Россия
Россия
Россия
Приведена историческая справка появления и выпуска неметаллических стеклопластиковых труб. Показано, что в нефтедобывающей промышленности в настоящее время стеклопластиковые трубы все больше находят свое применение по причине высокой коррозионной стойкости в агрессивных средах (пластовые воды, сырая нефть, буровые и технологические растворы) по сравнению со стальными трубами и высокой удельной прочности по сравнению с термопластичными полимерами. Проведен анализ применения трубопроводов в металлическом и неметаллическом исполнении. Рассмотрен опыт использования неметаллических труб из инновационных альтернативных материалов на месторождениях компании групп «ЛУКОЙЛ» ООО «РИТЭК» и сделан вывод об увеличении срока эксплуатации таких трубопроводов с соответствующим снижением динамики отказов. Проведен обзор применения стеклопластиковых труб на Сергинском месторождении и отмечены положительные результаты при их эксплуатации.
трубопровод, неметаллические стеклопластиковые трубы, коррозионно-стойкие трубы, коррозия
Введение
Появление и выпуск неметаллических стеклопластиковых труб стало возможным в середине 1950-х гг., когда был освоен промышленный выпуск реактопластичных связующих (прежде всего, эпоксидных смол) и стеклянных волокон. Уже тогда стали очевидными преимущества этих труб: малая масса и высокая коррозионная стойкость. Однако в указанный период завоевать какую-либо долю рынка трубной продукции не было возможным по причине низкой цены на «традиционные» трубные материалы: сталь (в т. ч. нержавеющую), медь и алюминий. В середине 1960-х гг. ситуация начала меняться. Во-первых, резко подорожали легированная сталь и алюминий. Во-вторых, начало добычи нефти на морских шельфах и в труднодоступных районах суши потребовало применения легких и коррозионностойких труб. В-третьих, технологии производства стеклопластиковых труб были усовершенствованы, а характеристики продукции улучшены. В 1980-х гг. начались эксперименты по применению стеклопластиковых труб и в СССР.
В настоящее время в нефтедобывающей промышленности стеклопластиковые трубы все больше находят свое применение по причине высокой коррозионной стойкости в агрессивных средах (пластовые воды, сырая нефть, буровые и технологические растворы) по сравнению со стальными трубами и высокой удельной прочности по сравнению с термопластичными полимерами.
Специализируясь на разработке, испытаниях и внедрении новых технологий, для эффективной добычи нефти с 2018 г. широко начала применяться трубная продукция (из стеклопластиковых) неметаллических композитных материалов на месторождениях компании групп «ЛУКОЙЛ» ООО «РИТЭК».
Причиной внедрения стеклопластиковых труб послужило ежегодное увеличение отказов и аварийных инцидентов на металлических трубопроводах со сроком эксплуатации до 10 лет. По данным Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору (Ростехнадзору), ежегодно происходит около 50–70 тыс. нарушений герметичности и разрывов труб [1]. Одна из основных причин аварий – это коррозия, 90 % отказов нефтетранспортных сетей являются следствием коррозионных повреждений [2]. Кроме этого, технические и прочностные свойства стальных трубопроводов не отвечают заявленным требованиям нормативных документов. Так, при вводе трубопроводов в промышленную эксплуатацию, после окончания строительно-монтажных работ, фиксировались первые отказы после двух лет эксплуатации, что, в свою очередь, привело к дополнительным инвестиционным и операционным затратам, а также к непредвиденным затратам по ликвидации последствий аварийных розливов [3].
При рассмотрении вопроса по увеличению срока службы парка трубопроводов, минимизации рисков увеличения количества отказов на трубопроводах и снижения возросших инвестиционных затрат на приобретение и строительство трубопроводов по обустройству объектов добычи нефти и газа, техническими специалистами был сделан выбор в пользу применения неметаллических стеклопластиковых трубопроводов.
Основными преимуществами неметаллических трубопроводов по сравнению со стальными являются:
– стойкость к коррозии (не требует дополнительной внутренней и внешней защиты от нее);
– короткие сроки по монтажу;
– не требуются сварные работы (длинные отрезки трубы без соединений и фитингов до 8 км);
– минимизация согласования землеотвода;
– сокращение затрат на строительство при санации в стальной трубопровод;
– стойкость к транспортировке агрессивных нефтяных жидкостей с высоким содержание CO2;
– низкая теплопроводность;
– улучшенные характеристики пропускной способности трубы: коэффициент шероховатости у стеклопластиковой трубы – 0,0015 (у стального трубопровода – 0,012);
– возможность повторной эксплуатации на другом объекте;
– высокая устойчивость к подвижным грунтам;
– устойчивость к ударам;
– небольшой вес трубы, что делает процесс монтажа более безопасным.
Стеклопластиковые трубы по прочности и надежности занимают лидирующие позиции среди материалов, применяемых в строительстве трубопроводного транспорта, срок службы трубопроводов из неметаллических материалов в 2 раза выше срока службы стальных трубопроводов и составляет от 40 до 50 лет.
Кроме того, стоимость смонтированных неметаллических стеклопластиковых трубопроводов ниже на 25–50 % в сравнении с трубами из стали, отсутствует необходимость в проведении сварочных и изоляционных работах, электрохимической защите и дефектоскопии.
Экологической составляющей неметаллических труб является возможность применения собственных продуктов нефтепереработки (полиэтилена, выпускаемого заводом группы «ЛУКОЙЛ» ООО «Ставролен») при производстве неметаллических трубопроводов.
Анализ применения трубопроводов в металлическом и неметаллическом исполнении
Проведем сравнительный анализ технических и трудовых ресурсов, задействованных при строительстве трубопроводов в металлическом и неметаллическом исполнении.
Строительство 2 км трубопровода в неметаллическом исполнении диаметром 100 мм
Этапы строительства:
1) разработка траншеи – 3 смены;
2) монтаж трубопровода – 3,5 смены;
3) обратная засыпка – 2 смены.
Персонал, задействованный в исполнении работ:
1) специалист по монтажу – 4 человека;
2) разнорабочий – 2 человека.
Техника, задействованная при выполнении работ:
1) тягач с полуприцепом – 1 единица;
2) экскаватор – 1 единица.
Строительство 2 км трубопровода в металлическом исполнении диаметром 100 мм
Этапы строительства:
1) разработка траншеи – 3 смены;
2) монтаж трубопровода – 15 смен;
3) обратная засыпка – 2 смены.
Персонал, задействованный в исполнении работ:
1) монтажник – 2 человека;
2) сварщик – 2 человека.
Техника, задействованная при выполнении работ:
1) тягач с полуприцепом – 1 единица;
2) экскаватор – 1 единица.
Исходя из представленного анализа можно сделать вывод, что строительство трубопроводов в металлическом исполнении более затратный и трудоемкий процесс по причине привлечения высококвалифицированных специалистов для сварочных работ и сроков реализации.
Приказами Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии (Росстандартом) в 2021 г. утверждены ГОСТ Р 59411–2021 «Трубопроводы промысловые из стеклопластиковых труб. Правила проектирования и эксплуатации», ГОСТ Р 59834–2021 «Промысловые трубопроводы. Трубы гибкие полимерные армированные и соединительные детали к ним. Общие технические условия», ставшие первыми из серии стандартов, направленных на развитие применения неметаллических труб в нефтегазовой отрасли. Введенные в действие стандарты устанавливают требования к проектируемым, строящимся и реконструируемым промысловым трубопроводам из стеклопластиковых и полимерных армированных труб, что позволит исключить риски в отказе получения отрицательного заключения проектной документации в ФАУ «Главное управление государственной экспертизы» и минимизировать риски выставления штрафных санкций от контролирующих органов.
В ООО «РИТЭК» эксплуатируется 7 060 км трубопроводов, из них доля трубопроводов из неметаллических материалов (ПАТ, ПАМ, ТСК, СПТЛ) составляет 971 км (13,7 % от общей протяженности).
ТПП «Волгограднефтегаз» – парк трубопроводов 3 779 км, из них 862 км трубопроводов из неметаллических материалов.
ТПП «ТатРИТЭКнефть» – парк трубопроводов 808,7 км, из них 70 км трубопроводов из неметаллических материалов.
ТПП «РИТЭК-Самара-Нафта» – парк трубопроводов 991,4 км, из них 35 км трубопроводов из неметаллических материалов.
Средний срок эксплуатации трубопроводов из неметаллических материалов достигает 20 лет.
В промышленной эксплуатации находятся трубопроводы следующих производителей: ЗАО «Полимак», г. Екатеринбург; ООО «Трубопроводспецстрой», г. Пермь; ООО «ТСТ», г. Пермь; ООО «Завод Стеклопластиковых Труб», г. Казань; ООО «Фабер Гласс Рус», г. Москва.
Широкое применение нашли неметаллические трубопроводы производства ООО «ФаберГлассРус». В период 2017–2020 гг. в ТПП «Волгограднефтегаз» заменено и введено в промышленную эксплуатацию более 370 км трубопроводов (10 % от всего парка трубопроводов ТПП «Волгограднефтегаз»). В 2021 г. планировалось заменить 106 км трубопроводов из неметаллических (стеклопластиковых) материалов (2,8 % от общей протяженности трубопроводов ТПП «Волгограднефтегаз»).
