ОПЫТ ЭКСПЛУАТАЦИИ ТРУБОПРОВОДОВ В НЕМЕТАЛЛИЧЕСКОМ ИСПОЛНЕНИИ

Чтобы увеличить срок службы трубопроводов на объектах добычи нефти и газа, минимизировать риски отказов и снизить возросшие инвестиционные затраты на приобретение и строительство стальных трубопроводов, специалисты ООО «РИТЭК» сделали выбор в пользу применения неметаллических стеклопластиковых трубопроводов (СПТ) и гибких полимерно-армированных труб (ГПАТ). 

 В компании принята программа по реконструкции трубопроводов, отработавших свой нормативный срок экс- плуатации и находящихся в неудовлетворительном состоянии. Программа рассчитана на срок с 2020 по 2024 год. По мере замены стальных труб на неметаллические отмечается стабильное сокращение количества отказов на трубопроводах. 

  ООО «РИТЭК» выполняет функции научно-техниче- ского полигона ПАО «ЛУКОЙЛ» и специализируется на разработке, испытаниях и внедрении новых технологий для эффективной добычи нефти. Трубная продукция из неметаллических (стеклопластиковых, композитных) материалов начала применяться в ООО «РИТЭК» с 2018 года.
Причиной внедрения стеклопластиковых труб послужил рост числа отказов и аварийных инцидентов на стальных трубопроводах со сроком эксплуатации до 10 лет.
В последнее время стальные трубопроводы перестали отвечать заявленным требованиям нормативных документов по техническим и прочностным свойствам, при этом их стоимость остается высокой.
Так, при вводе трубопроводов в промышленную эксплуатацию после окончания строительно-монтаж- ных работ (СМР) первые отказы фиксировались уже через два года эксплуатации, что в свою очередь приводило к дополнительным инвестиционным и операционным затратам компании, связанным с преждевре- 

менной заменой и капитальным ремонтом трубопроводов, а также к непредвиденным затратам на ликвидацию последствий аварийных розливов в результате разгерметизации и попадания нефтесодержащей жидкости и высокоминерализованной воды на почвенный слой. При детальной проработке вопроса об увеличении срока службы парка трубопроводов технические специалисты ООО «РИТЭК» сделали выбор в пользу применения неметаллических стеклопластиковых трубопроводов и полимерно-армированных труб.
МОДЕРНИЗАЦИЯ ТРУБОПРОВОДНОГО ПАРКА ООО «РИТЭК»
Общая протяженность трубопроводов ООО «РИТЭК» в 2021 году составляла 5 810 км.
В связи с бурением, обустройством новых скважин и строительством новых нефтесборных сетей в ком- пании общая протяженность трубопроводов возрас- тает в следующей пропорции:
• в 2021 году общая протяженность трубопроводов составляла 5 810 км;
• в 2022 году – 5 825 км;
• в 2023 году – 5 835 км (ориентировочно);
• в 2024 году – 5 850 км (ориентировочно).
Согласно утвержденной Программе реконструкции трубопроводов ООО «РИТЭК» в 2020 – 2024 году пла- нируется произвести замену трубопроводов в следую- щем объеме:
• в 2020 году – 206,7 км трубопроводов (3,1% от общей протяженности), из них 134,7 км (2% от общей протяженности) трубопроводов из неметаллических материалов, 69,3 км (1,1% от общей протяженности) стальных трубопроводов;
• в 2021 году – 191,5 км трубопроводов (2,9% от общей протяженности), из них 107 км (1,6% от общей протяженности) трубопроводов из неметаллических материалов, 84,5 км (1,3% от общей протяженности) стальных трубопроводов;
• в 2022 году – 152,6 км трубопроводов (2,6% от общей протяженности), из них 108 км (1,8% от общей протяженности) трубопроводов из неметаллических материалов, 45 км (1% от общей протяженности) стальных трубопроводов;
• в 2023 году – ориентировочно 176 км трубопроводов (3% от общей протяженности), из них 109 км (1,7% от общей протяженности) трубопроводов из неметаллических материалов, 76 км (1,3% от общей протяженности) стальных трубопроводов;
• в 2024 году – ориентировочно 160 км трубопроводов (2,7% от общей протяженности), из них 100 км трубопроводов (1,7% от общей протяженности) из неметаллических материалов, 50 км (1% от общей протяженности) стальных трубопроводов с внутренним антикоррозионным покрытием.

При реализации запланированных мероприятий по замене трубопроводов в 2020-2024 годах доля трубопроводов неметаллического исполнения увеличится с 810 км (11% от общей протяженности) до 1396 км (24% от общей протяженности) (рис. 1).
ОТКАЗЫ НА СТАЛЬНЫХ ТРУБОПРОВОДАХ
Средний срок службы трубопроводов при условии применения внутреннего антикоррозионного покрытия (ВАКП) составляет 20 лет.
Как показывает статистика отказов на трубопроводном транспорте, в период с 2015 по 2018 год наблюдался рост отказов на стальных трубопроводах без ВАКП, на которых первые отказы фиксировались уже на десятом году эксплуатации. Однако с началом реализации Программы по замене трубопроводов, отработавших свой нормативный срок эксплуатации и находящихся в неудовлетворительном состоянии, на трубопроводы в антикоррозионном исполнении и трубопроводы из неметаллических материалов, отмечается стабильное снижение количества отказов в пе-риод с 2019 по 2020 год (рис. 2). 

Снижению динамики количества отказов трубопроводов способствовала 

ции трубопроводов ООО «РИТЭК» приоритет по замене отдается трубопроводам, находящимся в недопустимом техническом состоянии и отработавшим свой нормативный срок эксплуатации.

Согласно утвержденной Программе реконструкции трубопроводов ООО «РИТЭК» на 2020 – 2022 годы запланировано произвести замену трубопроводов в сле- дующем объеме:

• в 2020 году – 206,7 км трубопроводов (3,1% от общей протяженности), из них 134,7 км (2% от общей протяженности) трубопроводов из неметаллических материалов, 69,3 км (1,1% от общей протяженности) стальных трубопроводов; по Программе капитального ремонта произведена замена 3,75 км трубопроводов;

• в 2021 году – 191,5 км трубопроводов (2,9% от общей протяженности), из них 107 км (1,6% от общей протяженности) трубопроводов из неметаллических материалов, 84,5 км (1,3% от общей протяженности) стальных трубопроводов; по Программе капитального ремонта произведена замена 12,4 км трубопроводов;

• в 2022 году – 152,6 км трубопроводов (2,6% от общей протяженности), из них 108 км (1,8% от общей протяженности) трубопроводов из неметаллических материалов, 45 км (1% от общей протяженности) стальных трубопроводов; по Программе капитального ремонта запланировано выполнить замену 3,31 км трубопроводов.

  Рис. 4. Динамика объемов диагностики

  
  

В рамках реализации мероприятий по замене трубопроводов ООО «РИТЭК» согласно Программе реконструкции трубопроводов в период с 2015 по 2020 год произведена замена более 960 км трубопроводов (13,6% от общей протяженности) (рис. 3).

В период с 2021 по 2022 год запланировано выполнить замену 344 км трубопроводов (5,9% от общей протяженности). Ежегодный объем замены трубопроводов составляет не менее 2,7% от их общей протяженности.

КАПИТАЛЬНЫЙ РЕМОНТ ТРУБОПРОВОДОВ

По Программе капитального ремонта в период с 2015 по 2020 год выполнен ремонт более 135 км трубопроводов (2% от общей протяженности).

В 2021 году по Программе капитального ремонта запланировано выполнить ремонт более 13 км внутри-площадочных трубопроводов объектов подготовки нефти и газа.

В период с 2018 по 2020 год выполнена диагностика и ЭПБ более 4 400 км трубопроводов (63% от общей протяженности) (рис. 4).

В 2021 году объем проведения работ по выполнению дефектоскопии и экспертизы промышленной безопасности трубопроводов составил 1 326 км.

НЕДОСТАТКИ СТАЛЬНЫХ ТРУБОПРОВОДОВ

В целях повышения эффективности и надежности эксплуатации стальных трубопроводов и минимизации преждевременных отказов определены основные недостатки трубопроводов в металлическом исполнении:

• подверженность коррозии;

• невысокий срок эксплуатации (10-20 лет);

• дополнительные затраты на приобретение втулок

  защиты сварного стыка (при применении трубопроводов с внутренним антикоррозионным покрытием);

  
  

• трудоемкость и невысокая скорость монтажа;

• повышенная электропроводность;

• необходимость дополнительных затрат (на приобретение ингибиторов коррозии и реагентов для борьбы с АСПО, станций ЭХЗ, строительство ВЛ).

  ПРЕИМУЩЕСТВА НЕМЕТАЛЛИЧЕСКИХ ТРУБОПРОВОДОВ

  Учитывая небольшой срок эксплуатации трубопроводов в металлическом исполнении и значительные инвестиционные вложения ООО «РИТЭК» при реализации мероприятий по модернизации трубопроводного парка, специалисты компании провели работу по поиску новых материалов и технологий, позволяющих решать проблемы высокой стоимости и увеличения срока службы трубопроводов.

  Определено наиболее эффективное решение задачи за счет применения трубопроводов в неметаллическом исполнении, что в свою очередь позволит снизить стоимость монтажа трубопроводов за счет исключения сварочно-монтажных работ, отсутствия потребности в применении ингибиторов коррозии и затрат на приобретение и монтаж блоков БДР, строительства станций ЭХЗ и ВЛ.

  Кроме того, применение трубопроводов из неметаллических материалов позволит увеличить расчетный срок службы трубопроводов (более 30 лет) за счет отсутствия коррозионных процессов, а также благодаря существенному сокращению отложения парафинов, твердых осадков и солей на внутренних поверхностях труб из-за более низкого коэффициента шероховатости внутренней поверхности и низкой теплопроводности неметаллических труб по сравнению со стальными трубами.

  При сравнительном анализе скорости основных этапов строительства и стоимости материалов трубопроводов из неметаллических материалов с металлическими трубами преимущество отдается трубам из неметаллических материалов по причинам более высокой скорости монтажа и невысокой стоимости трубной продукции. Однако не рекомендуется применение стеклопластиковых труб в неустойчивых грунтах и болотистых местностях из-за возможности излома резьбово-муфтового соединения.

  При прокладке неметаллических трубопроводов в болотистых местностях и неустойчивых грунтах наибольшую эффективность показали гибкие полимерно-армированные трубы (ГПАТ).

  НОРМАТИВНАЯ БАЗА ДЛЯ ПРИМЕНЕНИЯ НЕМЕТАЛЛИЧЕСКИХ ТРУБОПРОВОДОВ

  Приказом «Росстандарта» утвержден ГОСТ Р 59411-2021 «Трубопроводы промысловые из стеклопластиковых труб. Правила проектирования и эксплуатации», ставший первым из серии стандартов, направленных на развитие применения

неметаллических труб в нефтегазовой отрасли.

Новый стандарт устанавливает требования к проектируемым, строящимся и реконструируемым промысловым трубопроводам из стеклопластиковых труб, что позволит обеспечить надежность их эксплуатации, а также безопасность для окружающей инфраструктуры и населения.

В ноябре 2021 года Приказом Росстандарта утвержден ГОСТ Р 59834-2021 «Трубы гибкие полимерно-армированные и соединительные детали к ним. Общие технические условия», ставший первым из серии стандартов, направленных на развитие применения гибких полимерных труб в нефтегазовой отрасли. Новый стандарт устанавливает требования к проектируемым, строящимся и реконструируемым промысловым трубопроводам из полимерно-армированных труб, что позволит обеспечить надежность их эксплуатации и безопасность для окружающей инфраструктуры и населения. Применение ГПАТ также позволяет полностью исключить фактор развития внутренней коррозии трубопроводов.

Таким образом, надежность промысловых трубопроводов выйдет на новый уровень и повысит рентабельность добычи нефти, особенно на месторождениях с высокой обводненностью или высокой коррозионной активностью транспортируемых сред.

СПТ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ В ООО «РИТЭК»

На объектах ООО «РИТЭК» применяются неметаллические (стеклопластиковые) трубы следующих производителей:

• ООО «Завод стеклопластиковых трубопроводов» (г. Казань);

• ООО «ФаберГлассРус» (г. Москва);
• ООО «ТрубопроводСпецСтрой» (г. Пермь)

Данная трубная продукция соответствует нормативной документации СТО ПАО «ЛУКОЙЛ» по применению и эксплуатации трубопроводов из неметаллических материалов в НГДО Группы «ЛУКОЙЛ».

ПРЕИМУЩЕСТВА И НЕДОСТАТКИ СПТ

Актуальность и экономическая целесообразность применения СПТ определяется рядом их эксплуатацион- ных особенностей по сравнению с трубами других типов:

• стеклопластики характеризуются плотностью 1750- 2100 кг/м3, при этом их прочность на растяжение ле- жит в пределах 150-350 МПа. Таким образом, стек- лопластиковые трубы сопоставимы с качественной сталью и значительно превосходят по этому пока- зателю термопластичные полимеры (ПНД, ПВХ);

Рис. 5. Протяженность системы трубопроводного транспорта ООО «РИТЭК», км

• стеклопластик обладает высокой коррозионной стойкостью, так как стекло и отвержденные термореактивные смолы (полиэфирная, эпоксидная), входящие в его состав, обладают низкой реакционной способностью. По этому показателю стеклопластик существенно превосходит черные и цветные металлы и сопоставим с нержавеющей сталью;

• стеклопластик почти не поддается горению, трудно воспламеняется, самостоятельно затухает, так как негорючее стекло составляет в массе стеклопластика значительную долю;

• стеклопластиковые трубы изготавливаются с равным запасом прочности в осевом и кольцевом на- правлениях;

• предел текучести стеклопластика близок к пределу прочности, по этой причине стеклопластиковые трубы значительно менее эластичны, чем стальные или термопластичные.

  К основным недостаткам стеклопластиковых труб можно отнести сложность оборудования, необходимо- го для их изготовления, и высокие требования к применяемому сырью для изготовления СПТ.

Кроме того, при отказе трубопровода из СПТ в процессе эксплуатации разрушению, как правило, подвергается вся трубная секция, что требует немедленного вывода трубопровода из эксплуатации для проведения замены поврежденного сегмента путем замены ремонтной вставки.

ОПЫТ ПРИМЕНЕНИЯ НЕМЕТАЛЛИЧЕСКИХ ТРУБОПРОВОДОВ В ООО «РИТЭК»

В ООО «РИТЭК» по состоянию на 01.12.2021 года (после передачи активов ТПП «РИТЭК Белоярскнефть» в ООО «ЛУКОЙЛ-Западная Сибирь) эксплуатируется 5810 км трубопроводов, на трубопроводы из неметаллических материалов (ПАТ, ПАМ, ТСК, СПТЛ) приходится 1078 км (18,5% от общей протяженности) (рис. 5).

Средний срок эксплуатации трубопроводов из неметаллических материалов в Обществе достигает 18 лет. В промышленной эксплуатации находятся трубопроводы следующих производителей: ООО «Полимак» (г. Екатеринбург); ООО «ТрубопроводСпецСтрой», ООО «ТСТ» (г. Пермь); ООО «Завод Стеклопластиковых

Труб» (г. Казань); ООО «ФаберГлассРус» (г. Москва). Широкое применение в компании нашли неметаллические трубопроводы производства ООО «ФаберГлассРус». В период с 2017 по 2021 год в ТПП «Волгограднефтегаз» заменено и введено в промышленную эксплуатацию более 470 км трубопроводов (12,6%

от парка трубопроводов ТПП «Волгограднефтегаз»). В 2022 году запланировано заменить 108 км трубо- проводов из неметаллических материалов в стекло- пластиковом исполнении (2,8% от общей протяженно-

сти трубопроводов ТПП «Волгограднефтегаз»).
С целью сокращения сроков строительства трубопроводов при реконструкции, техническом перевооружении и строительстве новых сетей сбора с исключением отвода земли на момент проведения строительномонтажных работ с использованием трубопроводов из

