Вопросы мониторинга стресс-коррозионных процессов внутрипромысловых трубопроводов в сложных условиях

Автор(ы) публикации
Название периодического издания
Год публикации
Номер
4
Страницы
196–211
Аннотация

Основной целью статьи является повышение надежности внутрипромысловой трубопроводной инфраструктуры на базе раннего диагностирования критических стресс-коррозионных проявлений в металле труб уникальным отечественным методом магнитной томографии (МТМ). Метод магнитной томографии успешно внедрен в техническую практику диагностики ферримагнитных трубопроводов на суше и на море в 27-и странах мира. Общая протяженность внутрипромысловых трубопроводов в России превышает 0,35 миллионов км. Металл внутрипромысловой трубопроводной инфраструктуры контролируется либо по факту аварии или выборочно. Объем выборочного контроля не превышает 2 % от общей протяженности трубопроводов. Назрела необходимость внесения в Технический Регламент по безопасности трубопроводного транспорта поправки о том, что металл всех трубопроводов, включая внутрипромысловый, необходимо контролировать, а качество контроля трубопроводов необходимо декларировать и проверять. Проведен анализ традиционных способов мониторинга трубопроводов, таких как, акустический метод неразрушающего контроля Эхо; распределенные системы контроля с оптоволоконным кабелем вдоль оси объектов; и прямые измерения при периодических обследованиях поверхности металла в ходе осмотров обходчиками трубопроводов. В статье рассмотрен метод магнитной томографии в рамках методологии риск-ориентированной диагностики (Risk Based Inspection), предлагающего включение регистрации реальных механических напряжений, стресс - коррозионных процессов в систему оценки надежности трубопроводов по критерию перехода в предельное состояние на основе регистрации степени концентрации напряжений или превышения локальных нагрузок. На сегодняшний день в системе мониторинга технического состояния трубопроводов решено множество проблем. Однако обеспечение надежности внутрипромысловых трубопроводов в сложных условиях эксплуатации на поздней стадии разработки остается актуальной задачей. 
Ключевые слова: стресс-коррозионные процессы, внутрипромысловый нефте- и газопровод; диагностирование нефте- и газопроводов; метод магнитной томографии; Виллари-эффект; коррозия; коррозионное растрескивание под напряжением; биокоррозия, охрупчивание металла; внутритрубная инспекция; напряженно-деформированное состояние; роботизированные комплексы; мультикоптер; водные переходы.

Статья подготовлена по результатам работ, выполненных в рамках Программы государственных академий наук на 2013 - 2020 годы. Раздел 9 Науки о Земле; направления фундаментальных исследований: 131. Геология месторождений углеводородного сырья, фундаментальные проблемы геологии и геохимии нефти и газа, научные основы формирования сырьевой базы традиционных и нетрадиционных источников углеводородного сырья и 132 Комплексное освоение и сохранение недр Земли, инновационные процессы разработки месторождений полезных ископаемых и глубокой переработки минерального сырья, в рамках государственного задания по темам Фундаментальный базис инновационных технологий нефтяной и газовой промышленности, № АААА-А16-116031750016-3

Abstract

The main purpose of the article is to improve the reliability of the in -field pipeline infrastructure on the basis of the early diagnosis of critical stress - corrosion manifestations in the metal of the pipe by the unique domestic method of magnetic tomography (MTM). The method of magnetic tomography has been successfully implemented into the technical practice of diagnosing ferrimagnetic pipelines on land and at sea in 27 countries of the world. The total length of infield pipelines in Russia exceeds 0.35 million km. The metal of the infield pipeline infrastructure is monitored either upon the accident or selectively. The volume of sampling control does not exceed 2% of the total length of pipelines. There is a need to amend the Technical Regulations for the Safety of Pipeline Transport to the effect that the metal of all pipelines, including intra-field, must be monitored, and the quality of control of pipelines must be declared and checked. The analysis of the traditional methods of the monitoring pipelines, such as the acoustic method of non-destructive testing "Echo"; distributed control systems with fiber optic cable along the object axis; and direct measurements during periodic surveys of the metal surface during inspections by pipeline walkers. The article describes the method of magnetic tomography in the framework of the Risk Based Inspection, which proposes the inclusion of the registration of real mechanical stresses, stress-corrosion processes in the system of assessing the reliability of pipelines by the criterion of transition to the limiting state based on the registration of the degree of stress concentration or local loads. To date, many problems have been solved in the system for monitoring the technical condition of in-field pipelines. However, ensuring the reliability of in-field pipelines in difficult operating conditions at a late stage of development remains an urgent task.
Keywords: stress-corrosion processes; in - field oil and gas pipeline; diagnostics of oil and gas pipelines; magnetic tomography method; Villari effect; corrosion; stress corrosion cracking; biocorrosion; metal embrittlement; in-line inspection; stress-strain state; robotic systems; multikopter; water transitions.

The article is prepared based on the results of the work carried out within the framework of the Program of the State Academies of Sciences for 2013-2020. Section 9 "Earth Sciences"; directions of fundamental research: 131. "Geology of hydrocarbon fields, fundamental problems of geology and geochemistry of oil and gas, scientific foundations for the formation of a raw materials base for traditional and non-traditional sources of hydrocarbon raw materials" and 132. "Integrated development and conservation of the Earth's interior, innovative development of mineral fields and deep processing of mineral raw materials ", within the framework of the projects "The Fundamental Basis of Innovative Technologies in the Oil and Gas Industry ", No. AAAA A16-116031750016-3.

Литература

1. Абукова Л.А., Дмитриевский А.Н., Еремин Н.А., Черников А.Д. Цифровая модернизация нефтегазовой отрасли: состояние и тренды. // Датчики и системы. 2017. №11. с.13-19.
2. Камаева С.С., Еремин Н.А. Риск-ориентированный подход к обеспечению безопасности газопроводов с применением бесконтактных технологий технического диагностирования // Нефть. Газ. Новации. 2017. № 9. С. 75-82.
3. РД 102-008-2002 Инструкция по диагностике технического состояния трубопроводов бесконтактным магнитометрическим методом, утв. Госгортехнадзор РФ Письмо № 10-03/1181 от 10.12.2002 г. М.: Изд АО ВНИИСТ, Минэнерго, 2003. – 52 С.
4. Камаева С.С., Никонов А.И., Горошевский В.П., Белотелов В.Н. Особенности диагностики трубопроводов комплексом дистанционных методов на основе линеаментного анализа и магнитной томографии //Оборудование и технологии для нефтегазового комплекса. – 2016.- № 6. – с.54-60.
5. Воробьев Я.В., Волгина Н.И., Хуснутдинов Л.А., Камаева С.С. Использование ферромагнитных свойств металла для диагностирования технического состояния и прогнозирования ресурса стальных трубопроводов // Технология металлов. – 2010. – № 1. – С. 46–49.
6. Колесников И.С., Горошевский В.П., Камаева С.С. Управление надежностью трубопроводов, не подлежащих внутритрубному инспектированию // В мире неразрушающего контроля. – М.: Изд. дом "Спектр". – 2014. – № 3 (65). –С. 60–64.
7. Камаева С.С., Горошевский В.П., Колесников И.С., Ивлев Л.Е. Магнитная томография для "нулевой инспекции" вновь построенного газопровода // Нефтегаз.ru. – 2015. – № 3. – С. 50–51.
8. Камаева С.С., Горошевский В.П., Колесников И.С., Ивлев Л.Е. Магнитная томография: целостность трубопроводов, для которых невозможно внутритрубное диагностирование // Нефтегаз.ru. – 2015. – № 9. – С. 39–41.
9. Aqua MTM (Magnetic Tomography Method) - Spotlight on Arctic Technology Conference ATC -2012. – Houston, USA. - December, - 2012, P. 3 – 5.
10. Способ прогнозирования местоположения течей трубопровода Автор: Белов Е.М. Патент РФ № 2062394 Дата публикации: 1996.06.20, № заявки: (RU): 93030278/06, Дата подачи заявки: 1993.06.01; Заявитель: Акционерное общество "Черногорнефть" Патентообладатель: АО "Черногорнефть".
11. Камаева С.С. Локальные коррозионные явления, сопряженные с воздействием микроорганизмов // Обз. информ. Сер. Защита от коррозии оборудования в газовой промышленности.- М.: ООО ИРЦ Газпром, 1999, 39 с.
12. Абукова Л.А., Дмитриевский А.Н., Еремин Н.А., Михайлов Н.Н. Цифровая модернизация газового комплекса //Доклады заседания секции Добыча газа и газового конденсата Научно-технического совета ПАО Газпром (г. Светлогорск, 22-26 мая 2017 года), "Актуальные вопросы разработки и внедрения малолюдных (удаленных) технологий добычи и подготовки газа на месторождениях ПАО Газпром, М., ОАО Газпром автоматизация, 2017, с.9-20.
13. Дмитриевский А.Н., Еремин Н.А. Современная НТР и смена парадигмы освоения углеводородных ресурсов // Проблемы экономики и управления нефтегазовым комплексом, 2015. № 6. С. 10-16.
14. Дмитриевский А.Н., Мартынов В.Г., Абукова Л.А., Еремин Н.А. Цифровизация и интеллектуализация нефтегазовых месторождений // Автоматизация и IT в нефтегазовой области. – 2016., № 2 (24),с. 13–19.
15. Дмитриевский А.Н., Еремин Н.А. Инновационный потенциал умных нефтегазовых технологий. // Геология, геофизика и разработка нефтяных и газовых месторождений, 2016, №1, с.4-9.
16. Еремин Н.А., Дмитриевский А.Н., Тихомиров Л.И. Настоящее и будущее интеллектуальных месторождений. // Нефть. Газ. Новации. – 2015. – № 12. – С. 44–49.
17. Еремин Ал. Н., Еремин Н.А. Современное состояние и перспективы развития интеллектуальных скважин. // Нефть. Газ. Новации. – 2015. – № 12. – С. 50–53.
18. Еремин Н.А., Сарданашвили О.Н. Инновационный потенциал цифровых технологий. // Актуальные проблемы нефти и газа, Вып. 3(18) 2017, с.1-9, http://oilgasjournal.ru
19. Абукова Л.А., Дмитриевский А.Н., Еремин Н.А. Цифровая модернизация нефтегазового комплекса России. // Нефтяное хозяйство. 2017, №11, с.54-58.
20. Еремин Н.А., Еремин Ал.Н., Еремин Ан.Н. Цифровая модернизация нефтегазового производства // Нефть. Газ. Новации. 2017. № 12. С. 13-16.
21. Еремин Н.А. Цифровые тренды в нефтегазовой отрасли // Нефть. Газ. Новации. 2017. № 12. С. 17-23.
22. Дмитриевский А.Н., Еремин Н.А. Цифровое развитие Арктической зоны России: состояние и лучшие практики // Региональная энергетика и энергосбережение, 2018, №3, с.2-3 http://lib4ipng.ru/node/441
23. Гаричев С.Н., Еремин Н.А. Технология управления в реальном времени // Учеб. пособие. В 2 ч./ Гаричев С.Н., Еремин Н.А.– М. : МФТИ. 2015– Ч. 2.-304 с. : ил. ISBN 978-5-7417-0572-8 (Ч.2).
24. Garichev S.N., Eremin N.A. Technology of management in real time // Учеб. пособие (на английском языке). В 2 ч.– М. : МФТИ. – Ч. 1. – 227 с. ISBN 978-5-7417-0501-8; ISBN 978-5-7417-0503-2 (часть 1).
25. Еремин Н.А., Еремин А.Н., Еремин А.Н. Управление разработкой интеллектуальных месторождений // М.: РГУ нефти и газа (НИУ) имени И.М. Губкина, В 2-х кн.: учеб. пособие для вузов. – Кн. 2.– 2012. 210 с.: ил. ISBN 978-5-91961-329-7.
26. Еремин Н.А., Еремин Ан.Н., Еремин Ал.Н. Оптикализация нефтегазовых месторождений // Нефть. Газ. Новации., 2016, №12, с.40-44 https://elibrary.ru/item.asp?id=28126794
27. Дмитриевский А.Н., Еремин Н.А. Нефтегазовый комплекс РФ - 2030: цифровой, оптический, роботизированный. // Управление качеством в нефтегазовом комплексе, 2017, №1, с.10-12.
28. Ивлев А.П., Еремин Н.А. Петроботика: роботизированные буровые комплексы // Бурение и нефть, 2018, № 2, с.8-13
29. Еремин Ал.Н., Еремин Ан.Н., Еремин Н.А. О квантовизации и роботизации нефтегазового дела. // Будущее в настоящем: человеческое измерение цифровой эпохи: Материалы III Международной научно-методической конференции Гуманитарные Губкинские чтения (Москва, 5-6 апреля 2018 г.). Ч. 3. // Ред.: Балычева М.Б., Смирнова О.М. - М: Издательский центр РГУ нефти и газа (НИУ) имени И.М. Губкина, 2018., с.147-154
30. Еремин Н.А., Золотухин А.Б. Петророботика: состояние и гуманитарные аспекты. // Будущее в настоящем: человеческое измерение цифровой эпохи: Материалы III Международной научно-методической конференции Гуманитарные Губкинские чтения (Москва, 5-6 апреля 2018 г.). Ч. 3. // Ред.: Балычева М.Б., Смирнова О.М. - М: Издательский центр РГУ нефти и газа (НИУ) имени И.М. Губкина, 2018., с.155-161
31. Дмитриевский А.Н., Еремин Н.А. Большие геоданные в цифровой нефтегазовой экосистеме // Энергетическая политика. - 2018. - №2 - с.31-39. http://lib4ipng.ru/node/444
32. Еремин Н.А. Работа с большими геолого-промысловыми данными в эпоху нефтегазового интернета вещей. // Нефть. Газ. Новации. 2018. № 2. С. 70-72. http://lib4ipng.ru/node/439
33. Абукова Л.А., Дмитриевский А.Н., Еремин Н.А., Линьков Ю.В., Пустовой Т.В. Цифровая модернизация образовательного процесса. // Дистанционное и виртуальное обучение. — 2018. — №. 1. — с. 22–31.
34. Абукова Л.А., Борисенко Н.Ю., Мартынов В.Г., Дмитриевский А.Н., Еремин Н.А. Цифровая модернизация газового комплекса: научные исследования и кадровое обеспечение // Научный журнал РГО, 2017. №4. с.3-12.
35. Кожевников Н.А., Еремин Н.А., Пустовой Т.В. О нефтегазовом сетевом университете // Проблемы экономики и управления нефтегазовым комплексом, 2017. № 10. С. 41-47.
36. Kozhevnikov N.A., Bekmukhametova Z. A., Eremin N.A. The digital petroleum education // Herald of the Kazakh-British technical university, 2017, №4, p.28-36. http://lib4ipng.ru/node/443
37. Еремин Н.А. Система обнаружения разрыва линейной части трубопровода //Автоматизация, телемеханизация и связь в нефтяной промышленности. — 1979. — № 3. — С. 8–10.
38. СAE-CUBE: [Электронный ресурс]. URL: http://cae-cube.ru/ (дата обращения 11.02.2018)
39. Белов А.А., Иванов Ю.Д., Шестаков А.А., Царева С.Г., Шишков Э.В.
Рекомендации по выбору способа мониторинга технического состояния трубопроводов. - Актуальные проблемы гуманитарных и естественных наук, № 1, Октябрь 2015 г. ООО Единый Технический Центр.