Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Геодинамические аспекты аварийности на магистральных газопроводах 11
1.1. Анализ аварийности на магистральных газопроводах Западного Урала 11
1.2. Геодинамическая активность и аварийность на магистральных газопроводах 21
1.3. Особенности региональных условий прокладки линейной части магистральных газопроводов 27
Выводы по главе 1 31
Глава 2. Разработка методов выделения аварийно-опасных участков газопроводов, пересекающих геодинамические зоны различных уровней 33
2.1. Комплексные аэрокосмогеологические исследования трассы газопроводов 33
2.1.1. Анализ материалов дистанционных и геодезических съёмок земной поверхности на трассе 33
2.1.2. Изучение линейных, трещинно-разрывных и блоковых структур на газопроводах 36
2.1.3. Прогноз потенциально аварийно-опасных зон на трассе газопроводов 39
2.2. Эниологическое обследование участков газопроводов в геодинамических зонах 46
2.2.1. Радиоволновая съёмка на газопроводах для определения участков напряжённо- деформированного состояния грунтов 51
2.3. Проведение высокочувствительных микросейсмических съёмок вдоль трасс магистральных газопроводов 57
2.3.1. Аппаратурное обеспечение сейсмологических измерений 58
2.3.2 Анализ структуры полей микросейсмических шумов, генерируемых газопроводами 60
2.3.3. Результаты микросейсмических съемок вдоль трасс газопроводов 62
Выводы по главе 2 72
Глава 3. Комплексный мониторинг и анализ данных по активным геодинамическим зонам на полигонах, пересекающих трассы газопроводов 73
3.1. Анализ геодезических данных по Дороховскому геодинамическому полигону, пересекающему трассы газопроводов 74
3.1.1. Современные вертикальные движения земной коры и зоны тектонической нарушенности 74
3.1.2. Структура Дороховского полигона и газопроводы 76
3.1.3. Геодинамическая интерпретация результатов геодезических измерений на Дороховском полигоне 78
3.2. Организация Кунгурского геодинамического полигона и мониторинговые наблюдения на газопроводах 83
3.2.1. Система геодезического мониторинга 83
3.2.2. Замеры напряжённо-деформированного состояния газопровода в геодинамической зоне 88
3.2.3. Исследование напряженно-деформированного состояния газопроводов в геодинамической зоне 90
3.2.4. Исследование резонансных характеристик грунтов в пределах аварийных участков 105
3.3. Сарапульский геодинамический полигон - правый оползневой склон 9-ти ниточного перехода газопроводов через реку Каму 113
Выводы по главе 3 116
Глава 4. Разработка методов и рекомендаций по обеспечению работоспособности магистральных газопроводов в зонах повышенной геодинамической активности 119
4.1. Рекомендации по повышению геодинамической безопасности при техническом обслуживании и диагностике газопроводов 124
4.2. Рекомендации по обеспечению работоспособности магистральных газопроводов при капитальном ремонте 128
4.3. Мероприятия по безопасной эксплуатации оползневого участка девятиниточного перехода через реку Каму 134
Выводы по главе 4 142
Основные выводы 143
Список литературы
- Геодинамическая активность и аварийность на магистральных газопроводах
- Анализ материалов дистанционных и геодезических съёмок земной поверхности на трассе
- Современные вертикальные движения земной коры и зоны тектонической нарушенности
- Рекомендации по обеспечению работоспособности магистральных газопроводов при капитальном ремонте
Введение к работе
Несмотря на реализацию целого ряда научно-технических отраслевых программ, уровень аварийности на линейной части магистральных газопроводов (ЛЧ МГ) ОАО «Газпром» существенно не снижается [19, 64, 105]. Одна из главных причин этого - постоянно увеличивающиеся сроки их эксплуатации. В последнее время во внимание стал приниматься геодинамический аспект, обусловленный подвижками грунтов природного и климатического характера, а также резким усилением техногенной нагрузки на недра.
Отмеченное выше характерно и для газотранспортной системы ООО «Газпром трансгаз Чайковский», расположенной на территории Западно-Уральского региона, где одной из главных тенденций последних лет является устойчивое возрастание количества выявляемых дефектов и аварий. Анализ связи расположения дефектов и аварий с их концентрацией на отдельных участках трассы подтверждает необходимость изучения этих общих закономерностей.