композитных материалов в ООО «РИТЭК» в период с 2019 по 2020 год реализованы мероприятия по строительству гибкого неметаллического выкидного трубопровода FS LP 3 750(E) Fiberspar (рис. 6) от скважины No10 до АГЗУ Южно-Красинского месторождения. Протяженность трубопровода составляет 3 993 м, внутренний диаметр – 88 мм, рабочее давление – 4 МПа. Прокладка осуществлялась методом горизонтально-направленного бурения (ГНБ) на условиях ОПР (рис. 7, 8).
В результате выполненных работ был заключен договор «под ключ» с ООО «ФаберГлассРус» на выполнение проектно-изыскательских работ (ПИР), подготовку проектно-сметной документации (ПСД) и получение положительного заключения экспертизы промышленной безопасности, а также на СМР и материалы на общую сумму 39,5 млн руб. без НДС.
Исключение отвода земли при строительстве трубопровода реализовано посредством проведения горизонтально-направленного бурения с проходкой 2000 м и последующей протяжкой гибкого трубопровода без выхода на дневную поверхность и разрушения плодородного слоя земли.
Укладка и протаскивание гибкого армированного трубопровода произведена при возврате колонны бурильных штанг с помощью крепления за фрез-расширитель с последующей стыковкой участка через 2000 м, скорость разработки ствола траншеи для прокладки гибкого трубопровода составила 450 м/сут.
СМР по выполнению ГНБ, испытанию на прочность и плотность, по обвязке с действующими коммуникациями и запуску трубопровода в эксплуатацию в пол- ном объеме были произведены в течение 13 суток.

При проведенном сравнительном анализе стоимости выполнения работ по укладке гибкого трубопровода методом ГНБ стоимость строительства гибкого композитного трубопровода бестраншейным методом прокладки на 20% выше, чем классическим методом укладки стального трубопровода (согласно удельным расценкам) в связи с высокой стоимостью гибкого трубопровода.
Однако при более детальной проработке вопроса экономической эффективности строительства трубопровода бестраншейным способом определенно следующее:
• исключена арендная плата собственникам земельных участков (ориентировочная стоимость аренды 1 гектара земли составляет 0,25 млн руб.);
• исключено негативное влияние на окружающею среду по причине исключения вскрытия плодородного слоя земли и вырубки лесных массивов;
• исключен травматизм при производстве работ;
• срок службы гибкого трубопровода из композитных материалов достигает 50 лет (срок службы стального трубопровода с внутренним и наружным покрытием – 20 лет);
• строительство 1 км гибкого трубопровода из ком-
позитных материалов занимает 8 рабочих смен (строительство 1 км стального трубопровода – 20 рабочих смен).
Таким образом, экономический эффект от реализации мероприятий по прокладке гибкого трубопровода методом ГНБ составил 5,5 млн руб. по сравнению с классическими методами строительства стального трубопровода.

ИСПЫТАНИЯ ПОЛИМЕРНОАРМИРОВАННОЙ ТРУБЫ
Для подтверждения заявленных характеристик полиэтилена повышенной термостойкости PE6PP34 (аналог полиэтилена PE-RT) и XRT70 производства Total petrochemical в ООО «РИТЭК» подготовлена и реализуется Программа испытаний полимерно-армированной трубы производства ООО «Полимак» из сырья ООО «Ставролен».

Рис. 9. Обзорная схема расположения скв. 51 Северо-Романовского м/р М 1:500

Испытания проходят на опытном участке с подземной прокладкой трубопровода из гибких полимерных труб, врезанных в действующую выкидную линию скважины No 51 Северо-Романовского месторождения ТПП «Волгограднефтегаз», на прямом участке между линейной задвижкой и входом в АГЗУ. Протяженность участка трубопровода составляет 47 м (рис. 9).
По окончании испытаний опытные образцы трубной продукции будут переданы в независимую аккредитованную лабораторию для проведения лабораторных испытаний по подтверждению заявленных характеристик трубной продукции в условиях эксплуатации на объектах ООО «РИТЭК».
Срок завершения ОПИ трубной продукции производства ООО «Полимак» – II квартал 2022 года.
ВЫВОДЫ
Учитывая опыт эксплуатации трубопроводов из неметаллических материалов, накопленный ООО «РИТЭК», а также принимая во внимание надежность указанных материалов, их относительно низкую стоимость (по сравнению с металлическими трубопроводами), необходимо продолжать промышленное применение неметаллических трубопроводов в компании.
В целях создания здоровой конкурентной среды и привлечения новой продукции необходимо проводить опытные испытания полимерно-армированных и стеклопластиковых труб от производителей, ранее не поставлявших свою продукцию на объекты ООО «РИТЭК».