Эксплуатация линейной части магистральных нефтепроводов

59. Утечки нефти из трубопровода и причины их возникновения

Утечки нефти из трубопроводов можно условно разделить на следующие виды:

прокол/трещина: диаметр дефекта,  20 мм;

отверстие: диаметр дефекта,  20 мм;

разрыв: диаметр дефекта больше радиуса трубопровода.

Дефекты, не имеющие форму окружности, приравнивались к дефектам, имеющим эту форму соответствующей площади.

Причины аварий предложено разделить следующим образом: 1) вмешательство внешнего фактора; 2) дефект строительства; 3) дефект материала; 4) коррозии; 5) движение почвы; 6) дефект врезок; 7) прочие.

Кроме того существует классификация основанная на объеме потерь углеводородов, согласно которой утечки можно подразделить на 3 категории:

Аварии с потерей нефти более 100 тонн или порчей качества более 200 тонн, или аварии, связанные с простоями перекачивающих станций или отдельных агрегатов продолжительностью более 8 часов.

Аварии с потерей нефти от 10 до 100 тонн или порчей качества от 100 до 200 тонн, выходом из строя связи, что может привести к остановке перекачки, простоями перекачивающих станций или отдельных агрегатов более 8 часов.

Аварии из-за коррозионных свищей, трещин сварных швов и стыков нефтепроводов, течи сальников, задвижек и других дефектов, не приводящих к остановке перекачки и сопровождающихся потерями нефти и нефтепродуктов до 10 тонн.

Так жи известна классификация повреждений в зависимости от объемного расхода жидкости через разрыв, а также в зависимости от вида повреждений и объема потерь нефти за определенное время. В связи с тем, что средних же утечек в трубопроводном транспорте практически не наблюдается, предложено различать значительные и незначительные утечки. Незначительные утечки характеризуются объемным расходом жидкости через разрыв, находящемся в диапазоне от 2 до 600 л/ч. По мнению авторов, такие утечки практически не влияют на гидродинамические процессы, происходящие в трубопроводе после образования разрыва. Значительными считаются утечки, при которых расход жидкости через разрыв превышает 10 м3/ч. В данном случае появление значительных утечек сопровождается существенным изменением гидродинамического процесса во всем магистральном трубопроводе.

На настоящий момент можно выделить следующие основные причины возникновения утечек:

заводской брак при изготовлении труб;

нарушение технологии сварки, применение некачественных сварочных материалов (электродов);

неудовлетворительная защита от коррозии (почвенной) и коррозии, вызываемой блуждающими токами;

неправильно назначенный тип изоляционного покрытия или несоблюдение толщины наносимого на трубопровод покрытия;

изгибы труб, происходящие за счет изменения температуры грунта;

разница в физических свойствах грунта и трубы.

ошибки эксплуатационного персонала;

стихийные явления (землетрясения, наводнения, оползни и т.п.).

60. Расчет утечек нефти через отверстия в трубопроводе

Рассмотрим трубопровод с жидкостью под давлением Р0, имеющий отверстие в стенке.

Жидкость вытекает в воздушное пространство с давлением Р1. Струя, отрываясь от кромки отверстия, несколько сжимается. Такое сжатие обусловлено движением жидкости от различных направлений, в том числе и от радиального движения по стенке, к осевому движению в струе.

Степень сжатия оценивается коэффициентом сжатия.

где Sс и Sо - площади поперечного сечения струи и отверстия соответственно; dс и dо - диаметры струи и отверстия соответственно.

Скорость истечения жидкости через отверстие такое отверстие

где Н - напор жидкости, определяется как

φ- коэффициент скорости

где α - коэффициент Кориолиса; ζ- коэффициент сопротивления отверстия.

Расход жидкости определяется как произведение действительной скорости истечения на фактическую площадь сечения: