопроводов:
1. Эксплуатация трубопровода разрешена только в том случае, если предприятие получило лицензию от Ростехнадзора.
2. Технические устройства, которые используются на трубопроводах, должны соответствовать требованиям, предусмотренным промышленной безопасности.
3. Предприятие должна иметь систему управления промышленной безопасностью трубопроводного транспорта.
4. Все сотрудники предприятия должны быть обучены промышленной безопасности.
5. До начала ввода трубопровода в режим эксплуатацию на предприятии должен быть разработан план ликвидации возможных аварий.
Если авария все же произошла, то в соответствии с указом Министерства энергетики РФ, план ликвидации должен включать в себя следующие действия сотрудников:
- сообщить о выходе нефти оператору нефтеперекачивающей станции (НПС) и диспетчеру работы двигатели при противодавлении (РДП);
- продублировать сообщение по телефону или рации с ближайшей НПС;
- приступить к ликвидации аварии, действуя согласно плану ликвидации аварий.
При облете трассы и обнаружении выхода нефти летный наблюдатель или бортовой оператор должны:
- сообщить через диспетчера аэропорта диспетчеру районному нефтепроводному управлению об обнаруженном месте выхода нефти;
- сделать круг над ближайшей НПС и сбросить вымпел с сообщением об обнаружении выхода нефти;
- продублировать свое сообщение диспетчеру РДП с ближайшего аэропорта;
- находиться на связи в ожидании указаний диспетчера РДП.
Все предприятия прикладывают большие усилия для максимальной защиты от всевозможных аварий и различных нештатных ситуаций. По последней опубликованной статистике от Министерства энергетики, только за 2019 год зафиксировано более 17171 случая, связанного с разливом нефти. Последний подобный случай произошел в августе 2021 году, когда на морском терминале Каспийского трубопроводного консорциума под Новороссийском произошел выход нефти из-за разрушения внутренней полости гидрокомпенсатора ВПУ-1. Согласно данным ТАСС, в результате со спутника удалось зафиксировать появление нефтяного пятна площадью почти 80 квадратных километров [7].
Следовательно, для повышения безопасности трубопроводного транспорта, нужно иметь постоянный контроль над всеми протекающими процессами во время транспортирования нефти или газа. По данным техэнергосвязи, такое возможно осуществить с помощью непрерывного дистанционного управления техническим состоянием т. к. это один из способов на постоянной основе контролировать процессы на всех участках трубопровода и оперативно реагировать на отклонения их параметров от нормативных значений. По рекомендациям по охране особо важных объектов с применением интегрированных систем безопасности идеальный подобный механизм должен обладать следующими функциями [8]:
-
Обнаружение утечек
-
Регистрацию механических воздействий
-
Высокое быстродействие и оказание необходимых действий
-
Отсутствие ложной тревоги
Обнаружение утечек является одним из самых важных качеств и достоинств этой системы [11]. За все время существования трубопроводов даже самые незначительные и трудно выявляемые утечки могли бы привести к серьезным последствиям, наподобие выбросов в окружающую среду и существенных экономических последствий. Кроме того, существует нижний предел параметров утечек, при которых они не выявляются, так как они практически не поддаются обнаружению применяемыми системами контроля. Чтобы определить техническое состояние контролируемого объекта, используют комбинированные методы диагностик, чтобы обеспечить применение всех видов физических полей и излучений, а также мониторинг с помощью автомобильного и авиационного транспорта. По данным исследований Омского государственного технического университета, итогом таких наблюдений становится определение остаточного ресурса трубопровода и принятие решения по изменению режима перекачки углеводородов по участку трубопровода [9,11,13].
Чтобы обеспечить высокую эффективность мониторинга за линейной частью, применяют комбинированные методы внутритрубного неразрушающего контроля – магнитный и ультразвуковой. Наличием двух методов, конечно же, мониторинг не ограничивается и внутри методов существуют разделения на подвиды методов, которые как раз и комбинируют между собой во время пропуска внутритрубных диагностических устройств. Например, внутритрубный снаряд с магнитной секцией и носителем ультразвуковых датчиков.
Внутритрубные контроль стал активно развиваться в 1980-е годы, когда начали появляться первые промышленные внутритрубные диагностические устройства. Вместе с потоком нефти их запускали в трубу, где они с помощью ультразвука и магнитного поля позволяли контролировать состояние трубопровода. Но самое главное за что их ценили – применение без изменения режима перекачки.
Одна из таких разработок - течеискатель АЭТ – 1МСС (Рисунок 3), с его помощью можно определить в каком месте расположился сквозной дефект или трещина. Он имеет широкое применение в болотистых районах и на переходах через естественные и искусственные препятствия. Прибор позволяет бесконтактно определить местоположение незначительного дефекта на подводном участке магистрали. Его принцип действия основан на фиксировании акустического шума, возникающего при истечении жидкости через сквозную трещину. Он может находить подобные дефекты, находящиеся в воде на глубине до 30 метров. Несмотря на то, что коррозия трубы или различного рода вмятины и истончение стенок – неизбежный результат процесса перекачки, но с помощью течеискателя можно вовремя обнаружить дефект, обеспечив своевременный ремонт.
В 1991 году, в Подмосковье, компания «Транснефть» создала Центр технической диагностики «Диаскан». Изначально предприятие закупало у иностранных партнеров все необходимые приборы для работы. Вскоре была поставлена задача начать собственное производство приборов для внутритрубной диагностики. В начале 2000-х годов был разработан и успешно опробован отечественный дефектоскоп. После успешных испытаний ультразвуковой дефектоскоп был пущен в эксплуатацию. Чтобы успешно провести диагностику достаточно последовательного пуска трех приборов. Они должны проследовать друг за другом и по очереди выполнить свою задачу.
Сегодня же это самое важное оборудование, без которого не обходится ни одно крупное предприятие. «Транснефть» обладает рядом уникальных диагностических приборов для трубопроводов совершенно разных диаметров от 150 до 1200 мм.
При обнаружении дефекта совсем не обязательно сразу вызывать аварийную службу. По словам специалистов, у каждого дефекта на трубопроводе может быть свой срок эксплуатации. Основная задача компании – максимально точно рассчитать срок возможного ремонта и дать рекомендации, чтобы бы корректно спланировать специальные работы на объекте.
Безопасность трубопроводного транспорта углеводородов и продуктов их переработки — это финансовая, экологическая и социальная задача, которая сегодня из-за своих масштабов выходит за рамки отдельных предприятий и требует незамедлительного решения. Первоочередное значение для решения этого вопроса имеет оснащение трубопроводов системами обнаружения утечек [11-13].
Безусловно, значимость трубопроводного транспорта для России определяется значительной удаленностью основных месторождений нефти и газа от потребителей, а также высокого процента экспорта продуктов в другие страны. По данным Федеральной службы государственной статистики, в настоящее время Россия обладает трубопроводной сетью, которая включает 62 тыс. км магистральных нефтепроводов и 150 тыс. км газопроводов. По нефтепроводной системе Российской Федерации перекачивается сегодня более 300 млн. т нефти. Газотранспортная система России рассчитана на 600 млрд. м3 газа [10].
Как и все виды транспорта, трубопроводный вид имеет свои достоинства и недостатки. Несмотря на низкую скорость доставки и потенциальную экологическую угрозу, относительно низкая себестоимость транспортировки грузов и возможность работы практически в любых условиях обеспечивает трубопроводному транспорту конкурентное преимущество перед другими видами доставки.
Очевиден тот факт, что трубопроводный транспорт имеет огромное преимущество перед остальными видами транспортировки. Его назначение с каждым годом расширяется, ведь этот вид транспорта может функционировать при любых погодных условиях. Поэтому необходимо постоянное совершенствование методов проектирования, строительства и эксплуатации трубопроводов с целью повышения их надёжности, эффективности и безопасности. Область их применения очень обширна: огромные территории России и стран СНГ - от центральных, хорошо освоенных, до областей, где трубопроводы практически являются одним из самых важных объектов. Следовательно, очень важно следить за безопасностью за всеми элементами конструкции трубопроводной транспортной системы, по которым осуществляется транспортировка, чтобы избежать экономических и экологических последствий.
