Ретроспективный анализ причин аварий на магистральном трубопроводе

Магистральные трубопроводы – распространенное решение в области транспортировки углеводородного сырья. Магистральный трубопровод может соединять разные концы страны и ряд стран. Несмотря на внешнюю простату, магистральный трубопровод имеет сложную схему действующих силовых факторов по всей его длине.

В данной работе приведено исследование, показывающее важность мониторинга напряженно-деформированного состояния магистрального трубопровода.

Согласно данным различных исследований, в европейских странах ежегодно фиксируется порядка ста инцидентов, связанных с магистральными трубопроводами. Эти инциденты могут быть небольшими утечек или крупными авариями. Согласно статистике, приведенной на сайте European Transport Safety Council [1] за последнее 10 лет наиболее распространенной причиной аварий является коррозия. Коррозия металлов – это самопроизвольное разрушение металлических конструкций вследствие их химического или электрохимического взаимодействия с внешней средой. Затем идет нарушение целостности трубопровода, которая происходит из-за ряда причин таких как: механические повреждения в ходе эксплуатации, природный фактор. Кроме этого, в статистику вошел человеческий фактор, терроризм и нарушения условий эксплуатации. Для наглядности статистика приведена в виде диаграммы в процентном соотношении, на рисунке 1.

Рис. 1. Статистика аварий в странах Европы

Наибольший интерес работы зафиксирован в сегменте «Утечки». Именно в этот класс относят аварии, связанные с НДС магистрального трубопровода. Большая часть аварий в этом классе происходит из-за природных катаклизм, порядка 70% от общего значения: геологический фактор (на него приходится порядка 65%), к таким факторам относят сейсмическую активность, оползни, осадки пород, гидрогеологический фактор (20% от общего количества таких аварий) это эрозия, затопление, а также климатический фактор (15% от общего количества таких аварий). По причине данного фактора значительно может измениться геометрия трубопровода, что в свою очередь изменит напряженно-деформированное состояние. Таким образом, были рассмотрены аварии, которые фиксируются в странах Европы, далее приведена статистика в других странах.

Статистика аварий на магистральных трубопроводах в США за последние 10 лет демонстрирует ряд тенденций, связанных с типами инцидентов, их последствиями и усилиями в области повышения безопасности. Ниже представлена обобщенная информация о таких авариях, опираясь на данные, доступные до 2023 года.

По данным Pipeline and Hazardous Materials Safety Administration (PHMSA) [2], аварии на магистральных трубопроводах в США происходят регулярно, при этом количество инцидентов варьируется в зависимости от года. Например:

Частота аварий: в среднем, в США ежегодно фиксируется около 300-350 аварий на магистральных трубопроводах, включая утечки нефти, газа и других химических веществ.

Типы аварий: Большая часть аварий связана с утечками нефти и газа. В некоторых случаях, такие инциденты могут происходить из-за старения инфраструктуры или повреждений трубопроводов.

Основные причины аварий:

На основании данных PHMSA, основные причины аварий на трубопроводах включают: коррозию, нарушение целостности трубопровода, ошибки в проектировании, строительстве и эксплуатации также играют значительную роль в возникновении аварий, вандализм и терроризм, нарушения условий эксплуатации.

Решения для повышения уровня надежности:

За последние 10 лет в США было предпринято множество шагов для повышения безопасности трубопроводов, включая: усиление нормативно-правовой базы, использование современных технологий мониторинга, обновление инфраструктуры.

Статистика аварий на магистральных трубопроводах в США за последние 10 лет подчеркивает важность контроля за состоянием инфраструктуры, безопасности эксплуатации и экологии.

Таким образом, на основе приведенных двух статистик, мы видим, что наблюдается общая тенденция в зарубежных странах, по авариям на магистральных трубопроводах. Для понимания общей статистики стоит так же провести срез по данным за последние 10 лет по России и странам СНГ.

Для составления статистики по авариям на магистральных трубопроводах в России и странах СНГ за последние 10 лет, важно учитывать, что точные и систематизированные данные часто могут варьироваться в зависимости от источников и характера аварий. Все крупные компании нашей страны, которые занимаются эксплуатацией трубопроводов, публикуют такие данные в своих годовых отчетах, поэтому статистика довольно наглядная.

• 1 . Россия, как крупнейшая страна в СНГ, обладает самой большой сетью магистральных трубопроводов. Аварии на трубопроводах в России происходят регулярно, хотя ситуация улучшилась благодаря модернизации инфраструктуры и внедрению новых технологий, однако ежегодно появляются новые испытания.

Статистика по авариям в России [3-5]:

• -    2013 год: В 2013 году произошло около 230 аварий на магистральных трубопроводах, из которых более 60% относились к нефте- и газопроводам.

