Трубопровідний транспорт

Припинення промислової та екологічної безпеки трубопровідного транспорту вуглеводнів та продуктів їх переробки є одним із пріоритетних завдань для підприємств, що експлуатують трубопроводи. В останні роки вирішення цього завдання особливо актуальне у зв'язку з несанкціонованими підключеннями (врізками) до трубопроводів з метою розкрадання продуктів перекачування, що набувають все більших масштабів. Врізання порушують герметичність трубопроводів, скорочують термін їх експлуатації, завдають значної економічної шкоди, призводять до витоків нафти та нафтопродуктів, створюють передумови для виникнення надзвичайних екологічних ситуацій.

Якщо в 90-ті роки повідомлення про виявлені врізки в трубопроводи були поодинокими, то в 2000-х їх число стало швидко збільшуватися. У 2007р. у звіті «Ростехнагляду» зазначалося «значне зростання випадків несанкціонованого підключення до нафто- та нафтопродуктопроводів з метою розкрадання продукту, що транспортується».

За повідомленням глави МВС України Рашида Нургалієва 18 травня 2009р. в Єкатеринбурзі на першій нараді міністрів внутрішніх справ та громадської безпеки держав - членів ШОС «Злободенні продовжують залишатися питання захисту нафтопроводів від несанкціонованого доступу. Збитки лише провідних українських нафтовидобувних компаній від розкрадань та вандалізму щодня сягають кількох сотень тисяч доларів».

З прогнозу МНС України надзвичайної обстановки України в 2010 році: «Кількість надзвичайних ситуацій на магістральному трубопровідному транспорті (нафто-, газо–продуктопроводи) прогнозується вище за рівень 2009 року. У 2010 році прогнозується збільшення кількості випадків забруднення водних об'єктів та ґрунту нафтопродуктами. Цьому сприяють високий рівеньзносу обладнання перекачування, переробки нафти та нафтопродуктів, значний обсяг перевезень нафти та нафтопродуктів різними видами транспорту, а також безперервні випадки розкрадання нафти шляхом несанкціонованих врізок у нафтопроводи».

На деяких ділянках трубопроводів несанкціоновані врізки виготовлені кожні 5-10 км. Наприклад, на території Іркутської області протягом 2007 та 2008 років було виявлено 159 несанкціонованих врізок[1]. Для оцінки обсягів розкрадань із трубопроводів компанії часто використовують дані про кількість виявлених врізок. У той же час, така статистика не відображає реальної ситуації, оскільки не враховує вдосконалення методів несанкціонованих підключень та зниження ефективності їх пошуку. Якщо кілька років тому розкрадання здійснювалися безпосередньо з кранів, встановлених на трубопроводах, то останні роки врізання виконуються, як правило, з відводами, що мають протяжність до кількох кілометрів, які значно складніше виявити. Так, запуск Інфразвукової системи моніторингу трубопроводів, розробленої ТОВ НВФ «ТОРІ», на декількох ділянках трубопроводів у 2008р. показав, що кількість раніше виявлених на цих ділянках несанкціонованих підключень становить лише близько 10 % діючих врізок, які система зареєструвала. Таким чином, якщо провести аналогію між врізками та нелегальними міні-НПЗ, про які повідомлялося на нараді у м. Омську, то кількість останніх може становити не 116, а близько 1160. При цьому відбудеться корекція у бік збільшення та «частки на внутрішньому ринку» сірих "нафтопродуктів".

Збитки від несанкціонованих підключень складаються із вартості викраденого продукту та витрат на відновлення пошкоджених ділянок трубопроводів, ліквідаціюрозливів. Причому останні, як правило, у десятки разів перевищують перші[3]. За даними Росстату доходи від експорту нафти з України в 2009р. склали 93,49 млрд дол. Оскільки 93% нафти, що видобувається в Україні за даними ВАТ «АК «Транснафта», перекачується магістральними нафтопроводами, то 10%-15% втрат через нелегальні міні-НПЗ склали 2009р. від 8,7 до 13 млрд дол. Оцінка збитків другого типу у 2009р. з урахуванням даних[3]відповідно дає значення від 87 до 130 млрд дол. або за курсом 30 руб/дол. від 2,6 до 3,9 трильйона рублів. При цьому вона не враховує збитків від екологічних катастроф із розливами нафти та нафтопродуктів, збільшення частки «сірих» нафтопродуктів через коригування числа нелегальних міні-НПЗ, а також витрати на запуск на магістральних нафтопроводах неефективних систем виявлення витоків. Якщо 2,6 - 3,9 трильйона рублів були використані повною мірою для відновлення магістральних нафтопроводів у місцях несанкціонованих врізок у 2009 р., їх доведеться витрачати у майбутньому. Фактично це оцінка зниження технічного стану магістральних нафтопроводів та вартості втраченої сировини у 2009 р., яка корелює з прогнозом МНС України надзвичайної обстановки на магістральному трубопровідному транспорті у 2010 році, наведеному вище.

