Трубы для транспортировки углеводородов: выбор оптимального варианта

Трубопроводы стали одним из символов нефтедобывающей отрасли. Долгое время безальтернативным материалом для их изготовления была сталь. Однако прогресс не стоит на месте, и сегодня в нефтегазовой отрасли представлены разные виды полимерных труб.

Удастся ли стальной продукции удержать свои позиции на рынке, или будущее за полимерными решениями?

Борьба с коррозией

Достоинства стальных труб давно известны. Это прочность, устойчивость к разрывному давлению, низкий коэффициент теплового расширения. Но они имеют и свои недостатки. В первую очередь это подверженность коррозии и неустойчивость к агрессивной химической среде. Также стоит отметить большой вес и трудоёмкий монтаж, ограниченную длину поставляемых отрезков и негибкость изделия.

Впрочем, научно-технический прогресс не стоит на месте, различные защитные покрытия, химические реагенты (ингибиторы коррозии) позволяют заметно продлить срок службы изделий из стали. В то же время до полной победы ещё очень далеко, полностью предотвратить эти процессы пока не удаётся.

Так, гендиректор Группы «Полимертепло» Максим Ковязин, выступая на совещании «О возможности применения полимерных труб в нефтегазовой отрасли», которое проводил в январе прошлого года вице-премьер Юрий Борисов, отметил, что причиной 70% отказов металлических трубопроводов является как раз коррозия. По мнению специалистов, одна из зон риска — сварные швы.

«Высокие температуры выступают в качестве катализатора окислительного процесса. Сильное локальное напряжение также провоцирует коррозию, такую механическую нагрузку очень сложно выдержать материалу. Даже у самых опытных сварщиков в работе присутствуют микродефекты, что создаёт условия для оседания катализаторов окисления. Особенно это актуально при использовании изделия на открытом воздухе.

Причиной появления электрохимической коррозии часто становится неоднородность соединения металлов. Ещё один фактор риска — остатки флюсов, которые часто есть на металле после того, как сварка уже закончилась. При попадании воды создается активная среда, запускается кислотный коррозийный процесс», — рассказывает главный технолог ООО «Инженерно-производственный центр» Рашид Назмеев.

Впрочем, у этой проблемы есть свои решения. Так, по словам г-на Назмеева, трубопроводы можно сооружать и без сварки, используя технологию неразъёмного муфтового соединения. Впрочем, и уже имеющиеся сварные соединения можно защитить от коррозии с помощью биметаллических подкладных втулок, отмечает главный технолог Инженерно-производственного центра.

Простота монтажа — залог успеха

Долгое время металлические трубы занимали все ниши в сфере транспортировки нефтепродуктов. Но благодаря появлению новых материалов и технологий возникли другие решения. Речь идёт в первую очередь о различных видах полимерных труб. Каждый из них, как и изделия из стали, имеет свои преимущества и недостатки.

Всего существует три основных вида полимерных труб. Во-первых, стеклопластиковые трубы, они легче металлических и не подвержены коррозии, но жёсткие и хрупкие. Так же, как и металлические, требуют подготовки трассы. Во-вторых, армированные полимерные трубы (ПАТ, RTP). Они имеют полимерный или металлический армирующий каркас, могут сгибаться, но с довольно большим радиусом.

Скорость монтажа трубопроводов на их основе выше, чем у металла и стеклопластика, но подготовка трассы всё же требуется. Кроме того, они становятся жёсткими при отрицательных температурах, поэтому если градусник показывает -20 °С и ниже, то их монтаж невозможен. В-третьих, плоскосворачиваемые полиуретановые рукава.

Они сохраняют гибкость до -60 °С, в свёрнутом состоянии занимают мало места и могут монтироваться на пересечённой местности с высокой скоростью — до 40 км/ч.

«Какие виды полимерных труб должны использоваться, решается в зависимости от задач и условий применения. Для быстрого развёртывания временных трубопроводов, байпасов, на время ремонта основных — лучше всего подходят плоскосворачиваемые рукава. Для организации постоянных линий, как замена стальным трубам — стеклопастик и ПАТ», — рассказывает ведущий специалист ООО «Балтикфлекс» Владимир Тихеев.

Эластичность плоскосворачиваемых рукавов делает их неприхотливыми к рельефу местности, защищает от трещин и повреждений, которые могут возникнуть при сезонных
и погодных подвижках грунтов. Это приобретает особое значение в последние годы, когда в районах Крайнего Севера начала таять «вечная мерзлота», и стальные трубопроводы, как и другая инфраструктура, оказались в зоне риска.

Серьёзным преимуществом является простота и относительная дешевизна монтажа. Поэтому плоскосворачиваемые рукава на нефтегазовых месторождениях часто подстраховывают своих стальных собратьев.

Это происходит во время аварий, когда нужно срочно соорудить резервный трубопровод. Но иногда выбор в пользу мобильных трубопроводных систем (МТС) делается исходя из экономических соображений.

«Бурение и ввод скважин в эксплуатацию — дорогостоящая процедура. Однако всегда существует риск того, что скважина полностью обводнится спустя непродолжительное время эксплуатации, или её дебет окажется неподтверждённым.

Именно поэтому МТС могут стать незаменимым решением для ввода скважины в эксплуатацию до строительства стальной трубопроводной линии, так как их прокладка даже на многокилометровые расстояния по пересечённой местности занимает считанные дни.

Кроме того, у нефтедобывающей организации появляется возможность начать добычу нефти непосредственно после бурения скважины, что позволяет на порядок сократить финансовые и временные издержки, затраченные при бурении и вводе в эксплуатацию», — рассказывает Владимир Тихеев.

Для металлических трубопроводов коррозия является причиной 70% отказов. Об этом на совещании «О возможности применения полимерных труб в нефтегазовой отрасли» в январе прошлого года говорил гендиректор Группы «Полимертепло» Максим Ковязин.

ПАТ-трубы в нефтегазе — Россия в числе отстающих

Впрочем, полимерные, в частности ПАТ-трубы, могут выступать не только
в роли «страховочного» варианта. Хотя о полной замене стальных магистральных трубопроводов на полимерные речь пока не идёт, некоторые эксперты полагают, что ПАТ-трубы во многих случаях уже сейчас готовы заменить стальные аналоги.

Так, Максим Ковязин считает, что применение гибких полимерно-армированных труб позволит нефтегазовым компаниям снизить свои затраты на 30% по сравнению со стальными трубопроводами. Добиться этого планируется за счёт снижения транспортных расходов и затрат на эксплуатацию, сокращения сроков монтажа в 6–8 раз, уменьшения аварийности.

Подтолкнуть к переходу на полимерные решения может рост цен на сталь, который начался ещё в 2020 году. Неслучайно представители нефтегазовых компаний на том же совещании у вице-премьера Юрия Борисова выразили заинтересованность в использовании полимерных труб, а некоторые, например, ПАО «Лукойл», уже делают это.

Впрочем, если обратиться к мировому опыту, приходится констатировать, что отечественные компании пока выглядят «бледно». По словам Максима Ковязина, Россия в начале 2021 года потребляла не более 3% от общемирового объёма на рынке гибких полимерных армированных труб.

При этом львиная доля продукции — около 90%, имела импортное происхождение. Таким образом, приоритетная задача на сегодня — снизить зависимость от импорта. Главное препятствие — отсутствие государственных стандартов на полимерные трубы для нефтегазовой отрасли, которые призваны регламентировать все этапы их производства, применения и диагностики.

Одним из главных итогов совещания в правительстве стало решение о создании межведомственной рабочей группы, которая призвана решить эту проблему. Уже можно оценивать первые итоги этой работы — в апреле прошлого года приказом Росстандарта утверждён 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. Так что логично предположить, что после того, как все необходимые стандарты будут разработаны, всё большее количество добывающих предприятий сделают выбор в пользу полимерных решений.

В то же время некая инерция производственных процессов, нежелание менять то, что и так хорошо работает, вкупе с ценными свойствами стальных труб позволят им ещё долгое время оставаться конкурентоспособными. Таким образом, в ближайшие десятилетия полная замена стальных труб на полимерные в нефтегазовой отрасли выглядит крайне маловероятной.

Впрочем, по мнению Владимира Тихеева, это и не нужно. Ведь и у металлических, и у всех видов полимерных труб есть свои достоинства и недостатки, и каждый их них оптимален для решения своего круга задач.

Рашид Назмеев, главный технолог ООО «Инженерно-производственный центр»

«Сооружение трубопроводов можно осуществлять без сварки с использованием технологии неразъемного муфтового соединения. Этот метод подходит для монтажа труб различного исполнения по конструкции, технологии изготовления, используемых материалов.
А для внутренней защиты сварных швов соединений труб применяют биметаллические прокладные втулки. Они ограждают неизолированный стык труб от агрессивного воздействия рабочей среды, продлевая тем самым срок их безаварийной эксплуатации».

Владимир Тихеев, ведущий специалист ООО «Балтикфлекс»

«Трубопроводные системы из плоскосворачиваемых полиуретановых рукавов могут эксплуатироваться при температурах от -60 °С до +80 °С и транспортировать различные, в том числе агрессивные среды с температурой до 80 °С. Рукава устойчивы к внешнему и внутреннему абразивному износу, стойки к воздействию ультрафиолетового излучения, а их низкий удельный вес и минимальное количество соединений ускоряют и упрощают процесс укладки.

Линию можно развернуть вручную, без помощи специальной техники, в самых труднодоступных местах. При этом в свернутом виде рукава занимают очень малый по сравнению с другими видами трубопроводов объём, что упрощает и удешевляет их доставку на объекты и хранение».

Текст: Андрей Халбашкеев