RCC Group

(Russian)

News


RCC News

Баннер 195X195

Interview

(Russian) Евгений Спиряков: «Инновации — самый выгодный бизнес

Poll

Северный широтный ход - это:
Уже проголосовало 139 человек

Маршрут ледоколов через Ледовитый океан

Дорога в Архангельск при Ломоносове

Канал, соединяющий Обскую губу и залив Красного моря

Железная дорога через северные территории России от Ямала до Балтики

Результаты
Loading ... Loading ...
Архив опросов

Freeze frame

(Russian) Зеленая революция в Сиккиме

Events

(Russian) СПЕЦИАЛИЗИРОВАННЫЕ ВЫСТАВКИ, ЯРМАРКИ, САЛОНЫ (НОЯБРЬ 2017 г. —НОЯБРЬ 2018 г.)


(Russian) СПЕЦИАЛИЗИРОВАННЫЕ ВЫСТАВКИ, ЯРМАРКИ, САЛОНЫ МАРТ 2016


Tag cloud

Main, Headings, Transport 15.09.2011

Практика строительства магистральных продуктопроводов в России

Sorry, this entry is only available in Russian. For the sake of viewer convenience, the content is shown below in the alternative language. You may click the link to switch the active language.

В России предпринимаются попытки обосновать небезопасное увеличение диаметра магистральных трубопроводов

По состоянию на 2011 год в России ресурсы легкого углеводородного сырья — этан, широкая фракция легких углеводородов (ШФЛУ), направляемые на переработку, составляют более 11 млн т. К 2030 году, согласно «Плану развития нефтегазохимии до 2030», разработанному Минэнерго, они возрастут до 31 млн т — почти в 3 раза. В странах, ведущих переработку собственного углеводородного сырья, основным способом доставки фракций к местам переработки является продуктопровод, ведь транспортировка ШФЛУ и других углеводородов с помощью трубы по крайней мере на 30 % дешевле, чем железнодорожные перевозки. Россия катастрофически отстает от развитых стран по совокупной протяженности продуктоводной системы (около 2 тыс. км в России по сравнению с 128 тыс. км в США). А мощности российских железных дорог по доставке компримированных газов на перерабатывающие предприятия давно исчерпаны. Отсутствие продуктопроводов стало, таким образом, главным и чуть ли не единственным препятствием на пути дальнейшего наращивания мощности отечественной нефтегазохимии.

Определенную роль в прекращении развития трубопроводной системы в нашей стране сыграла трагедия, произошедшая на продуктопроводе под Уфой в 1989 году. Хотя, как показали результаты работы созданной тогда правительственной комиссии, виновата была не труба сама по себе, так же как в падении самолетов виновата не идея авиаперелетов. При строительстве и эксплуатации продуктопровода в 80-х годах прошлого века были допущены грубые нарушения.
Теперь, когда в необходимости строительства артерий нефтегазохимии уже никто не сомневается, и компании приступили к проектированию трасс, на первый план выходят вопросы безопасности будущего строительства. Опыт реализации такого рода проектов в России почти утрачен, к тому же, и о существовании старой школы можно говорить с натяжкой – поскольку фактически при СССР состоялся лишь один крупномасштабный проект такого рода, и закончился этот эксперимент печально. Поэтому так важно изучать и соблюдать существующие международные требования к проектированию и строительству будущих отрезков системы, не нарушать отечественные стандарты, принятые по результатам изучения трагедии 89 года прошлого века.
Наибольший «шум» в проекты продуктопроводов последнего времени вносит желание российских поставщиков осуществлять транспорт ШФЛУ с повышенным содержанием этана. Наличие этана в смеси приводит к резкому росту давления в трубе, снижению рабочей температуры смеси, что, в свою очередь, ограничивает диаметр трубы и увеличивает толщину ее стенки. В результате компания стоит перед необходимостью строить две нитки трубопровода для транспорта определенного объема — вместо одной нитки, строительство и эксплуатация которой, на первый взгляд, существенно дешевле.
Насколько жестко ограничения заданы существующей нормативной базой в России, можно ли их обойти ради достижения экономии — этим вопросом задаются сегодня действующие компании, планирующие запуск новых участков продуктопроводов.