Використання на магістральних нафтопроводах ефективних систем виявлення витоків дозволило б виключити збитки, що розглядаються.

Огляд відомих методів та створених на їх основі СОУ наведено у[2].

Більшість встановлених на українських магістральних нафтопроводах та нафтопродуктопроводах СОУ працює на принципі вимірювання витрати та тиску чи реєстрації хвиль тиску. Такі системи виявляють витоку з інтенсивністю близько 1% від продуктивності трубопроводу табільше, що розвиваються за відносно короткий час (кілька секунд). Для магістрального нафтопроводу з продуктивністю 10000 куб.м/годину ця межа чутливості становить 100 куб.м/година або2400 тис. літрівна добу (40 залізничних цистерн). Як видно, при такій чутливості ні про яку реєстрацію витоків через несанкціоновані врізання не може бути мови. Такі системи не реєструють навіть великих аварій. Магістральні нафтопроводи не захищені від підключення до них через несанкціоновані врізання нелегальних міні-НПЗ, які постійно споживають для переробки нафту з інтенсивністю для кожної з врізок не більше 40 ж/д цистерн на добу.

Витік з магістрального нафтопроводу в Укаїни на Чорному, Балтійському, Каспійському морях, на річках з інтенсивністю нижче за поріг чутливості може призвести до катастрофічних наслідків, оскільки такий витік буде виявлений випадково і через невизначений час.

Незважаючи на таку загрозу і сьогодні нафтопроводи, що будуються і діють (трубопровідна система «Східний Сибір - Тихий океан» (ВСТО), Балтійська трубопровідна система - 2 (БТС-2) та інші) на ділянках із загальною протяжністю близько 10 тисяч кілометрів продовжують оснащуватися неефективними системами виявлення витоків. Зокрема, як повідомлялося на сайті компанії ВАТ "АК "Транснафта", "Магістральний нафтопровід ВСТО оснащується комбінованою системою виявлення витоків". Характеристики цієї системи наведені нижче в таблиці 1. Інші модифікації СОУ, що використовуються на магістральних нафтопроводах, також працюють на принципі вимірювання витрати та тиску або реєстрації хвиль тиску і забезпечують чутливість, близьку до зазначеної в таблиці 1 для комбінованої СОУ. Чутливість таких систем обмежена шумом,насосними станціями, що генеруються в нафтопроводі, що не дозволяє їм подолати поріг, який становить близько 1 % від продуктивності перекачування. В результаті навіть великі аварії з розливом нафти з магістральних нафтопроводів з інтенсивністю нижче 109 м3/год не реєструються.

№	Найменування системи	Чутливість до витоків, куб.	Точність визначення координат,
Комбінована система виявлення витоків*	від 1000 до 5000
Інфразвукова система моніторингу трубопроводів**	0,36***

Аналіз показує, що оптоволоконні системи мають низку технічних обмежень, які дозволяють ефективно вирішувати завдання виявлення витоків і охорони трубопроводів. Зупинимося на цьому детальніше.

Перспективи використання оптоволоконних систем, які за принципом роботи належать до акустичних, можна оцінити з аналізу історії створення останніх. Перші акустичні системи були розроблені близько тридцяти років тому і досі не знайшли широкого застосування на трубопроводах. Основні недоліки даних систем: обмеження чутливості акустичним шумом, встановлення на трубопроводі великої кількості датчиків і, як наслідок, висока вартість монтажу та обслуговування. В оптоволоконних системах відсутня необхідність монтажу датчиків, в той же час вони більшою мірою схильні до впливу акустичного шуму. Більшість несанкціонованих врізок виготовляється поблизу автошляхів через зручність розкрадання з використанням автотранспорту. Оптоволоконні системи не працюють поблизу автошляхів через високий рівень шуму автотранспорту. Більш того, шум дозволяє маскувати виготовлення врізок. Таким чином, тутне вирішується ефективно завдання охорони трубопроводу: контролю під'їзду транспорту, копки ґрунту, зачистки трубопроводу, свердління, зварювальних робіт, виготовлення врізання, відбору продукту.