• -    2014-2016 годы: В этот период аварии стабилизировались, количество инцидентов на магистральных трубопроводах варьировалось от 180 до 200 ежегодно. Основными причинами аварий были: коррозия труб, утеч-

• ки и повреждения вследствие внешних факторов.

• -    2017 год: Зафиксировано снижение аварий до 170, что связано с усилиями по модернизации инфраструктуры и увеличением проверок на старых трубопроводах.

• -    2018 год: 175 аварий, из которых значительная часть связана с нефте- и газопроводами в Сибири и на Дальнем Востоке. Снижение числа происшествий связано с введением строгих мер безопасности.

• -    2019 год: Аварий было зарегистрировано около 200. Наибольшее количество происшествий снова произошло на нефтяных трубопроводах.

• -    2020 год: Было зафиксировано в отчетах порядка 220 аварий на магистральных трубопроводах. Аварии вновь возросли в основном из-за человеческого фактора.

• -    2021 год: Примерно 210 аварий. Основные проблемы — это коррозия, внешние воздействия и технологические неисправности.

• -    2022 год: 250 аварий, преимущественно утечки нефти, а также взрывы и пожары на нефтегазовых магистралях.

• -    2023 год: согласно данным Роснефти и Транснефти, аварий на магистральных трубопроводах было около 210 случаев, что на 10% меньше, чем в предыдущем году.

• 2.    Казахстан

Как видно из приведенной статистики основными причинами аварий в России являются: коррозия и старение трубопроводов – особенно актуально для труб, построенных в советский период. Технические неисправности: включают дефекты на трубах, ошибки в эксплуатации. Внешние воздействия: Землетрясения, прокладка других коммуникаций, вандализм.

Казахстан имеет так же развитую сеть трубопроводов, в том числе магистральные нефтепроводы, соединяющие страну с Россией и другими странами. Аварии на трубопроводах в Казахстане связаны тоже в основном с утечками нефти и газа [6].

Статистика по авариям в Казахстане:

• -    2013-2015 годы: В среднем, около 25-30 аварий ежегодно. Проблемы с коррозией и механическими повреждениями оставались основными причинами.

• -    2016-2018 годы: Число аварий снизилось до 15-20 ежегодно благодаря модернизации системы и улучшению мониторинга.

• -    2019 год: 18 аварий на нефтегазовых магистралях.

• -    2020 год: 30 крупных аварий, большая часть которых была связана с повреждениями трубопроводов из-за внешних факторов.

• -    2021-2022 годы: Число аварий на уровне 25-30 случаев в год.

• 3.    Беларусь

Основные причины аварий остаются: Коррозия и старение инфраструктуры. Влияние внешних факторов: Вандализм и природные катастрофы. Технические неисправности.

Беларусь, как транзитная страна, также имеет множество магистральных трубопроводов, особенно для транспортировки нефти [7].

Статистика по авариям в Беларуси:

• -    2013-2015 годы: в среднем, около 10-12 аварий на год.

• -    2016-2018 годы: снижение числа аварий до 5-8 в год.

• -    2019 год: 7 аварий, в основном утечки нефти.

• -    2020-2022 годы: около 5-8 аварий ежегодно.

• 4.    Другие страны СНГ (Узбекистан, Кыргызстан, Таджикистан и т.д.).

Причины аварий классифицируется так же, как и в других странах, однако влияния «человеческого фактора» почти не заметно, поэтому этим пунктом можно пренебречь. Остается коррозия и технические неисправности, связанные с эксплуатацией.

В других странах СНГ аварии на магистральных трубопроводах происходят реже, но они также имеют место, особенно из-за того, что возраст большинства магистральных трубопроводов более 30-40 лет. Официальная статистика не публикуется в открытом доступе, поэтому она основана на открытых источниках и общих тенденциях. Среднее количество аварий за последние 10 лет 4-5 аварий в год. Наиболее частой причиной аварий является, как писалось ранее возраст большинства магистральных трубопроводов, а также коррозия, которая неизбежно появляется.

Стоит отметить, что столь минимальное количество аварий во всех странах СНГ связана с тем, что в этих странах, протяженность трубопроводов в разы уступает протяженности трубопроводов в России и США.

Общие выводы по странам:

Для наглядности приведена статистика по мировому опыту на рисунке 2 в процентном соотношении.

Рис. 2. Мировая статистика аварий в процентном соотношении

• -    Снижение аварий: за последние 10 лет наблюдается общее снижение числа аварий в разных странах благодаря модернизации инфраструктуры и улучшению систем мониторинга, а также из-за внедрения строгих мер безопасности.

• -    Причины аварий: Основные причины аварий – это старение инфраструктуры, коррозия труб, а также ошибки в эксплуатации.

• -    Меры по улучшению безопасности: модернизация трубопроводов, улучшение системы мониторинга, повышение уровня под-

• готовки персонала.