Современные проблемы и пути их решения и нормативная база отрасли трубопроводного транспорта нефти В период 1980-2000 год

Стратегической задачей сооружения подводных трубопроводов является их надежность и безопасность с целью поддержания и продления срока эксплуатации в соответствии с ресурсами месторождений.
Современные требования к качеству строительства морских и прибрежных трубопроводов, обеспечивающие их долговечность, надежность и безопасность, тесно связаны с управлением и контролем качества строительных работ. Управление качеством строительных работ должно предусматривать также безопасность уже существующих сооружений, ведь более 20 % случаев повреждений происходит во время строительства соседних линий и сооружений. Технический надзор за строительством подводных трубопроводов осуществляют представители заказчика, генподрядчика и субподрядных организаций. Основными задачами представителей технического надзора за строительством являются контроль качества выполняемых работ и установление их соответствия утвержденному проекту, рабочим чертежам, приемка скрытых работ, контроль которых становится недоступным при выполнении последующих видов работ. Нужно отметить, что качеству и управлению качеством строительства морских трубопроводов уделяется очень большое внимание. Этому способствуют постоянно обновляемые нормативные документы. В широко признанных нормативных документах по проектированию и строительству морских трубопроводов, таких как ISO 13623 и DNV OS-F101, отмечается, что система качества строительства должна удовлетворять стандартным требованиям, указанным в ISO 9000-1 и ISO 9002. В этих нормативных документах изложены методы и критерии входного контроля для достижения соответствия требованиям потребителя и улучшения обеспечения качества строительства. [Верушин, А.Ю. Совершенствование защиты трубопроводов морских нефтеотгрузочных терминалов от чрезмерно высоких давлений: автореф. дис. канд. техн. наук. Уфа.: Ин-т проблем трансп. энергоресурсов, 2010;]
Вопросы обеспечения надежной и бесперебойной работы нефтепроводов, ликвидация возможных аварийных ситуаций объясняется повышенной требовательностью к экологической безопасности объектов морского нефтепроводного транспорта и длительного срока его эксплуатации.
Системы обнаружения утечек на трубопроводах подразделяются на программные и аппаратные системы. В рамках программных систем проводится сбор данных с датчиков, которые обычно используются при эксплуатации трубопроводов (датчики давления, температуры, расхода) для обнаружения и локализации потенциальных утечек на основании программных алгоритмов. В аппаратных системах для мониторинга утечек используются датчики, не связанные с обычным процессом эксплуатации трубопроводов.
Для предупреждения образования коррозии металла на внутренней поверхности стенок трубопровода, а также удаления агрессивных компонентов (газа, воды и т.д.), очистка внутренней полости от смолисто-парафиновых отложений и посторонних сред для увеличения пропускной способности нефтепровода, а также для оценки технического состояния конструкции на Варандейском терминале активно применяются мероприятия по диагностике и очистке подводного трубопровода. Для этого используются камеры запуска и приема очистных и диагностических устройств.
Периодичность использования этого метода зависит от физико-химических показателей перекачиваемой нефти и, в основном, составляет 1 раз в 3 месяца. При долговременном простое нефти, возникающем со сложной ледовой обстановкой, когда увеличивается межтанкерный период более, чем на 3-4 дня, может возникнуть застывание нефти в трубопроводе. Для исключения застывания предусмотрена система циркуляции, которая имеет 2 основных режима: - непрерывная циркуляция с использованием теплообменников по схеме “Магистральный насос - СМЛОП - теплообменники - РВС-50000 - магистральный насос” до подхода танкера; - одноразовое вытеснение остывшей нефти из нефтепроводов разогретой нефтью из резервуара. Основным критерием для начала операции по циркуляции является приближение температуры нефти к температуре застывания (примерно 10оС – она зависит от свойств нефти). [Лурье М.В. Макаров П.С. Гидравлическая локация утечек нефтепродуктов на участке трубопровода // Транспорт и хранение нефтепродуктов: НТС. М.: ЦНИИГЭнефтехим, 1998. № 12.]
3.2 Технологии ликвидации аварий
Возможности предотвращения и ликвидации нефтяных разливов в арктических условиях недостаточно изучены и требуют разработки и применения новых специальных технологий. Технические возможности проведения работ значительно усложняются суровыми климатическими и географическими условиями, которые ограничивают использование существующих технологий сбора нефти с поверхности воды и ликвидации нефтяных разливов (таблица 1).
Необходимость разработки соответствующих технологий ликвидации разливов нефти в условиях Арктики стоит особенно остро, так как северные районы обладают меньшей устойчивостью к антропогенным воздействиям и низкой скоростью восстановления естественных экосистем. Для ликвидации аварийных разливов нефти требуется следующее оборудование:
– для обнаружения и мониторинга разливов;
– для локализации нефти;
– для сбора нефти;
– для утилизации нефтесодержащих отходов.
Для локализации нефтяных разливов на поверхности воды используют боновые заграждения. После локализации нефти ее собирают насосами или нефтесборщиками-скиммерами, а затем отправляют на утилизацию. Следует учитывать также условия, когда при разливах нефть попадает под ледяной покров и становится недоступной для ликвидации. В настоящее время технологии сбора и ликвидации нефтяных разливов в ледовых условиях ограничены и, как правило, применимы для рек. Кроме того, не всё оборудование может работать в условиях критических температур Арктики. [Разливы нефти. Проблемы, связанные с ликвидацией последствий разливов нефти в арктических морях: отчет Всемирного фонда дикой природы (WWF) / Nuka Research and Planning Group. – Осло, 2007]
Таблица 1 – Сравнительный анализ эффективности технологий ликвидации разливов нефти [Маричев А.В. Технико-технологические и организационные проблемы создания систем предупреждения и ликвидации разливов нефти в замерзающих морях – Уфа: ТРАНСТТЭК: 2005.].



3.3 Способы сбора и удаления нефти и нефтепродуктов в ледовых условиях
Технологии ликвидации нефтяных разливов в ледовых условиях основываются на имеющихся способах и методиках, применяемых в морских условиях незамерзающих морей. Для каждого конкретного объекта технологии ликвидации определяются в планах ликвидации аварийных разливов нефти (ЛАРН), разрабатываемых организацией, ответственной за возникновение аварийных ситуаций.
Для сбора нефти из-подо льда в проточных водоемах существует несколько способов. Так, способ локализации нефтяного пятна с помощью боновых заграждений выше пятна разлива нефти во льду предусматривает выполнение проруби, у которой устанавливаются лебедки. Ниже пятна разлива поперек реки прорубается вторая прорубь. Нефтесборный узел соединяется с тросами на барабанах у первой проруби, опускается под лед и путем его прижима к поверхности льда с помощью закачки в его надувные оболочки воздуха перемещается от первой проруби ко второй. Данное решение может быть использовано только для сбора нефти из-подо льда в проточных водоемах (реках) и при наличии на внутренней (нижней) поверхности льда выраженной шероховатости имеет низкую эффективность.
Известна технология сбора разлитой нефти из-под ледяного покрова проточных водоемов , которая предполагает выполнение в ледяном покрове прорезей выше разлива, установку в них перпендикулярно водному потоку заграждений и последующий сбор нефти из прилегающих к заграждениям зон. В качестве заграждений используются эластичные полые оболочки с утяжелением по нижним краям. Данная технология имеет ограниченную эффективность и применима только в проточных водоёмах.
Другой способ для проточных водоемов предполагает вскрытие ледяного покрова таким образом, чтобы кромка льда образовывала либо встречный течению реки клин, либо острый угол с одним из ее берегов. Сбор нефти осуществляется в прибрежной зоне в специально установленные накопители, дно которых имеет обратный от водоема уклон. Сообщение между водоемом и накопителями обеспечивают через трубопроводы. Через один нефть собирают из прибрежной зоны, а с помощью другого в накопитель подается вода для поддержания постоянного уровня жидкостей в нем. После кристаллизации льда на границе раздела жидкостей нефть собирают с поверхности льда. Технология не может быть использована в открытых водоемах, если разлив нефти произошел на достаточно большом расстоянии от берега.
Существует способ сбора нефти или нефтепродуктов из-под ледяного покрова рек и ручьев, согласно которому перпендикулярно течению реки во льду выполняется прорубь. В нее опускается и фиксируется подо льдом надувное заграждение в виде замкнутого треугольного контура (нефтеприёмник). В сам контур, а также в его зону контакта с пятном разлива в качестве рабочего агента закачивают горячий воздух, затем загрязнение удаляется из треугольного контура. После удаления нефти подача рабочего агента прекращается, воздух из надувного контура частично удаляется, а контур перемещают ниже по течению реки и осуществляют подкачку в него воздуха. Затем возобновляется подача рабочего агента, и нефть удаляется из оконтуренной зоны. Способ предусматривает также использование устройства с лебедками для установки в прорубь надувного заграждения, шланги для подачи горячего воздуха в надувное заграждение и для откачки из нефтеприёмника загрязняющих веществ. Способ также применим в проточных водоемах [Способ сбора нефти или нефтепродукта из-под ледяного покрова проточного водоема, преимущественно реки, и устройство для его осуществления / Б.В. Самойлов, С.П. Зайцев, А.П. Некрасова, В.Я. Горская // Пат. 210712 РФ: опубл. 20.03.1998.].
В арктических условиях в задачу ликвидации нефтяных разливов входит поиск эффективного решения, позволяющего осуществлять сбор и удаление в морских условиях из-под ледяного покрова нефти или нефтепродуктов как в проточных, так и непроточных условиях.