Оптоволоконний кабель уразливий: його ушкодження в одній точці виводить з ладу систему на значній ділянці, як правило, між станціями обробки сигналів (близько 100 км) або до місця пориву. Ушкодження можуть бути як природні через рух грунту, так і кримінальні з метою виготовлення врізок. Розрив оптоволоконного кабелю поблизу автошляхів маскується шумом автотранспорту. Крім цього, порвати кабель можна практично в будь-якому місці на трубопроводі, оскільки час, необхідний для його розтину, менше часу прибуття охорони. Ремонт трубопроводу потребує відновлення оптоволоконного кабелю, у результаті з'являються стики. Згасання сигналів у стиках призводить до незворотного зниження чутливості оптоволоконних систем.

Розглянемо можливості оптоволоконних систем завдання реєстрації витоків. Витікання через несанкціоновані врізання такі системи не реєструють, оскільки крани на врізках з відводами розташовані осторонь зони чутливості оптоволоконного кабелю, прокладеного поруч із трубопроводом, а в точці підключення до трубопроводу акустичний шум відсутній через малий перепад тиску. При реєстрації витоків аварійного характеру на найбільш відповідальних місцях - перетинах трубопроводів з річками шум води обмежує чутливість оптоволоконної системи, невелика різниця температур нафти та води часто недостатня для реєстрації. До того ж, річка може повністю виключити контакт оптоволоконного кабелю з нафтою, що випливає, а висока теплоємність води призводить до швидкого вирівнювання температур. Близька ситуація виникає і привитоку продукту перекачування в ґрунт. Як видно, зареєструвати слабкий аварійний витік за допомогою оптоволоконної системи не просто.

Таким чином, ефективність оптоволоконних систем низька при реєстрації витоків та охороні трубопроводу, до того ж вона знижується зі збільшенням його протяжності через перелічені обмеження. З цих причин оптоволоконні системи не здатні зупинити процес виготовлення несанкціонованих врізок. Повний список обмежень цих систем наведено вдодатку 3.

Багаторічний світовий досвід створення та експлуатації систем виявлення витоків для трубопроводів дозволяє зробити такі висновки:

Для захисту трубопроводів від несанкціонованих врізок, аварійних витоків необхідно використовувати системи виявлення витоків з високою чутливістю, які унеможливлюють неконтрольований відбір продукту перекачування, оперативно реєструють витоки, мають високу надійність.
Системи охорони, засновані на реєстрації акустичних сигналів, у тому числі оптоволоконні системи, не є ефективними для трубопроводів через фонові шуми.

Серед розроблених і експлуатованих в даний час систем найбільш переліченим вимогам відповідає Інфразвукова система моніторингу трубопроводів (ІСМТ), в якій використовується метод реєстрації інфразвукових коливань. Такі коливання, що формуються витоком, як показали дослідження, поширюються всередині трубопроводу з рідкими продуктами на відстані до кількох сотень кілометрів. Завдяки слабкому згасанню інфразвуку система виявляє витоку з трубопроводу на значній відстані від місця реєстрації з низькою інтенсивністю, яка не призводить до падіння тиску. Система реєструє механічні дії на трубопровід,має низку додаткових функцій моніторингу трубопроводу. Чутливість ІСМТ у 2007р. більш ніж у 300 разів перевищувала аналогічні характеристики систем, що використовуються на магістральних нафтопроводах, нафтопродуктопроводах (табл.1). В даний час чутливість системи підвищена по відношенню до результату 2007р. Висока надійність ІСМТ забезпечується багаторазовим апаратним та програмним дублюванням функцій: втрата працездатності частини апаратури не призводить до виходу з ладу системи, вона продовжує працювати на всіх контрольованих ділянках трубопроводу.

Чи не знайшли те, що шукали? Скористайтеся пошуком: