image
energas.ru

Территория Нефтегаз № 3 2018

Стандартизация

01.03.2018 10:00 Актуальность совершенствования национальных стандартов, регламентирующих нормы (правила) проектирования промысловых трубопроводов для нефтяных месторождений
Одним из основных структурных звеньев системы управления качеством проектирования промысловых трубопроводов для нефтяных месторождений являются стандарты, определяющие нормы (правила) их проектирования. Нормы (правила) проектирования должны обусловливаться нормами показателей свойств трубопроводов, являющихся критериями их качества. Эта иерархия должна четко прослеживаться в стандартах, определяющих нормы (правила) проектирования. Для проверки соблюдения данного иерархического принципа в действующей российской нормативной документации был проведен анализ разработанных за последние 30 лет строительных норм и правил и национальных стандартов, регламентирующих нормы (правила) проектирования промысловых трубопроводов для нефтяных месторождений. Сопоставление их содержания позволило сделать вывод, что за 30 лет нормативные документы по существу не изменились и каждый последующий в значительной мере копирует предыдущий. Подтверждением этого являются результаты анализа стандартов ГОСТ Р 55990–2014 «Месторождения нефтяные и газонефтяные. Промысловые трубопроводы. Нормы проектирования» и СП 284.1325800.2016 «Трубопроводы промысловые для нефти и газа. Правила проектирования и производства работ». Основным недостатком данных нормативных документов является отсутствие в них ряда норм (правил) проектирования, определяемых уровнем энергетической эффективности, надежности, безопасности, сохраняемости и контролепригодности промысловых трубопроводов на нефтяных месторождениях, необходимым эксплуатирующим организациям. В то же время существенное различие внешних воздействий на внутреннюю поверхность промысловых трубопроводов нефтяных и газовых месторождений обусловливает недопустимость разработки единого стандарта, определяющего нормы (правила) их проектирования. По мнению автора статьи, только создание системы стандартов будет способствовать повышению качества проектирования промысловых трубопроводов.
Ключевые слова: промысловый трубопровод, стандартизированные нормы проектирования, несоответствие критериям качества.
Ссылка для цитирования: Ссылка для цитирования (for citation): Протасов В.Н. Актуальность совершенствования национальных стандартов, регламентирующих нормы (правила) проектирования промысловых трубопроводов для нефтяных месторождений // Территория «НЕФТЕГАЗ». 2018. № 3. С. 34–40.
Открыть PDF


Проектирование трубопроводов – процесс разработки комплексной технической документации (проекта), содержащей технико-экономические обоснования, расчеты, чертежи, макеты, сметы, пояснительные записки и другие материалы, необходимые для строительства новых и реконструкции действующих трубопроводов.

Качество проектирования трубопроводов в значительной мере определяется совершенством системы управления качеством этого процесса. Данная система представляет собой совокупность управленческих органов, необходимых стандартов и других видов нормативной и методической документации, мероприятий, методов и средств, направленных на обеспечение требуемого качества проектируемых трубопроводов.

Одним из основных структурных звеньев системы управления качеством проектирования являются стандарты, определяющие нормы (правила) проектирования. Эти нормы должны обеспечить требуемый уровень качества проектирования трубопроводов, определяемый критериями их качества.

Критерии качества промысловых трубопроводов – это нормы на показатели требуемых свойств трубопроводов (рисунок) в исходном состоянии и в заданных условиях применения в течение расчетного срока службы, устанавливаемые эксплуатирующей организацией и определяющие требуемый уровень качества этих трубопроводов.

Нормы на показатели требуемых свойств, являющиеся критериями качества промысловых трубопроводов, определяют в соответствии с иерархическим принципом нормы (правила) проектирования этих трубопроводов. Эта иерархия, обусловленная взаимо- связью в указанной соподчиненности, должна быть четно выражена в действующих стандартах.

Для проверки наличия иерархического принципа в действующей отечественной нормативной документации, определяющей нормы (правила) проектирования промысловых трубопроводов для неф- тяных месторождений, был проведен анализ разработанных за последние 30 лет строительных норм и правил, а также национальных стандартов, таких как ВСН 51-3-85 «Проектирование промысловых стальных трубопроводов» [1], СП 34-116-97 «Инструкция по проектированию, строительству и реконструкции промысловых нефтегазопроводов» [2], ГОСТ Р 55990-2014 «Месторождения нефтяные и газонефтяные. Промысловые трубопроводы. Нормы проектирования» [3] и СП 284.1325800.2016 «Трубопроводы промысловые для нефти и газа. Правила проектирования и производства работ» [4].

Сопоставление содержания [1–4] позволяет сделать вывод, что за 30 лет суть нормативных документов не изменилась и каждый последующий в значительной мере повторяет предыдущий. Отличием являются разве что их названия, год выпуска, а также то, что [1] и [3] содержат нормы проектирования трубопроводов, а [2] и [4] – нормы проектирования и строительства трубопроводов.

ОСНОВНЫЕ НЕДОСТАТКИ ДЕЙСТВУЮЩИХ НОРМАТИВНЫХ ДОКУМЕНТОВ НА ПРИМЕРЕ [3] И [4]

Главным недостатком анализируемых национальных стандартов является отсутствие в них ряда норм (правил) проектирования, определяемых требуемыми критериями качества промысловых трубопроводов для нефтяных месторождений.

Так, [3] и [4] содержат нормы (правила) проектирования, обеспечивающие способность промысловых трубопроводов выполнять свое назначение в исходном состоянии в соответствии с критериями качества, установленными эксплуатирующими организациями. Это, в частности, касается норм (правил) проектирования, обусловленных конструктивными требованиями к промысловым трубопроводам, методиками расчета на прочность и устойчивость, определения толщины стенки труб и соединительных деталей и т. п.

Рассматриваемые стандарты содержат также нормы (правила) проектирования, определяющие требуемый уровень энергетической эффективности промысловых трубопроводов в исходном состоянии, обусловливаемый соответствующими критериями их качества. Это касается норм (правил) проектирования промысловых трубопроводов, определяемых на основании рекомендуемых методик расчета гидравлического сопротивления.

Однако в ходе эксплуатации характеристики трубопроводов, соответствуя в исходном состоянии требуемым критериям качества, определяющим способность трубопроводов выполнять свое назначение с требуемым уровнем энергетической эффективности, могут существенно изменяться под влиянием внешних воздействий, выходя за допустимые пределы, определяемые этими критериями.

Например, образующиеся на внут- ренней поверхности промысловых трубопроводов на нефтяных месторождениях отложения асфальтосмолопарафинов и минеральных солей значительно сужают проходное сечение трубопроводов, что приводит к существенному росту гидравлического сопротивления и, как результат этого, существенному уменьшению энергетической эффективности трубопроводов. На многих нефтяных месторождениях очистку трубопроводов производят несколько раз в месяц. При подобной частоте и внеплановом проведении очистки данный процесс нельзя отнести к техническому обслуживанию трубопровода. Это аварийные отказы промысловых трубопроводов.

В рассматриваемых стандартах отсутствуют методы снижения интенсивности образования отложений на поверхности промысловых трубопроводов на нефтяных месторождениях, в частности:

• использование покрытий, обладающих низким сцеплением с отложениями, что обеспечивает их срыв с поверхности потоком транспортируемой продукции;

• применение химических реагентов, предотвращающих образование отложений на поверхности трубопровода, за счет их агломерации в потоке транспортируемой продукции.

Одной из главных причин нарушения способности промысловых трубопроводов выполнять свое назначение является высокая скорость локального уменьшения толщины их стенки при внешних воздействиях на стадии эксплуатации, что приводит к разрыву трубопроводов или потере их герметичности.

В [3] и [4] отсутствуют нормы (правила) проектирования, определяющие требуемый уровень надежности промысловых трубопроводов на нефтяных месторождениях, обусловливаемый соответствующими критериями качества.

В анализируемых стандартах отмечается, что необходимый уровень конструктивной надежности промысловых трубопроводов обеспечивается путем категорирования трубопроводов и их участков в зависимости от назначения и определения коэффициентов надежности, характеризующих условия работы трубопроводов, применяемые для трубопроводов материалы и действующие на них нагрузки. При этом разработчики [3] и [4] ссылаются на ГОСТ 27751-2014 «Надежность строительных конструкций и оснований. Основные положения» [5].

В [5], в частности, говорится, что коэффициенты надежности – коэффициенты, учитывающие возможные неблагоприятные отклонения значений нагрузок, характеристик материалов и расчетной схемы строительного объекта от реальных условий его эксплуатации, а также уровень ответственности строительных объектов. Вводится четыре типа коэффициентов надежности:

• по нагрузке;

• по материалу;

• по условиям работы;

• по ответственности сооружений.

Эти коэффициенты не имеют никакого отношения к нормам (правилам) проектирования, определяющим требуемый уровень надежности трубопровода, т. е. его безотказности, долговечности, ремонтопригодности и сохраняемости. Подобные коэффициенты принято называть коэффициентами запаса, учитывающими недостаточную информированность проектировщика об условиях работы проектируемого объекта и характере силовых воздействий на него, значительное отклонение фактических характеристик конструкционных материалов от нормативных значений, неточность расчетов и др.