Для повышения долговечности ЛЧ МГ эксплуатирующие организации уделяют внимание в основном вопросам диагностики и контроля состояния только самой трубы, в отрыве от учета влияния геологической среды, в которой находятся трубопроводы. Идентификация опасных зон не только по деформациям трубопровода и произошедшим авариям, но и по геодинамическим признакам позволит эффективно и своевременно выявлять зоны риска на стадиях проектирования, эксплуатации трубопроводов и продлевать ресурс их работоспособности и промышленной безопасности.
Проблема своевременного обнаружения потенциально опасных участков, возникновение и развитие которых обусловлено влиянием геодинамических зон (ГЗ), разработка технологий защитных мероприятий, учитывающих влияние геодинамических факторов, являются важными для отечественной газотранспортной системы.
Вышесказанное предопределяет актуальность темы диссертации.
Целью работы является выявление потенциально опасных участков газопроводов в зонах геодинамической активности и разработка системы защитных мероприятий.
В соответствии с поставленной целью в диссертационной работе были решены следующие задачи:
оценка влияния на уровень аварийности газопроводов особенностей региональной геодинамики и тектоники;
разработка метода выявления и прогнозирования потенциально опасных участков на газопроводах по результатам комплексной интерпретации данных различных методик изучения геодинамических зон;
создание геодинамического полигона на трассе действующих газопроводов для отработки методов исследования взаимодействия подземного газопровода с окружающей средой;
разработка системы мероприятий по обеспечению работоспособности газопроводов в зонах геодинамической активности.
Научная новизна результатов
Впервые разработан и предложен комплексный метод выявления потенциально опасных участков трубопроводов в зонах геодинамической активности поэтапной обработкой данных аэрокосмогеологического, эниологического и микросейсмического обследования трасс газопроводов.
Разработана и обоснована новая классификация сложных инженерно-геологических условий эксплуатации газопроводов с учётом проявления форм геодинамической активности.
Выявлена способность слабых вибраций (с амплитудой 10 — 100 мкм/с в диапазоне частот 10-40 Гц) в системе «грунт-труба» повышать уровень технологических вибраций, негативно влияющих на техническое состояние газопровода.
Разработан и обоснован новый критерий (ширина геодинамической зоны), позволяющий эффективно выполнять мероприятия по обеспечению рабо-
тоспособности линейной части магистральных газопроводов в зонах геодинамической активности.
Практическая значимость работы
Результаты научных разработок были использованы: для определения очерёдности проведения диагностики трубопроводов внутритрубными дефектоскопами; обследования газопроводов, где невозможно применить внутри-трубную диагностику (ВТД); определения (уточнения) границ ремонта участков при капитальном ремонте; определения приоритетности ремонта участков при переизоляции газопроводов; разработки мероприятий по защите газопроводов на оползневом склоне р. Камы.
Результаты выполненных автором и при его участии исследований вошли в «Методику эниологической съёмки по выявлению и картированию на магистральных газопроводах потенциально аварийно-опасных участков, обусловленных геодинамическими процессами» и «Методику проведения микросейсмических съемок для выделения аварийно-опасных участков на трассах газопроводов», утверждённых ООО «Газпром трансгаз Чайковский».
Апробация работы
Основные положения и результаты работы докладывались:
на отраслевом совещании ОАО «Газпром» «Особенности проявления коррозионного растрескивания под напряжением (КРН) на магистральных газопроводах ОАО «Газпром». Методы диагностики, способы ремонта дефектов и пути предотвращения КРН» (Ухта, 2002);
Международной научно-технической конференции «Трубопроводный транспорт - сегодня и завтра» (Уфа, 2002);
2-й Международной научно-технической конференции «Новосёловские чтения» (Уфа, 2004);
- Международной научной конференции «Гидрология и карстоведение» (Пермь, 2004);
- 2-й Международной конференции «Обслуживание и ремонт газонефтепроводов» (Дубай, 2004);
- Международной научно-практической конференции «Перспективы раз
вития геофизических методов в XXI веке» (Пермь, 2004);
- 15-й Международной деловой встрече «Диагностика-2005» (Сочи,
2005);
Международной учебно-научно-практической конференции «Трубопроводный транспорт - 2005» (Уфа, 2005);
конференции, посвященной 45-летию филиала ООО ВНИИГАЗ - Се-верНИПИгаз (Ухта, 2005);
Международной учебно-научно-практической конференции «Трубопроводный транспорт - 2007» (Уфа, 2007).