Трубопроводы ШФЛУ

По своему компонентному составу ШФЛУ является однородной смесью легких углеводородов, более 90 % из которых термодинамически не могут существовать при атмосферных условиях в виде жидкости. Поэтому аварийное истечение ШФЛУ из поврежденного трубопровода будет сопровождаться интенсивным и практически полным ее испарением с образованием взрывоопасных углеводородных облаков, способных перемещаться под действием ветра в приземном слое атмосферы на расстояния до нескольких километров. Поскольку само облако (смесь углеводородных паров с воздухом) не обладает выраженным токсическим эффектом воздействия на человека (как, например, аммиак, сероводород и т. п.), возникновение ущерба напрямую зависит от распределения во времени и по территории вокруг места аварийного разрыва различных потенциальных источников зажигания.
Анализ риска эксплуатации продуктопровода включает:
• прогноз ожидаемой частоты (на единицу длины в единицу времени) и причинно-следственных механизмов возникновения утечек различного масштаба по конкретным регионам прохождения трассы трубопровода;
• расчет гидродинамических процессов при двухфазном истечении ШФЛУ из трубопровода для различных вариантов нарушения его герметичности (коррозионные дефекты, трещины, разрыв на полное сечение);
• исследование влияния динамики аварийного истечения жидкости, времени обнаружения утечки и прекращения перекачки, метеорологических характеристик и региональной инфраструктуры на масштабы распространения в приземном слое атмосферы облака паров ШФЛУ и вероятность его взрывного сгорания;
• прогноз вероятности попадания в зону поражения различных реципиентов и обоснование возможного числа пострадавших среди населения при авариях на продуктопроводе. Оптимизация организационно-технических решений по снижению показателей риска.

Авария

4 июня 1989 года в Иглинском районе Башкирской АССР в 11 км от города Аша, на перегоне Аша — Улу-Теляк случилась крупнейшая в истории России и СССР железнодорожная катастрофа. В момент прохождения двух пассажирских поездов № 211 «Новосибирск-Адлер» и № 212 «Адлер-Новосибирск» произошел мощный взрыв облака легких углеводородов, образовавшегося в результате аварии на проходящем рядом трубопроводе «Сибирь—Урал—Поволжье». Погибли 575 человек (по другим данным 645), 181 из них — дети, ранены более 600.
Причиной аварии стало невыполнение требований к проектированию, монтажу и эксплуатации продуктопровода Западная Сибирь — Урало-Поволжье.
Строительство нефтепровода «Западная Сибирь — Урало-Поволжье» диаметром 720 мм и длиной 1852 км было санкционировано постановлением Совета Министров СССР № 20451 от 19 января 1981 года и поручено Миннефтепрому и Мингазстрою. Согласно постановлению, первая очередь нефтепровода должна была быть введена в строй в 1983—1984 году, но руководство Миннефтепрома приняло решение перепрофилировать уже почти готовый нефтепровод в продуктопровод. Пришлось срочно внести в первоначальный проект изменения, связанные с особыми требованиями безопасной транспортировки сжиженного газа. Техническими правилами транспортировать сжиженный газ по трубопроводам под давлением в трубах диаметром свыше 400 мм запрещено, однако при перепрофилировании на это закрыли глаза.
В ходе эксплуатации в период с 1985 по 1989 годы, до последней крупной аварии, на продуктопроводе произошло 50 крупных аварий и отказов, не приведших к человеческим жертвам.

Техническими правилами запрещено транспортировать сжиженный газ по трубам диаметром свыше 400 мм. Российские компании пытаются обойти это ограничение.

В декабре 1990 года с участием 16 проектных, изыскательных, научно-исследовательских организаций Миннефтегазпрома и других ведомств выполнено технико-экономическое обоснование (ТЭО) строительства нового продуктопровода с соблюдением технических требований к подобным системам. Трасса продуктопровода затрагивает интересы Тюменской, Свердловской, Пермской, Оренбургской, Самарской областей и республик Удмуртия, Башкортостан. Татарстан. ТЭО, созданное в 1990 году, предусматривает прокладку трасс с толщиной нитки трубопровода не выше 400 мм.

Большой трубе — отдельные СТУ?