В рассматриваемых стандартах достаточно большое внимание уделяется нормам (правилам) проектирования, определяющим требуемый уровень безопасности промысловых трубопроводов. Это касается классов и категорий трубопроводов, минимальных расстояний от населенных пунктов и промышленных объектов, переходов через естественные, искусственные и водные преграды, болота, подземные переходы через автомобильные и железные дороги и т. п. Эти нормы определяют безопасность разнообразных трубопроводов промышленного назначения. Они содержатся в соответствующих государственных регламентах и не определяются какими-либо особенностями промысловых трубопроводов. Поэтому достаточно было сослаться в [3] и [4] на действующие регламенты и не копировать их. К тому же, несмотря на это, в анализируемых стандартах отсутствует одна из важных норм – степень риска трубопровода, тогда как анализ риска является одной из важных задач на стадии проектирования трубопроводов. (Методы оценки риска достаточно полно рассмотрены в ГОСТ Р ИСО/МЭК 31010-2011 «Менеджмент риска. Методы оценки риска» [6].)

В [3] и [4] отсутствуют нормы (правила) проектирования, определяемые требуемым уровнем технологичности и конт- ролепригодности промысловых трубопроводов. Эти нормы в значительной мере определяют затраты эксплуатирующей организации на строительство, реконструкцию и ремонт промысловых трубопроводов, возможность проведения мониторинга их технического состояния.

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПО СОВЕРШЕНСТВОВАНИЮ НОРМАТИВнОЙ ДОКУМЕНТАЦИИ

Существенное различие внешних воздействий на внутреннюю поверхность промысловых трубопроводов на нефтяных и нефтегазовых месторождениях обусловливает недопустимость разработки единого стандарта, определяющего нормы (правила) их проектирования [7]. Отличительными особенностями внешних воздействий на внутреннюю поверхность промысловых трубопроводов на нефтяных месторождениях являются:

• образование значительных твердых отложений асфальтосмолопарафинов и минеральных солей, что определяет необходимость введения в стандарты на проектирование нормы на интенсивность образования этих отложений, методов предотвращения или снижения интенсивности отложений;

• наличие значительного количества механических примесей в транспортируемой водонефтяной эмульсии, что вызывает интенсивный коррозионно-сорб- ционно-механический износ трубной стали, приводит к существенному локальному уменьшению толщины стенки трубопроводов. Это обусловливает необходимость введения в стандарты на проектирование нормы на скорость локального уменьшения толщины стенки трубопроводов, определяющей их требуемую надежность в течение расчетного срока службы;

• наличие сероводорода в транспортируемой водонефтяной эмульсии, что вызывает сульфидное растрескивание трубной стали. Это обусловливает необходимость введения в стандарты на проектирование промысловых трубопроводов для нефтяных месторождений норм на их материалы и конструкцию, определяющих требуемый уровень надежности этих трубопроводов на нефтяных месторождениях в течение расчетного срока службы.

Документы [3] и [4], определяющие нормы (правила) проектирования промысловых трубопроводов, не учитывают эти отличия, что обусловливает необходимость разработки национального стандарта «Месторождения нефтяные. Промысловые трубопроводы. Нормы (правила) проектирования».

В настоящее время для сооружения промысловых трубопроводов на нефтяных месторождениях широко используют трубную продукцию в двух исполнениях: стальную на основе углеродистых и низколегированных сталей и стальную на основе углеродистых сталей с наружным и внутренним полимерными покрытиями. Их существенное различие в конструкционном исполнении и используемых материалах затрудняет установление норм (правил) проектирования промысловых трубопроводов в одном стандарте. Это определяет актуальность создания стандарта «Нефтяные месторождения. Промысловые трубопроводы с наружным и внутренним полимерными покрытиями. Нормы (правила) проектирования». Разработке этого стандарта должна предшествовать разработка стандарта эксплуатирующей организации «Нефтяные месторождения. Промысловые трубопроводы с наружным и внутренним полимерными покрытиями. Критерии качества».

Одной из причин существенных недостатков национальных стандартов, определяющих нормы (правила) проектирования промысловых трубопроводов, является отсутствие у разработчиков соответствующей квалификации. Действующие стандарты, определяющие нормы (правила) проектирования промысловых трубопроводов, разрабатывают специалисты в области проектирования магистральных нефтегазопроводов, значительно отличающихся по назначению от промысловых. Это обусловливает несоответствие стандартизированных норм проектирования промысловых трубопроводов требуемым критериям их качества.

В нефтегазовых университетах основное внимание при подготовке специалистов по проектированию, строительству, эксплуатации и ремонту трубопроводов уделяется магистральным трубопроводам, с промысловыми трубопроводами студентов знакомят лишь факультативно. Это также определяет низкий уровень качества промысловых трубопроводов и значительные затраты на их эксплуатацию и ремонт.



← Назад к списку


im - научные статьи.