Причины возникновения аварийных ситуаций на магистральных нефтепроводах

Панарин В.М., Горюнкова А.А., Ивановская Е.Н.
Тульский государственный университет,
Россия, г. Тула

По оценкам специалистов МЧС России, аварийность на трубопроводах с каждым годом возрастает и в ХХI век эти системы жизнеобеспечения вошли изношенными на 50-70 %. Утечки из трубопроводов приносят стране огромный экономический и экологический ущерб. Согласно Государственному докладу «О состоянии промышленной безопасности опасных производственных объектов, рационального использования и охраны недр РФ в 2006 г.» основными причинами аварий на магистральных трубопроводах в течение 2001 – 2006 гг. стали: 1. внешние воздействия – 34,3 %, (их общего количества); 2. брак при строительстве – 23,2 %; 3. наружная коррозия – 22,5 %; 4. брак при изготовлении труб и оборудования на заводах – 14,1 %; 5. ошибочные действия персонала – 3 %.

Основная причина аварий на внутрипромысловых трубопроводах – разрывы труб, вызванные внутренней коррозией. Износ внутрипромысловых трубопроводов достигает 80 %, поэтому частота их разрывов на два порядка выше, чем на магистральных, и составляет 1,5 – 2,0 разрыва на 1 км.

В настоящее время внутритрубное обследование проведено в отношении магистральных нефтепроводов, а также 65 тыс. км газопроводов из 153 тыс. км общей протяженности. При этом ремонтируется около 1,5 % опасных дефектов от общего количества обнаруженных дефектов. По данным АК «Транснефть» плотность распределения дефектов коррозии составляет 14,6 деф./км. Скорость коррозии на значительной части – 0,2 – 0,5 мм/год, но имеет место и значительно большая скорость - от 0,8 до 1,16 мм/год.

Негативное влияние трубопроводного транспорта на окружающую природную среду достаточно велико и многообразно. Наиболее существенный ущерб окружающей среде причиняется авариями на продуктопроводах. Особую опасность загрязнения окружающей природной среды представляют места пересечения трубопроводов с водными объектами. При прокладке и реконструкции трубопроводов изменяются инженерно- геологические условия, усиливаются термокарстовые процессы, образуются просадки и провалы, активизируются процессы заболачивания. В результате уничтожения естественных мест обитания и нарушения путей миграций уменьшается численность и видовой состав животного мира.

Ежегодно в России из-за физического износа и коррозии трубопроводов вытекает от 10 до 15 млн. тонн нефти из добываемых 305 млн тонн. Только от прямых потерь нефти экономический ущерб достигает в год $270 млн.

Считается, что причины аварийности - в низком качестве трубопроводов. Однако есть основания считать, что без влияния геологических особенностей в зоне аварии здесь не обходится. Дело в том, что бывает так, что аварии повторяются в одних и тех же местах.

Выявить факторы, способствующие возникновению аварийных ситуаций на трубопроводах, позволило использование нового геофизического метода - спектрально-сейсморазведочного профилирования (ССП). Спектральная сейсморазведка использует тот факт, что по акустическим свойствам земная толща представляет собой не совокупность отражающих границ, а совокупность колебательных систем. Именно этот подход и является кардинальным отличием спектральной сейсморазведки от традиционной. С помощью метода ССП оказалось возможным картирование зон тектонических нарушений и изучение их свойств.

В результате использования ССП оказалось, что породный столб, находящийся непосредственно над тектоническим нарушением, характеризуется крайне высокой нарушенностью. Будучи в нарушенном, повышенно трещиноватом состоянии, этот породный столб имеет повышенную податливость. То есть, инженерные сооружения, опирающиеся в этих зонах на грунт, будут проваливаться. Ну, а длинномерные объекты (трубопроводы), пересекающие зоны тектонических нарушений, будут в этих зонах прогибаться и провисать.

В зонах тектонических нарушений имеют место пульсации горных пород. Эти пульсации имеют планетарное происхождение и амплитуда их достигает 10 см. Наличие пульсации грунта приводит к тому, что длинномерный объект, который пересекает зону тектонического нарушения, опирается одновременно как на неподвижный, так и на пульсирующий грунт. В результате, он находится под постоянным знакопеременным насилием, что обязательно приведет к развитию сначала микро, а затем и макротрещин. Трубопроводы покрывают тысячи километров, и избежать пересечения ими зон тектонических нарушений невозможно.

Можно констатировать, что действует скрытый механизм влияния геологической ситуации на надежность работы трубопроводного транспорта. Конечно, факт приуроченности аварий на магистральных трубопроводах к тектоническим разломам объясняется не только действием современных движений земной коры. Дело в том, что тектонические разломы представляют собой ослабленные, раздробленные участки земной коры, имеющие глубину и ширину. На этих участках следует, очевидно, ожидать и максимальные деформации грунта, являющиеся следствием влияния современных движений земной коры, а также климатических (протаивание, промерзание, переувлажнение) и технологических (оттаивание мерзлого грунта вокруг нагретой трубы) факторов. Кроме того, на тектонических разломах через трещины и поры может происходить проникновение воды вглубь пород, увеличивая взаимную подвижность тектонических блоков. При этом в опасных сечениях трубопровода возникают дополнительные напряжения, которые могут исчерпать запас прочности трубопровода и вызвать его разрушение.

Список литературы

1. Государственный доклад «О состоянии промышленной безопасности опасных производственных объектов, рационального использования и охраны недр РФ в 2006 г.»

2. Сашурин А.Д. "Современная геодинамика и техногенные катастрофы." Сб. докладов международной конференции "Геомеханика в горном деле - 2002" Екатеринбург, Игд УрО РАН 19-21 ноября 2002 г, http://igd.uran.ru/geomech/ , обновление 23.02.2003.

3. http://www.newgeophys.spb.ru/ru/article/neftegaz/ 

Назад к списку