Публикации
Основное содержание диссертации опубликовано в 13 печатных трудах.
Структура и объём диссертации
Диссертационная работа состоит из введения, четырёх глав, основных выводов и списка литературы. Работа изложена на 194 страницах машинописного текста, включает 52 рисунка, 13 таблиц, 8 приложений.
Содержание работы
Во введении обоснована актуальность темы диссертационной работы, сформулированы цель, основные задачи исследований, отражена научная новизна и их практическая значимость.
В первой главе сделан анализ дефектов и аварий на МГ. Выявлены особенности региональной тектоники и геодинамики Западного Урала и её влияния на аварийность газопроводов ООО «Газпром трансгаз Чайковский».
Выполнен анализ научных публикаций, посвященных проблеме влияния геодинамики на работоспособность МГ, и на его основе определены основные задачи исследования.
Во второй главе приведены методы, использованные для выявления ГЗ, и сопоставлены их результаты. На основании полученных данных выполнен прогноз аварийно-опасностных участков газопроводов.
Подробно изложена методика комплексных аэрокосмогеологических исследований трассы (АКТИ) газопроводов и определены неотектонические блоковые структуры и напряжённые участки осадочных отложений, где проложены трубопроводы.
Разработана методика эниологического обследования газопроводов, являющаяся экспресс-методом для оперативного картирования трасс МГ в геодинамических зонах, с последующим наложением на эти зоны результатов радиоволнового метода и определения напряжённых участков грунтов.
Разработана методика высокочувствительных микросейсмических съёмок (МСС) вдоль трасс МГ с выделением ГЗ и участков газопроводов с повышенными показателями вибраций технологического характера. По результатам использования методик сделан прогноз потенциально аварииноопасных зон риска на трассе МГ.
В третьей главе сделан анализ результатов исследований на существующих геодинамических полигонах (ГП) и на вновь организованном Кунгурском ГП.
Подробно представлены материалы 10-летнего наблюдения за современными вертикальными движениями земной коры и зон тектонической нарушенное на Дороховском полигоне, пересекающем участок газопроводов в Алмазного ЛПУМГ, где произошли три аварии.
Изложены результаты мониторинга на созданном Кунгурском ГП, где произошли четыре аварии. На полигоне были осуществлены комплексные наблюдения, включающие геодезические, тензометрические и сейсмические. Выполнено исследование НДС газопроводов в геодинамической зоне.
Проанализированы результаты многолетней работы по обследованию и защитным мероприятиям на аварийно-опасном оползневом берегу 9-ниточного перехода газопроводов через реку Каму - Сарапульского ГП. Представлены
решения по организации постоянного мониторинга за НДС газопроводов на склоне посредством врезанных интеллектуальных вставок, разработанных ООО «Оргэнергогаз». На основании анализа выполненных защитных противооползневых мероприятий доказана целесообразность постоянного мониторинга НДС грунтов с использованием стационарных систем по радиоволновому методу. Ранее этот метод использовался в сочетании с эниологическим обследованием и хорошо зарекомендовал себя.
Четвертая глава посвящена практической реализации результатов исследований. Разработаны рекомендации по очередности проведения мероприятий для обеспечения работоспособности газопроводов в ГЗ. Даны рекомендации по обследованию и капитальному ремонту газопроводов с учётом выявленных ГЗ. Подробно изложены все защитные мероприятия на одном из самых сложных с точки зрения влияния на МГ геодинамического аспекта, оползневого склона на правом берегу реки Камы. На основании результатов работы, обеспечения работоспособности газопроводов, обоснована необходимость организации постоянного мониторинга НДС как грунтов на склоне, так и самих трубопроводов.
Геодинамическая активность и аварийность на магистральных газопроводах
Магистральные газопроводы, как протяженные инженерные сооружения, рассчитанные на длительный срок эксплуатации, проложены в зонах с различными геологическими условиями. При этом отдельные участки газопроводов пересекаются зонами активных разломов зонального, регионального или локального уровня.
Активными разломами считаются структурные образования, относительные перемещения крыльев которых фиксируются на современном этапе развития. В пределах зон активных разломов, как правило, фиксируются аномалии региональных современных движений земной коры, вариации геофизических полей и интенсивные флюидодинамические процессы. В отличие от активных разломных зон, вдоль консолидированных разломов дифференциальные движения в настоящее время практически не наблюдаются, а долговременные геологические процессы приводят к залечиванию разломов, т.е. к увеличению прочности геоматериала в зонах этих нарушений, снижению их проницаемости и т.д.
В пределах зон активных разломов выявлены аномальные смещения земной поверхности, амплитуда которых превышает на один-два порядка движения в смежных объемах среды [2]. При этом наблюдаются как медленные движения (скорость движения — несколько миллиметров в год), так и короткопериодные - с более высокими скоростями смещения и периодами в месяцы, а иногда даже часы. Эти относительные подвижки имеют периодический характер и являются как причиной, так и следствием пониженных прочностных свойств этих зон.
В последнее время были получены [34, 87] новые данные о современном геодинамическом состоянии земных недр. В результате многолетних высокоточных геодезических измерений были выявлены современные суперинтенсивные деформации (СД) земной поверхности, приуроченные к зонам тектонических нарушений (разломам различного порядка). Скорости опускания (вздымания) земной поверхности в пределах этих зон достигают весьма значительных величин - 50-70 мм/год. Одним из ГП, на котором были достаточно надежно выделены и подробно изучены характеристики зон СД, является Дороховский полигон Западного Урала. Учитывая, что этот полигон частично захватывает и трассы прохождения МГ, в главе 3 рассмотрены полученные на этом полигоне результаты.
В настоящее время наличие интенсивных вариаций различных геофизических полей в относительно узких зонах между блоками земной коры не вызывает сомнений. Эти вариации являются достаточно мощным фактором, воздействующим на инженерные сооружения, в том числе и на МГ, многократно пересекающие межблоковые границы различного масштабного уровня. Однако, если риск разрушения объектов мощными воздействиями типа крупных землетрясений или оползней очевиден, то природа потери механической устойчивости под воздействием относительно слабых геофизических полей до сих пор вполне не ясна и совсем не исследована [40].
Выделяют несколько геодинамических факторов, представляющих потенциальную опасность для протяженных инженерных сооружений, например, трубопроводов, пересекающих зоны активных разломов [35, 40]:
1) повышенная концентрация активных газов и флюидов. В зонах повышенной проницаемости горного массива выявлены изменения концентрации коррозионно активных газов и флюидов - углекислого газа, сероводорода, паров ртути и т.д. Все это приводит к резкому повышению агрессивности подземных вод и интенсивной химической коррозии [48];
2) медленные дифференциальные перемещения блоков земной коры, сезонные изменения свойств грунтов. Некоторые авторы [58] связывают повреждения инженерных сооружений именно с этим фактором, в особенности с имеющими место в отдельные периоды времени резкими сменами скоростей движения блоков - от единиц до сотен миллиметров в год;
3) воздействие сейсмических колебаний малой амплитуды. Влияние микросейсмических колебаний на процесс усталостного разрушения отдельных участков инженерных сооружений до последнего времени в литературе не рассматривалось [2]. Однако в зонах тектонических нарушений, где могут наблюдаться высокие градиенты амплитудных и частотных характеристик микросейсмических колебаний, в самом трубопроводе могут возникнуть деформационные волны. В этом случае постоянно действующие знакопеременные деформации малой амплитуды могут приводить к накоплению остаточных деформаций и усталостному разрушению металла.
Конкретные примеры частой приуроченности коррозионных повреждений и расслоений металла трубопроводов, аварийных разрушений сварных швов к так называемым геодинамически активным зонам приведены в ряде работ [4, 13, 40, 48, 94, 98].
Анализ материалов дистанционных и геодезических съёмок земной поверхности на трассе
Для оценки влияния геодинамического, геоморфологического и инженерно-геологического факторов на устойчивость инженерных конструкций проводятся аэрокосмогеологические исследования (АКТИ) с привлечением данных по геологии, неотектонике и геоморфологии. Известно, что определённая часть отказов трубопроводов приурочивается к ГЗ интенсивной нарушенности осадочного чехла на контактах блоковых структур различного ранга и участков повышенной плотности линеаментов [113].
С использованием фондов ПермНИПИнефть в районе трассы выполнены детальные АКТИ по выявления потенциально аварийноопасных зон и участков, обусловленных геологическими причинами. Работы выполнялись в Кунгурском ЛПУМГ, Бардымском ЛПУМГ и Алмазном ЛПУМГ - в трёх филиалах ООО «Газпром трансгаз Чайковский», которые расположены в 7-ми бальной зоне карты (рисунок 9) общего сейсмического районирования [54, 55, 97].
В процессе исследований выполнено структурное дешифрирование космических снимков среднего разрешения, мелко- и крупномасштабных аэрофотоснимков и структурно-геоморфологические исследования. В задачу АКТИ входило выявление сети прямолинейных линеаментов и блоковых структур, пересекающих МГ, обобщённый геологический, геоморфологический и неотектонический анализ коридора прохождения трассы газопроводов. На материалах дистанционных съёмок прямолинейные линеаменты дешифрируются узкими протяжёнными системами микро- и мезоформ рельефа, прослеживаемые вдоль одной линии. АКТИ трассы газопровода потребовали использования широкого спектра материалов дистанционных съёмок поверхности Земли [15]. Дешифрирование космических снимков выполнено на площади 50000 км , мелкомасштабных аэрофотоснимков - на площади 10000 км . Структурное дешифрирование крупномасштабных аэрофотоснимков исполнено в коридоре трассы шириной порядка 14-15 км. Геоморфологическое дешифрирование, требующее больших затрат времени, выполнено в коридоре шириной в 3 км. На аэрофотоснимках хорошо проявилась трасса исследуемого газопровода.
В основу крупномасштабных АКГИ для выявления ГЗ положено комплексное дешифрирование материалов дистанционных съёмок (МДС) земной поверхности, включающее структурное и геоморфологическое дешифрирование аэрофотоснимков, структурное дешифрирование космоснимков и геоморфологический анализ крупномасштабных топографических карт [44].
Земная поверхность, как геологическое образование, является результатом последовательного наложения структур разного возраста и различной глубины, преобразованных комплексом процессов, т.е. земная поверхность является результатом взаимодействия эндогенных и экзогенных процессов [41, 72, 78, 80].
При анализе эндогенной составляющей учитывают, что она складывается из деформаций разного возраста - древних и молодых. Наблюдаемое положение линейных трещинно-разрывных и блоковых структур фундамента и осадочного чехла наилучшим образом отражено в неотектонической составляющей приповерхностной структуры. Этим определяется возможность изучения структур осадочного чехла по фотоизображениям методами АКГИ.
Неотектонические движения, деформируя земную поверхность, нарушают ранее установившееся равновесное состояние и тем самым приводят в действие компенсирующие гравитационные и другие силы и экзогенные процессы, направленные на выравнивание этой поверхности. В зависимости от величины уклонов, связанных с деформацией поверхности, устанавливается определённый комплекс экзогенных процессов.
Объектами исследования с целью выявления блоковых структур и зон тектонических нарушений методами дешифрирования на аэро- и космоизображе-ниях служат системы прямолинейных линеаментов. Характер проявления и дешифрировочные признаки прямолинейных линеаментов могут существенно различаться из-за характера и интенсивности неотектонических движений. Один и тот же линеамент на фотоизображениях может иметь различную отчётливость и форму проявления. Резко обозначенный в одной области, он может "потеряться" в другой.
Главной задачей изучения прямолинейных линеаментов, как отражающих линейные структуры осадочных отложений, является выяснение их природы. Необходим всесторонний совместный анализ результатов МДС и данных, полученных традиционными геолого-геофизическими методами. С этой целью изучены и сопоставлены с результатами комплексного дешифрирования МДС карты строения поверхности фундамента масштабов 1:500000 и 1:200000, геологические, геоморфологические, четвертичных отложений и другие карты.
Подобный всесторонний анализ результатов позволяет предполагать отражение прямолинейными линеаментами трещинно-разрывных деформаций осадочного чехла и взаимосвязь линеаментов с зонами повышенной трещиновато-сти и проницаемости в породах осадочного чехла, известными как ГЗ.
Естественно предполагать, что чем протяжённее прямолинейный линеамент, выявленный по космическим снимкам или мелкомасштабным аэрофотоснимкам, тем больше глубина его заложения. При этом данный линеамент будет отражать центральную осевую линию трещинно-разрывнои зоны, которая выделяется на аэрофотоснимках крупного масштаба сериями сближенных прямолинейных линеаментов, сопровождающих протяжённый линеамент. Отмеченная линеаментная зона представляет собой ореол глубинного линеамента, характеризующийся увеличенной трещиноватостью.
Современные вертикальные движения земной коры и зоны тектонической нарушенности
В конце 80-х годов прошлого века Миннефтепромом была реализована долгосрочная программа изучения современных движений земной коры в нефтегазоносных осадочных бассейнах с целью использования результатов геодинамических наблюдений при исследованиях особенностей геологического строения и оценке перспектив нефтегазоносности объектов [34, 66, 86, 90]. Основные параметры измерительных сетей (густота, частота опроса и точность наблюдений) на геодинамических полигонах, расположенных как в платформенных (асейсмичных) районах, так и в орогенных (сейсмоактивных) областях, были заданы идентичными. Это позволило провести последовательное сопоставление характеристик современных движений и деформаций земной поверхности, полученных идентичными системами наблюдений, находящимися в наиболее контрастных в геодинамическом отношении областях - в сейсмоактивных и асейсмичных регионах. В результате комплексного анализа большого массива данных удалось сформулировать следующие обобщения:
1) выявлено наличие интенсивных локальных аномалий вертикальных и горизонтальных движений земной поверхности, которые приурочены к зонам тектонических нарушений (разломов) различного типа и порядка. Эти аномальные движения высокоградиентны (свыше 50 мм/год), короткопериодичны (от 0,1 года до года), пространственно локализованы (от 0,1 км до десятков км) и обладают пульсационной и знакопеременной направленностью;
2) в зонах активных разломов имеют место три типа локальных аномалий вертикальных движений земной поверхности (таблица 5). При этом горизонтальные размеры L для у-аномалий составляют порядка 1-2 км, для S-аномалий — 5-10 км, а для аномалий типа р - 10-30 км.
В таблице даны соотношения между амплитудой и протяженностью для каждого типа аномалий, связанные через масштабный коэффициент m = 10" , если амплитуда выражена в мм, а ширина аномалии в км;
3) основные пространственно-временные характеристики аномальных движений идентичны как для сейсмоактивных, так и для асеисмичных раз ломных зон, при этом интенсивность деформационных процессов в разломах асеисмичных регионов выше, чем в сейсмоактивных;
4) установленные типы аномальных движений находятся в определенном соответствии с региональными схемами напряженного состояния земной коры, так, в районах предгорных и межгорных прогибов (области сжимающих напряжений) доминируют р-аномалии, а в рифтовых областях (растяжение) преобладают у-аномалии; аномалии типа s оказались чрезвычайно редки.
Как следует из таблицы 5 наибольшей интенсивностью обладают аномальные движения типа у. Среднегодовые скорости деформаций для них чрезвычайно высоки и составляют величины порядка 2-Ю"5 км/год - 7-Ю"5 км/год. Их предложено называть [34] суперинтенсивными деформациями (СД) земной поверхности в зонах разломов. Один из главных и наиболее неожиданных выводов заключается в следующем - среднегодовые скорости СД для разломов платформенных регионов (в том числе и для Пермского Приуралья) существенно выше, чем для разломов сейсмоактивных областей.
Данные показали, что зоны разломов нельзя рассматривать только как ослабленные участки геологической среды, по которым происходят взаимные перемещения блоков под воздействием меняющегося во времени регионального поля напряжений. Существенная роль в особенностях геодинамики разлом-ных зон принадлежит таюке гидродинамическим и геохимическим процессам. Именно в разломных зонах постоянно присутствуют и перераспределяются динамически активные и химически агрессивные флюидные системы.
Целый ряд сформулированных выше выводов получил свое обоснование и подтверждение в результате выполнения геодезических наблюдений на Доро-ховском ГП, который располагался в юго-восточной части Пермского края. Часть профильных линий повторного нивелирования пересекала МГ Алмазного ЛПУ, поэтому представляется интересным выявить в пределах газопроводов зоны возможного влияния региональных тектонических структур.
Рекомендации по обеспечению работоспособности магистральных газопроводов при капитальном ремонте
Для обеспечения работоспособности МГ по результатам диагностических обследований и мониторинговых наблюдений выполняется их капитальный ремонт. Он должен включать решения по выводу газопроводов на проектные параметры и выполнять комплекс мероприятий по повышению эффективности, надёжности и безопасности эксплуатации МГ.
Поэтому необходимо закладывать мероприятия по учёту геодинамических факторов при ремонте газопроводов и вносить изменения в проектные решения с учётом влияния активных зон. По результатам отчётов и наблюдений за геодинамикой, возможно, потребуется на этих участках повышение категории трубопроводов, использования усиленного типа изоляции, врезки дополнительных кривых вставок и других дополнительных мероприятий по защите от геодинамических факторов.
По структуре капитальный ремонт линейной части в настоящее время состоит из следующих основных частей: 1) выборочный ремонт по результатам ВТД; 2) переизоляция участков газопроводов с плёночной изоляцией; 3) ремонт подводных переходов; 4) ремонт пересечений газопроводов с автодорогами, железными дорогами и воздушные переходы через овраги.
Выборочный ремонт по результатам ВТД Это - один из самых эффективных методов ремонта газопроводов, обеспечивающих поддержание работоспособности системы газопроводов. Как видно из рисунка 45, по этому виду капитального ремонта наблюдается ежегодное увеличение количества устраняемых дефектов [81, 102]. Это связано с совершенствованием снарядов-дефектоскопов, что влечет за собой ежегодный рост обнаруживаемых дефектов, в основном, таких как КРН и аномальные швы, которые после визуального и приборного обследования подлежат вырезке.
Основной проблемой в выборочном ремонте по результатам ВТД является частое выявление дополнительных дефектов при осмотре соседних труб. Постоянно возникают вопросы определения границ дефектовки соседних труб, но так как время ремонтных работ всегда ограниченно режимом поставок газа, поэтому окончательные решения зачастую принимаются субъективно. Этим объясняются неоправданные повторные остановки участков МГ для ремонта на тех участках через несколько лет для ремонта «вдруг подросших» дефектов.
Поэтому наиболее правильным при выборочном ремонте газопроводов является учёт геодинамических факторов и ремонт участков, с учётом ширины зоны. В наиболее активных зонах, с высокими физическими параметрами, выявленными по изложенным методикам, необходимо повышение категории трубопроводов, использования усиленного типа изоляции и врезки дополнительных кривых вставок на участках с пересеченной местностью.
Анализ аварий и ремонтов МГ в активных ГЗ доказывает, что на газопроводы воздействуют геодинамические факторы (напряжение грунтов, изме няющиеся электромагнитные поля, выходы газов, активность микроорганизмов и т.д.). Работоспособность газопровода в этих зонах зависит только от качества заложенных материалов (металла трубопровода, вид изоляции и т. д.) и качества строительно-монтажных работ с использованием дополнительных защитных мероприятий (уположивание склонов, подбивка газопроводов и т.д.).
Учёт геодинамических факторов позволит правильно выбирать участки, требующие первоочередного ремонта.
Сплошная переизоляция газопроводов
Одной из программ ОАО «Газпром», принятых для обеспечения надёжности газопроводов и, прежде всего, как радикальная меры защиты от КРН, является «Программа переизоляции газопроводов ОАО «Газпром» до 2010 года». Это программа ОАО «Газпром», сопоставимая по затратам со строительством новых МГ. Но из-за недостаточности финансирования она уже с самого начала не выполняется в задуманных объёмах (рисунок 46).
Вторым объяснением невыполнения программы является увеличение ремонтных работ на трубопроводе, что дополнительно ведёт к удорожанию и увеличению сроков выполнения работ. Фактически по результатам обследования в шурфах обнаруживается большее количество дефектов. По участку в
Горнозаводском ЛПУ мг было принято решение не переизолировать, а полностью заменить 10 км газопровода. Аналогично стоит вопрос по другим участкам, где замена трубы достигает от 10 до 70%. Оперативность и точность выполнения обследования трубы и идентификации дефектов определяет как скорость выполнения изоляционных работ, так и безопасную дальнейшую эксплуатацию газопровода. Знание активных ГЗ значительно оптимизирует и облегчит задачу переизоляции МГ: - на основе разработанной карты газопроводов, пресекаемых ГЗ различных уровней в комплексе с данными других видов диагностики, можно точнее планировать участки переизоляции; - позволит правильно планировать объёмы ремонтных работ и затраты; - обоснованно принимать решения по повышению категории участков с активными и протяжёнными ГЗ с уточнением их границ.