Действующий в России СНиП 02.05.06-85 описывает требования к смесям ШФЛУ, упругость насыщенных паров которых не превышает 1,6 МПа, а диаметр трубы для таких смесей не превышает 400 мм. Строительство продуктопровода ШФЛУ диаметром более 400 мм в соответствии с тем же СНиПом возможно, но только «при обеспечении дополнительной эксплуатационной надежности».
Кроме того, при отсутствии норм для определенных технических решений в СНиПе, в соответствии с приказом Министерства регионального развития России № 36 от 01.04.2008, — необходимы разработка и согласование специальных технических условий (СТУ) на объект капитального строительства, каковым является продуктопровод ШФЛУ.
Для обеспечения требуемого уровня надежности продуктопровода можно использовать различные решения: повышение безотказности объектов за счет снижения рабочего давления (увеличение числа ниток с меньшим диаметром трубы), увеличение числа аварийных бригад и улучшение их оснащения, введения различного рода резерва, в том числе увеличение толщины стенки трубы, выбор металла с нужными прочностными характерисками и др. Конкретные технические решения по обеспечению необходимой безопасности трубопровода должны быть обязательными и включать: увеличение глубины заложения трубопровода, толщины стенки трубы и прочностных характеристик металла до уровня, исключающего возможность механических повреждений трубопровода землеройной техникой, повышение вязкостных характеристик металла с целью снижения вероятности образования «протяженных» трещин, использование современных методов диагностики герметичности трубопровода, дополнительное удаление трассы трубопровода от ряда населенных пунктов и т. д.
Все это должно быть отражено в новых СНиПах, новых технических условиях на проектирование, строительство и эксплуатацию подобных объектов.

Закон толщины и прибавочной стоимости

В рамках разработки специальных технических условий (СТУ) для создания проектной документации магистрального продуктопровода ШФЛУ необходимо разработать требования к трубам. Правильный их выбор в значительной мере зависит от регламента испытаний металла труб при низкой температуре, цель которых — определить условия производства таких труб, которые в условиях эксплуатации, например, при истечении ШФЛУ через дефектные отверстия исключали бы растрескивание стенки трубы и, соответственно, последующее аварийное вытекание жидкости.
Провести расчетную оценку минимальной температуры, возможной в условиях эксплуатации при истечении этанизированной ШФЛУ через дефектное отверстие можно численным моделированием минимальной температуры ШФЛУ при ее истечении через дефектное отверстие.
Цель такой оценки — установление условий испытаний металла трубы при отрицательных температурах и на основе их предотвращения растрескивания стенки трубы, обусловленного истечением ШФЛУ через дефектное отверстие. При этом дефектное отверстие рассматривается как некий насадок, в канале которого происходит фазовое превращение, т. е. процесс образования пара в жидкости, сопровождаемый затратой тепла, которое отнимается у жидкости в области парообразования. Соответственно, в этом месте должна снизится температура ШФЛУ.
Исследования, проведенные в институте ИПТЭР, показали, что величина локальной минимальной температуры ШФЛУ при истечении из аварийной щели зависит от температуры транспортируемой ШФЛУ: чем ниже температура транспортируемой ШФЛУ, тем ниже локальная минимальная температура ШФЛУ и, следовательно, минимальная температура стенки трубы. Заметим, что чем больше содержание этана в составе ШФЛУ, тем меньше минимальная температура.
В результате проведенных испытаний установлено, что при имеющихся минимальных температурах для требуемых смесей и (важно!) в случае увеличения рабочего диаметра трубы — необходима замена исходной марки металла труб. Подобная замена приведет к кратному увеличению стоимости проекта, и расходы на одну толстую, но «дорогую» нитку трубы превысят стоимость двух ниток, выполненных по существующим стандартам. Отход от заданных ограничений по диаметру и разработка новой технической документации в этой связи представляются нецелесообразными — в том случае, если будут приняты в расчет результаты проведенных испытаний.
Если же в силу некомпетентности руководителей компаний или по иным причинам результаты состоявшихся экспериментов не будут учтены, в России в ближайшее время могут появиться СТУ для транспорта смесей ШФЛУ, закладывающие базу новых трагедий.
Проведены работы в области сопротивления металлов низким температурам при транспорте ШФЛУ. Дальнейшие разделы СТУ также требуют исследований, результатом которых могут стать еще менее утешительные выводы.
Беглый анализ зарубежной практики в области строительства продуктопроводов показал, что страны, транспортирующие ШФЛУ на значительные расстояния, не используют при транспортировке трубы диаметром свыше 400 мм.

Продолжение следует.

Шамиль Рахматуллин, к. т. н., Центр гидравлики трубопроводного транспорта АН РБ

Комментирование закрыто.