Экологическая безопасность в процессе строительства, эксплуатации нефтепровода. При строительстве либо эксплуатации парка

    Действующая сегодня система трубопроводного  транспорта начала создаваться в послевоенные годы. Учитывая, что амортизационный срок эксплуатации стальных артерий составляет 33 года, то окажется, что к 2005 году возраст более 40% нефтепроводов превысит этот срок. Средняя дальность перекачки нефти в нашей стране составляет до 1500 км. Нефть транспортируется по трубопроводам диаметром 300 – 1200 мм. С годами трубная сталь и изоляционное покрытие „стареют”, дают о себе знать заводские дефекты труб, коррозия металла.

    К числу наиболее серьезных аварий последнего времени относится прорыв нефтепровода Туймазы-Омск-Новосибирск (1996 год), во время которого в реку Белая вылилось около 1000 т нефти. Авария на насосной станции нефтепровода Самара-Лисичанск (1995 год) повлекла за собой разлив 2000 т нефти. Ежегодно в России происходит около 700 инцидентов на нефтепроводах, в основном в Западной Сибири. По данным специалистов, абсолютное большинство (89-96%) аварийных разливов нефти вызывают сильные и необратимые повреждения природных биоценозов.

    По  технике оснащения и обновлению устаревшего низкоэффективного  оборудования нефтяное машиностроение в настоящее время является наиболее отсталой отраслью. Нефтепромысловое и буровое оборудование работает в чрезвычайно тяжелых условиях, осложняемых действием на исполнительные механизмы высоких статических, динамических, знакопеременных нагрузок, присутствием абразива и агрессивной жидкости под высоким давлением. Для работы в таких условиях необходимо создавать или выбирать из числа имеющихся стали и конструкционные материалы с учетом всего перечня факторов, негативно влияющих на статическую, длительную прочность, износостойкость и коррозионную стойкость рабочих поверхностей машин и инструмента.

    Особо следует обратить внимание на проблему обновления нефтепромыслового оборудования, устаревших станков-качалок. Низкий коэффициент нефтеотдачи пласта в значительной мере определяется явно недостаточной эффективностью работы станков-качалок. Помимо сугубо теоретических аспектов в проблеме повышения нефтеотдачи большое значение имеет техническое обеспечение технологии этого процесса. При современном уровне развития насосостроения и иных перекачивающих средств могут быть найдены принципиально новые решения задачи отбора нефти из пласта с более высокой результативностью.

    Проблема  перекачивания многофазных сред всегда была в поле зрения насосостроителей, но и по сей день она остается сложной в теоретическом и практическом плане. Потребность в надежном насосном оборудовании для перемещения пенообразующих, парогазонасыщенных жидкостей имеется в целом ряде отраслей нефтедобывающей и перерабатывающей промышленности. Особенно актуален этот вопрос для подъема и транспортирования сырой нефти, которая является технической газожидкостной смесью.

    Со  всей остротой проблема отсутствия эффективного оборудования встала после открытия на северном шельфе ряда новых нефтяных месторождений с повышенным газосодержанием. Возможность транспортирования добываемых углеводородов – нефти, газа и газоконденсата – в места с более благоприятными условиями для переработки позволяет сосредоточить на промысле оборудование, необходимое лишь для добычи. Перевод переработки сырья на побережье центральную платформу или базу способствует ускорению разработки глубоких горизонтов, сложных скважин и глубоководных морских месторождений. Применительно к материковой добыче такая мера позволяет вести работы на удаленных участках, расположенных в промышленно неразвитых районах. 

3.2 Проблема экологической  безопасности нефтепроводов 

    Трубопроводные  конструкции и системы находят  широкое применение практически  во всех отраслях промышленности. Трубопроводы относятся к категории энергонапряженных объектов, отказы которых сопряжены со значительным экологическим и материальным ущербом. Многочисленные отказы на технологических трубопроводах, транспортирующих пожаровзрывоопасные продукты, ядовитые компоненты и токсичные среды, приводят к локальным и общим загрязнениям окружающей среды, создают повышенный риск возникновения опасности для персонала и населения. Таким образом, обеспечение безопасности эксплуатации трубопроводов является важнейшей задачей.

    Определяющим критерием безопасной экспуатации нефтегазопроводов является их конструктивная надежность, заключающаяся в их способности выполнять заданные функции, сохраняя свои эксплуатационные свойства в течение требуемого промежутка времени.

    Особую  остроту приобретает проблема экологической безопасности при использовании магистрального трубопроводного транспорта нефти. Отказ магистрального нефтрепровода, проявляющийся в местной потере герметичности стенки трубы, трубных деталей или в общей потере прочности в результате разрушения, приводит, как правило, к значительному экологическому ущербу с возможными непоправимыми последствиями для окружающей природной среды.

    До  настоящего времени проблема надежности магистральных нефтепроводов рассматривалась только с точки зрения формирования нормативных свойств трубопроводных конструкций по конечным эксплуатационным критериям и количественной оценке таких свойств по заданным констркуктивным и технологическим показателям. При этом основным математическим аппаратом анализа является статистическая оценка вероятностей, использующая в качастве своей информационной базы ретроспективные сведения об отказах трубопроводных конструкций.

    Однако, статистика отказов, являющаяся до настоящего времени основным источником информации для оценки надежности трубопроводов, была лишь сигналом обратной связи, дающим представление о том, насколько исходные материалы строительства, конструктивные и, реже, технологические решения обеспечивают требуемые показатели надежности. В такой методической постановке надежность трубопроводов является категорией слабоуправляемой, в большей степени формальной. Это обстоятельство привело к тому, что отраслевая наука о надежности магистральных трубопроводов исчерпала свои методологические резервы и определила круг задач, неразрешимый в рамках классических теорий и традиционных методов расчета.

    Принципиальный  выход из срздавшегося положения  заключается в реализации системного подхода к проблеме, основывающейся на комплексных решениях по оптимальному управлению качеством и надежностью трубопроводного строительства и экстлуатации. С этой точки зрения расчет и прогнозирование возможного развития технологических процессов в реальных условиях строительства и эксплуатации трубопроводов, технологическое обебспчение заданных показателей качества, специальная организация контроля и испытаний (обеспечивающих требуемые гарантии нормированных свойств), гибкая регламентация условий эксплуатации трубопроводных конструкций ( дифференцированием их по конструктивно-техническим, гидрогеологическим, метеорологическим и другим признакам) являются необходимой основой для дормирования экологически оправданного уровня конструктивной надежности магистральных нефтепроводов.

    Экологический аспект проблемы повышения конструктивной надежности магистральных нефтепроводов тесно связан с особенностями трубопроводного транспорта.

    Наибольшую  потенциальную опасность для  окружающей среды представляют магистральные нефтепроводы. Поэтому поиск эффективных путей, направленных на гарантированное обеспечение конструктивной надежности трубопроводов – весьма актуальная задача.

    Надежность  нефтепровода – это основной фактор обеспечения его безопасности для окружающей среды. Магистральный трубопровод представляет собой систему последлвательно соединенных элементов – труб, трубных деталей и арматуры. Поэтому отказ любого из них приводит к аварийным ситуациям. наибольшая вероятность отказов падает на трубы и сварные соединения, выполняемые при строительстве трубопровода. Магистральные трубопроводы являются уникальными сооружениями из-за их большого диаметра и производительности, их энергетической мощности.

    Рассматривая  проблему работоспособности и надежности трубопроводов, следует отметить уникальный характер и интенсивность взаимодействия этих сооружений с окружающей средой, протяженность прокладки в различных климатических и гидрогеологических условиях, площадь поверхности контакта с грунтом, массу транспортируемого продукта, его теплосодержание и количество вносимого тепла или холода в грунт, пересечение многих естественных и искусственных преград. Уникальность состоит в том, что трубопроводы (особенно большого диаметра) постоянно в течение своего сроа службы во всех своих частях испытывают большие внутренние напряжения, близкие к нормативным характеристикам прочности металла. Поэтому даже незначительные отклонения действительных условий от принятых за исходные в расчетах приводят систему в состояние предельного.

    Конструктивной  надежностью трубопровода является его свойство сохранять потенциальную способность выполнять заданные функции в течение требуемого промежутка времени. Указанная способность, в свою очередь, раскрывается через систему объективных критериев качества трубопровода, обусловливающих его нормативную работоспособность в режиме активного воздействия эксплуатационных факторов, в число которых входят также факторы окружающей среды. С этой точки зрения, конструктивная надежность, как свойство трубопроводной конструкции, должна удовлетворять экологическим критериям, поскольку полная или частичная утрата трубопроводом его работоспособности неизбежно сопровождается отрицательным воздействием на окружающую среду.

    Расчетные модели конструктивной надежности трубопроводов  должны строиться с учетом экологических  ограничений. Количественной мерой  таких ограничений должны быть значения предельно допустимых воздействий, оцениваемых по всем компонентам окружающей природной среды, находящимся в контакте с трубопроводом.

    Конструктивная  надежность трубопровода, как критерий его экологической безопасности, опирается на систему нормированных количественных показателей, определяющих уровень работоспособности трубопровода в реальном диапазоне эксплуатационных свойств обеспечиваемых в процессе проектирования, строительства и эксплуатации трубопровода.

    Поэтому проблему обеспечения экологической безопасности при использовании трубопроводных конструкций следует рассматривать  в контексте с вопросами формирования показателей на всех этапах надежности "жизненного цикла".

    Экологическая надежность трубопроводов – собирательное  понятие для обозначения совокупности свойств, определяющих качество функционирования объекта. Магистральный трубопровод представляет собой сложную техническую систему с восстанавливаемыми и резервированными элементами. Под экологической надежностью магистральных трубопроводов следует понимать их свойство сопротивляться анешним и внутренним нагрузкам и воздействиям, сопутствующим транспортировке продукта без нарушения герметичности при соблюдении правил эксплуатации, технического обслуживания и ремонта.

    Повышение конструктивной надежности магистральных трубопроводов во многом способствует повышению их функциональной надежности. Важность проблемы надежности магистральных трубопроводов, прежде всего, связана с возросшей ролью трубопроводного транспорта в экономике страны.

    Современные магистральные нефтепроводы качественно  изменились: выросла их энергетическая мощность, строятся они в разнообразных почвенно-климатических условиях, причем основные объемы строительства трубопроводов перемещаются в арктические и субарктические, сильно заболоченные районы Зарадной сибири и европейского севера. Увеличение диаметра трубопроводов и повышение давления транспортируемого продукта, с одной стороны, увеличивает запас кинетической энергии, способной вызывать высокие напряжения в стенках труб.

    К тому же увеличение диаметра и протяженности  нефтепроводов, прокладка их  в труднодоступных местах на Крайнем Севере, в болотах Западной Сибири привели к увеличению времени ликвидации аварий. Кроме того, с увеличением средней дальности трубопроводов, которая превысила пысячи километров, естественно повышается и вероятность отказов.

    Помимо  прямой потери продукта при авариях, недодача сырья и топлива потребителям, продолжительные остановки в  работе влекут за собой чрезвычайно большие экономические потери за пределами трубопроводной системы. Вынужденная остановка промыслов и предприятий-потребителей нефтяного сырья и топлива – может обойтись в десятки раз дороже, чем прямые потери от аварийных ситуаций в системе трубопроводного транспорта. Поэтому в связи с тем, что повышение надежности приводит и к дополнительным материальным затратам, а недооценка надежности – к большим убыткам от аварий и экологическим катастрофам, следует искать оптимальные решения.

    Проблема  надежности магистральных нефтепроводов  многопланова и в настоящее время еще не имеет четкого теоретического и методологического выражения. Не разработана оценка уровня надежности и не определены конкретные мероприятия по обеспечению ее требуемого уровня. нет систематизированных данных по расчету надежности проектируемых трубопроводов, а также удобных для практики методик расчетов погрешности результата при расчете трубопроводных систем.