Новые нефтегазовые материалы: возможности и сферы применения
Сегодня добывающие компании ведут ожесточенную борьбу за повышение эффективности. Каждые выигранные минута, сантиметр, килограмм имеют значение. При этом в традиционных технологиях инженеры зачастую уже достигли «потолка». Для дальнейшего прогресса нужны принципиально иные подходы. Одним из них является использование новых материалов. На что они способны и где их уже используют в нефтегазовой отрасли? Ищите ответ в нашей статье.
Сферы применения полимеров и композитов в нефтегазе
Директор департамента скважинных технологий и супервайзинга (технологический контроль и управление процессами строительства, ремонта или реконструкции скважин — ред.) ПАО «НОВАТЭК» Алексей Бородай в своём выступлении на Технологической неделе ТНФ подчеркнул, что материаловедение — как раз то направление, в рамках которого можно достигнуть качественного прорыва.
«На сегодняшний день возможно на молекулярном уровне «скрещивать» разные химические элементы. Поэтому нужно ставить задачи с условием сегодняшних знаний и возможностей — производить новые материалы. За счёт этого получим доступ к принципиально иным технологиям. А если «скрестить» их с искусственным интеллектом, то, уверяю, в самые короткие сроки отрасль получит сильнейшее развитие», — подчеркнул г-н Бородай.
Впрочем, новые материалы уже используются в нефтегазовой отрасли. В первую очередь речь идёт о полимерах и композитах.
«Это как экспериментальные вещи, например, резервуары так и уже внедрённые решения: площадки обслуживания, дорожные плиты и т. д. На практике доказали свою надёжность композитные трубопроводные системы», — перечислил генеральный директор АО «ММКТ» («Мимир композитные технологии») Евгений Беляев.
Например, ООО «Татнефть-Пресскомпозит» отчиталось о завершении строительства резервуара для хранения нефти и пластовой воды объёмом 2000 м3. Его особенность в том, что корпус, днище, кровля, технологические патрубки, площадки обслуживания, ограждения, а также внешняя и внутренняя трубопроводная обвязка изготовлены из стеклопластика. Как подчёркивают в компании, это первый полностью композитный резервуар в России. К его достоинствам, по сравнению со стальными аналогами, стоит отнести устойчивость к коррозии, меньший вес конструкции и более высокую скорость возведения.
Также новые материалы активно применяют для изготовления втулок и шестерён в насосных системах, различных уплотнений, сёдел клапанов и других деталей. Тема для отдельного разговора — использование полимеров в качестве сырья для буровых растворов или при проведении заводнения для повышения нефтеотдачи.
Заведующий испытательной лабораторией ООО «Энергомаш-ВТС» Сергей Голышев также отметил, что новые материалы активно применяются при строительстве трубопроводов. Речь идёт как о ГПАТ (гибких полимерных армированных трубах), так и об их использовании в качестве коррозионно-стойких покрытий для стальных изделий.
«При этом уровень свойств и технологических процессов переработки полимеров и композитов растёт, и всё больше вещей замещается новыми материалами. Стоит отметить аддитивные технологии, позволяющие получать цельные изделия сложных форм, которые очень сложно, а порой и невозможно изготовить ни одним традиционным технологическим способом (литьём, обработкой давлением, механообработкой и т. д.)», — констатировал Сергей Голышев.
Как раз рынок ГПАТ — одно из самых перспективных направлений для внедрения изделий из полимеров в нефтегазовой отрасли.
«Для решения большинства современных инженерных задач новые материалы зачастую подходят лучше традиционной стали. Например, если говорить о трубопроводных решениях, самое очевидное преимущество — отсутствие коррозии: полимерные трубы не ржавеют и не требуют специальной защиты. Срок их службы без существенной потери характеристик может составлять 50 лет. К этому стоит добавить более быстрый монтаж, меньшие затраты на эксплуатацию, устойчивость к агрессивным средам», — объяснил Евгений Беляев.
В «Мимир композитные технологии» полагают, что хорошие перспективы внедрения здесь есть в части промысловых, межпромысловых, внутриплощадочных трубопроводов и продуктопроводов.
Читайте также: «Производство полимеров: от молекулы до завода»
Нормативные и организационные барьеры внедрения
Тем не менее массового перехода на новые материалы не происходит. В чём же дело? Сергей Голышев полагает, что главные причины — это отсутствие опыта и пробелы в нормативной документации.
«К сожалению, в ряде случаев мы видим нерешительность и опаску со стороны и проектных, и эксплуатирующих организаций, вызванные сомнением в надёжности и долговечности изделий. Преодолеть их можно только в параллельных процессах пилотной эксплуатации и законотворчества. Тут мне близок путь зарубежных производителей: применение — опыт — изменения в нормативной документации. Причём это должна быть коллективная работа в тесной связи производителей, эксплуатирующих организаций и проектировщиков. А у нас, к сожалению, пока все по отдельности и зачастую не хотят услышать друг друга», — отметил г-н Голышев.
Впрочем, нельзя говорить, что в этом направлении ничего не происходит. Процесс идёт, и сейчас уже можно подводить первые итоги.
«Когда мы начинали в 2019 году работать в этой отрасли, запросы, которые к нам поступали, были достаточно осторожными. Но за последние годы появилась нормативная документация, регламентирующая рынок, увеличился уровень технологического развития у всех производителей. Соответственно, и требования наших клиентов возросли. Например, ещё три года назад не все заказчики готовы были использовать ГПАТ для трубопроводов на первый класс эксплуатации (газ) по ГОСТ 59834.
Но теперь, когда эта продукция успешно прошла испытания и всевозможные тесты, показав преимущества перед другими типами конструкций, отрасль готова принимать и использовать её.
Сейчас для нас настоящим вызовом являются продуктопроводы для транспортировки товарного газа и нефти, стабильного газового конденсата, нафты, дизельного топлива и т. д. Здесь есть ряд сложностей, в первую очередь отсутствует нормативно техническая документация. Решение этих задач повлечёт развитие технологий и расширение применения полимерных трубопроводов в отрасли», — прокомментировал ситуацию Евгений Беляев.
Впрочем, пробелы в нормативном регулировании здесь не единственный барьер. Также нужно учитывать естественную консервативность отрасли.
«Многие компании десятилетиями работают со стальными трубопроводами, поэтому переход на новые материалы требует изменения привычных подходов к проектированию, строительству и эксплуатации и просто новых знаний. Отдельный контур задач в процессе формирования культуры применения полимеров и композитных материалов — это безопасность строительства и эксплуатации, оценка остаточного ресурса и утилизация, вывод объектов из эксплуатации», — констатировал генеральный директор «Мимир композитные технологии».
Границы применимости полимерных трубопроводов
В то же время важно понимать, что полимеры не являются панацеей. Не во всех случаях их использование оправдано.
«Например, при эксплуатации трубопроводов в условиях сочетания высоких давлений и температур (свыше 20 МПа и 100 °C) для обеспечения надёжности и долговечности лучше применять сталь. Полиэтиленовые изделия устойчивы к воздействию агрессивных сред и могут служить 50 и более лет, но при соблюдении условий эксплуатации. К сожалению, были случаи, когда воздействие экстремальных температур приводили к их преждевременному разрушению», — рассказал Сергей Голышев.
Есть и другие ограничения. Так, нужно понимать, что отрасль ГПАТ пока находится в начале пути, и предприятия не могут брать очень крупные заказы.
«Магистральные трубопроводы ещё некоторое время должны строиться из металла. Дело в том, что их протяжённость составляет тысячи километров, и индустрия ГПАТ к этому ещё не готова. Но мы не стоим на месте, постоянно развиваемся. Поэтому совершенно точно в будущем полимеры также станут традиционным материалом для таких магистралей. Однако нельзя отрицать, что технология строительства трубопроводов из стали наиболее изучена и регламентирована, а значит, отказаться от неё будет сложно», — рассказал Евгений Беляев.
Читайте также: «Будущее полимерной отрасли: ищем новые ниши в преддверии профицита на рынке»
Перспективы расширения рынка новых материалов
Наконец, надо учитывать общую экономическую и политическую конъюнктуру. Сейчас компании с большей осторожностью инвестируют в новые технологии, да и общее количество проектов в отрасли сократилось. Тем не менее производители ГПАТ с оптимизмом смотрят в будущее.
«Мы ждём взрывного спроса после завершения общемирового кризиса, который, безусловно, влияет и на нашу страну. Когда ситуация стабилизируется, нужно будет срочно восстанавливать мощности добычи и переработки как для экспорта, так и для насыщения внутреннего рынка. Это вызовет спрос на быстрые инженерные решения, которые в полной мере могут обеспечить полимерные и композитные материалы», — отметил Евгений Беляев.
В «Энергомаш-ВТС» также полагают, что этот рынок будет увеличиваться.
«Возможно, не по всем направлениям, но в части замены, ремонта, модернизации и внедрения критических технологий ожидаем роста. Конечно, на всё требуются ресурсы и время, эти факторы и будут определять интенсивность развития. Но мы надеемся на лучшее», — резюмировал Сергей Голышев.
Сергей Голышев, заведующий испытательной лабораторией ООО «Энергомаш-ВТС»
«Основным преимуществом данных материалов является их высокая стойкость к воздействию агрессивных сред, что позволяет повысить долговечность изделий при соблюдении условий эксплуатации. Также можно отметить хорошую удельную прочность полимеров и композитов (отношение предела прочности к плотности) в сравнении со сталью и их высокую пластичность. Этими качествами в полной мере обладают гибкие полимерные трубопроводы».
Евгений Беляев, генеральный директор АО «ММКТ»
«К сожалению, нормативная база не закрывает все вопросы, что влечёт за собой неопределённость в применении технологий ГПАТ. В результате заказчик часто выбирает более понятный, «классический» материал с точки зрения защиты технического решения перед контролирующими органами. При этом, ориентируясь лишь на основные затраты на материал, пренебрегают надёжностью, скоростью строительства и стоимостью совокупного владения. Мы считаем, что изменить ситуацию можно за счёт повышения культуры проектирования, эксплуатации и популяризации самого применения с учётом всей выгоды применения полимерных трубопроводных систем».
Текст: Андрей Халбашкеев
Фото: «ПромоГрупп Медиа»