С участием авторов было разработано решение, благодаря которому возможна реализация поставленной задачи. На загрязнённом участке водоёма (рисунок) в ледяном покрове 1 бурят скважину 2 и на поверхности льда 1, непосредственно в зоне разлива нефти, размещают комплект специального оборудования 7—15 для реализации способа. Под ледяной покров 1 устанавливают полую эластичную оболочку 3, оснащённую по контуру надувным ограждением 4. Затем в полости оболочки 3 и ограждения 4 с использованием специального оборудования закачивают горячий воз- дух, а в зону контакта оболочки 3 с загрязняющими веществами 5 – рабочий агент 6. В качестве агента 6 следует применять лёгкую нефть или нефтепродукты, нагретые на 15 °С ниже температуры вспышки. Повышение плотности контакта льда 1 с нагретым рабочим агентом 6 за счёт подъёмной силы оболочки 3 и ограждения 4, растворяющей способности горячей нефти или нефтепродуктов положительно отражается на эффективности сбора загрязняющих веществ 5 из-под ледяного покрова 1. Сбор жидких углеводородов из водоёма предусматривает применение оборудования, включающего лебедку 7 для спускоподъёмных операций, компрессор 8, вакуум-насос 9 и шланги 10 для подачи в полую оболочку 3 горячего воздуха и удаления из-подо льда загрязняющих веществ по шлангу 11 в накопительную ёмкость 12. Оборудование дополнено тележкой 13 для перемещения по ледяному покрову 1 противоаварийного оборудования, оснащено нагнетательным насосом 14 и шлангами 15 для закачки под загрязнённый участок ледяного покрова нагретой лёгкой нефти или нефтепродуктов. После завершения на участке работ по сбору из-под ледяного покрова нефти (нефтепродуктов) на прилегающем к нему участке в ледяном покрове 1 бурят следующую скважину 2 и проводят аналогичные операции для удаления из-под ледяного покрова 1 загрязняющих веществ 5.
По сравнению с аналогами данное решение отличается следующими признаками:
( бурение во льду скважин и установку в них полой оболочки осуществляют непосредственно в зоне разлива нефти;
( в качестве рабочего агента, закачиваемого в зону контакта оболочки с загрязнённым участком льда, используют лёгкую нефть или нефтепродукты, нагретые на 15 °С ниже температуры вспышки;
( оборудование снабжено тележкой для перемещения по льду противоаварийного оборудования;
( оборудование включает нагнетательный насос и шланги для закачки под загрязнённый участок льда нагретой нефти;
( проведение сбора нефти или нефтепродуктов из-под ледяного покрова как в проточных, так и непроточных водоемах;
( снижение затрат на очистку загрязнённого льда;
( удаление из водоёмов низко- и высоковязких загрязняющих веществ. Применение данной технологии позволит на 30...45 % снизить сроки и затраты на ликвидацию последствий аварий при разливах нефти (нефтепродуктов) под ледяной покров внутренних водоёмов или участков морских акваторий. Предлагаемый способ и специальное оборудование для сбора нефти из-под ледяного покрова в морских ледовых условиях могут быть успешно использованы для сбора и удаления разливов нефти, нефтепродуктов из-под ледяного покрова как в проточных, так и непроточных водоёмах. Способ позволяет повысить эффективность противоаварийных работ и при оптимальных затратах обеспечить сбор, удаление нефти из водоёма при наличии на его поверхности ледяного покрова [Разливы нефти. Проблемы, связанные с ликвидацией последствий разливов нефти в арктических морях: отчет Всемирного фонда дикой природы (WWF) / Nuka Research and Planning Group. – Осло, 2007].

Рисунок 5 – Схема технологии сбора нефти из-под ледяного покрова:
1 – ледяной покров, 2 – скважина, 3 – эластичная оболочка, 4 – надувное ограждение, 5 – загрязняющее вещество (нефть, нефтепродукты), 6 – рабочий агент, 7 – грузоподъемное оборудование, 8 – компрессор, 9 – вакуумный насос, 10 – шланги для подачи и откачки из оболочки и надувного ограждения воздуха, 11 – шланги для откачки нефти, 12 – накопительная емкость для нефти, 13 – транспортное оборудование, 14 - нагнетательный насос, 15 – шланги для закачки рабочего агента.
4. ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В работе проведен анализ состояния современного трубопроводного транспорта на территории Сибири, включающий постановку проблемы сооружения магистральных трубопроводов на вечномерзлых грунтах в условиях изменения климата c достаточным уровнем надежности, изучение его современной инфраструктуры, рассмотрение экологических аспектов транспортирования углеводородов и экономической обстановки в нефтегазовом комплексе.
Как видно из всего выше сказанного, динамически развивающаяся отрасль и суровые климатические условия региона требуют применения высокотехнологичных решений, использования последних достижений науки и техники, повышения научно-технического потенциала проектировочных и строительных организаций.