О инновационном методе аварийного управления магистральными нефтепроводами

Липинский А.В., инженер, Санкт-Петербург

Как было доказано автором в работе [1], энергия любого напорного трубопровода может быть эффективно использована для автоматического аварийного управления этим трубопроводом. Как показано в работе [2], чаще всего аварии на магистральных нефтепроводах происходят из-за низкого качества металла труб, сварных швов, вследствие гидравлических ударов, и негативного влияния человеческого фактора при управлении магистральным трубопроводом. При аварии на магистральном нефтепроводе (частичном или полном разрыве трубы), это событие бывает визуально обнаружено только через промежуток времени от нескольких часов до нескольких суток. Прибытие аварийной бригады со спецтехникой требует еще больших затрат времени. За этот период последствия аварии (разлив на почве, попадание нефти в водоемы) достигают катастрофических масштабов. А материальные и финансовые затраты на ликвидацию этих последствий и ремонт трубопровода могут составить многие десятки и сотни миллионов рублей.

Автором предлагается эффективная технология управления аварийным нефтепроводом. В соответствии с этой технологией, управление является полностью автоматическим (выполняется без участия человека), не нуждается в контрольно-измерительных приборах, реле, и сложных электромеханических приводах управления линейной запорно-регулирующей арматурой. Особенно ценно, что при этом не требуется электропитание. Для реализации предлагаемой технологии имеющаяся на нефтепроводах штатная линейная запорно-регулирующая арматура (задвижки клиновые, шиберы) оборудуется специальными аварийно-запорными устройствами, в состав которых входят:

- гидроцилиндр;

- блок регулирования чувствительности устройства.

Принцип действия таких аварийно-запорных устройств достаточно прост. При аварии (нарушении целостности трубы), давление на этом участке

нефтепровода неизбежно падает. Разность между нормальным эксплуатационным и аварийным давлениями используется для управления запорным элементом штатной арматуры нефтепровода. Значение минимального аварийного падения давления в нефтепроводе регламентируется нормативным документом [3], и составляет 1,5 кг/см2. Этой величины падения давления вполне достаточно для оперативного аварийного управления разрушенным трубопроводом. Аварийно-запорное устройство при аварийном падении давления практически мгновенного срабатывает, и приводит в действие запорный элемент штатной клиновой задвижки (или шибера).

При помощи блока регулирования устанавливается необходимый для данного участка нефтепровода уровень чувствительности. Это необходимо для исключения «ложных» и случайных срабатываний устройства при небольших гидроударах, возникающих вследствие неграмотного управления нефтепроводом. Упомянутый выше гидроцилиндр под воздействием аварийного падения давления в нефтепроводе, приводит в действие запорный элемент запорно-регулирующей арматуры, и полностью перекрывает нефтепровод.

Примечательно, что при применении аварийно-запорного устройства запорный элемент штатной запорной арматуры может занимать только 2 положения:

- при нормальном эксплуатационном давлении в нефтепроводе – полностью открытое положение;

- при даже минимальном аварийном падении давления в нефтепроводе – полностью закрытое положение.

Для установки предлагаемых аварийно-запорных устройств не требуется врезка в нефтепровод. Устройство применяется как дополнение к штатной запорной арматуре. Если авария произойдет на трубопроводе, находящемся в промежутке между соседними единицами штатной запорно-регулирующей арматуры, обе задвижки (или шибера) автоматически примут полностью закрытое положение. Таким образом, аварийный (разрушенный) участок

нефтепровода будет полностью и надежно изолирован с 2х сторон. Это обеспечит минимальную потерю нефти при аварии.

Аварийно-запорные устройства обладают и другой важной функцией. При срабатывании вследствие аварии на нефтепроводе в сложных экологических условиях эти устройства (другой модификации) могут переключить поток нефти с разрушенного на запасной трубопровод. Это обеспечит бесперебойную прокачку нефти по всему нефтепроводу при любой аварии.

На основании проведенных НИР и ОКР выполнены расчеты основных

технико-экономических показателей предлагаемых приставок к

линейной запорно-регулирующей арматуре магистральных нефтепроводов.

Таблица 1. Основные технико-экономические показатели автоматических аварийно-запорных устройств

Данные в таблице соответствуют следующим условиям:

- запорная арматура - задвижки клиновые или шиберные;

- тип аварии – гильотинное разрушение трубопровода;

- период от аварии до отключения насосов минимален (3 часа) [4].

Ряд типоразмеров автоматических аварийно-запорных устройств уже выполнен в натуральную величину, и проходит лабораторные испытания*. В работе по совершенствованию аварийно-запорных устройств использованы

следующие документы: СТ ЦКБА 002-2003; СТ ЦКБА 031-2014; ГОСТ Р 55020-2012; ГОСТ 9698-86; ОСТ 26-07-2068-86

ВЫВОДЫ

1. Разработаны и изготовлены (опытные образцы) аварийно-запорных устройств, которые могут быть использованы на действующих и строящихся нефтепроводах для многократного снижения потерь нефти.

2. Применение упомянутых устройств принесет большую (до миллионов тонн в год) экономию нефти, и снижение вреда природе.

3. В современных, сложных для экономики условиях, применение упомянутых устройств может обеспечить Российской Федерации мировое технологическое лидерство в области безопасной эксплуатации нефтепроводов.

4. Устройство пригодно для обнаружения незаконных врезок в нефтепровод.

*Более детальное описание аварийно-запорного устройства и фотографии выполненных образцов не приводятся в связи с проведением испытаний и текущим патентованием заявленных способа и устройства.

ИСПОЛЬЗОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА

1. Липинский А. В. Напорные трубопроводы как энергетический ресурс. Международный журнал «ТПА», №1 (82) 2016 г., с. 72-73.

2. Липинский А. В. Результаты исследований и конструирования инновационной аварийно-отсечной арматуры для магистральных нефтепроводов. Международный журнал «ТПА», №3 (66) 2013 г., с. 42-45.

3. РД 153-39.4-114.01. Правила ликвидации аварий и повреждений на магистральных нефтепроводах.

4. ВНТП 2-86. Нормы технологического проектирования магистральных нефтепроводов.