При реализации запланированных мероприятий по замене трубопроводов ООО «РИТЭК» в 2020–2023 гг. доля трубопроводов неметаллического исполнения увеличился с 971 км (11 % от общей протяженности) до 1 295 км (18,5 % от общей протяженности).
Опыт применения стеклопластиковых труб на Сергинском месторождении
После проведения положительных опытно-промышленных испытаний стеклопластиковых труб на Сергинском месторождении на участке от куста № 6 до куста № 7 нормализовалось рабочее давление снизилось с 31–37 до 16–18 атм при объеме перекачиваемой жидкости 182 м3/сут, обводненности w – 81,6 %, добыче нефти qн – 28 т (рис. 1) [4]. За
3 года эксплуатации участка со стеклопластиковой трубой не было ни одного отказа, давление в коллекторе нормализовалось, химические обработки не проводились.
Рис. 1. Схема района проведения работ
Fig. 1. The scheme of the area of work
Так, снижение инвестиционных затрат при строительстве стеклопластикового трубопровода составило 1,4 млн руб. относительно запроектированного металлического трубопровода, снижение операционных расходов (отказ от антикоррозионной обработки) – 300 тыс. руб (рис. 2).
Рис. 2. Сравнительный анализ применения металлических и стеклопластиковых труб:
а – инвести ционные расходы на приобретение труб;
б – операционные расходы на антикоррозионную обработку
Fig. 2. Comparative analysis of the use of metal and fiberglass pipes:
а – investment costs for the purchase of pipes;
б – operating costs for anti-corrosion treatment
Кроме этого, необходимо отметить оперативность замены участка трубопровода (опережение составило 6 месяцев относительно запланированного металлического трубопровода) в связи с тем, что компания-производитель проводила все работы, включая проектно-изыскательские, строительно-монтажные и поставку, контролируя полностью все процессы, минимизируя все риски. Таким образом, за счет оперативности замены участка трубопровода дополнительное снижение операционных расходов при строительстве трубопровода составит 3,8 млн руб. [5].
Выводы
Подводя итоги по применению трубопроводов из неметаллических материалов, фиксируется следующее:
1) снижение динамики отказов на нефтепромысловых трубопроводах;
2) отказ от антикоррозионной обработки, отсутствие воздействия высоко агрессивных жидкостей на внутреннюю поверхность;
3) минимальные трудовые ресурсы при монтаже неметаллических трубопроводов;
4) сокращение отвода земельных участков при строительстве.
5) на объектах реконструкции трубопроводов наблюдается экономия инвестиционных затрат на приобретение трубной продукции и строительно-монтажные работы по замене трубопроводов.
1. Нурмакова Ж. И., Фильчев Д. П., Мамыкин П. А. Обоснование и выбор методов диагностики морских промысловых трубопроводов // Новейшие технологии освоения месторождений углеводородного сырья и обеспечение безопасности экосистем Каспийского шельфа: материалы X Международ. науч.-практ. конф. Астрахань: Изд-во АГТУ, 2019. С. 98–100.
2. Барычев С. В., Нурмакова Ж. И. Конструкции по защите стыкового соединения труб с тепловой изоляцией и балластным покрытием при прокладке морского трубопровода // Новейшие технологии освоения месторождений углеводородного сырья и обеспечение безопасности экосистем Каспийского шельфа: материалы XI Международ. науч.-практ. конф. Астрахань: Изд-во АГТУ, 2020. С. 26–29.
3. Нурмакова Ж. И., Барычев С. В. Технологические решения по защите от внутренней коррозии подводного трубопровода от БК до МЛСП месторождения им. Ю. Корчагина // Новейшие технологии освоения месторождений углеводородного сырья и обеспечение безопасности экосистем Каспийского шельфа: материалы XI Международ. науч.-практ. конф. Астрахань: Изд-во АГТУ, 2020. С. 88–92.
4. Заключение № 140/20. Проведение исследования стеклопластиковых труб производства NOV Fiber Glass Systems L.P. после опытно-промысловых испытаний на Сергинском месторождении ТПП «РИТЭКБелоярск-нефть». Самара, 2020. 25 с.
5. Заключение экспертизы промышленной безопасности документации на техническое перевооружение опасного производственного объекта «Система промысловых трубопроводов Сергинского месторождения». Оренбург, 2019. 15 с.
