Учёные РГУ нефти и газа (НИУ) имени И.М. Губкина создали методику определения остаточного ресурса сварных соединений и несущих конструкций морских стационарных платформ с накопленными усталостными повреждениями. Разработка позволит продлить безопасную эксплуатацию шельфовых объектов.
«Технология поможет снизить риски аварий, которые могут привести к гибели людей и значительному экологическому ущербу», – подчеркнул руководитель проекта, заведующий кафедрой автоматизации проектирования сооружений нефтяной и газовой промышленности Губкинского университета Иван Староконь.
Одна из основных причин аварий на платформах – усталостное разрушение металла под воздействием агрессивной морской среды и коррозии.
«Примером такой аварии является разрушение платформы Александр Л. Килланд, в результате чего погибли 120 человек. Сегодня добыча на шельфах Каспия, Чёрного моря, Балтики, Арктики, Сахалина и многих других регионов ведётся с использованием именно таких стационарных платформ. Многие из них эксплуатируются уже более 20-30 лет – срок, который нельзя считать надёжным. Это требует особого внимания к обеспечению их безопасности», – отметил Иван Староконь.
Учёные Губкинского университета впервые сравнили три способа ремонта сварных швов на таких объектах: обычную заварку трещины с установкой трещиноуловителей, вварку нового участка металла вместо повреждённого и наложение усиливающей накладки поверх трещины.
«До сих пор не существовало теории, которая позволяла бы рассчитать, сколько прослужит отремонтированное соединение – предел его выносливости невозможно было определить аналитически. Чтобы получить более точные данные, мы построили специальные стенды, на которых доводили восстановленные швы до повторного разрушения», – рассказал Иван Староконь.
Испытания показали, сколько циклов нагрузок (например, ударов волн и иных нагрузок) выдержат отремонтированные конструкции до появления новой трещины, а также выявили максимально допустимую нагрузку. Предел выносливости для восстановленных сварных соединений в зависимости от выбранной технологии ремонта составил от 13 до 15 мегапаскалей.
Исследования показали, что в нормативной документации часто значился заниженный остаточный ресурс, что приводило к списанию платформ раньше времени и, следовательно, значительным затратам. С другой стороны, не было точного прогноза выносливости конструкций после ремонта, что потенциально могло привести к нарушениям безопасности.
«Если вовремя не заметить усталость металла, последствия могут быть катастрофическими – достаточно вспомнить самую крупную аварию на «Глубоководном Горизонте» в Мексиканском заливе, где погибли десятки людей, а разливы нефти привели к экологическим последствиям. Наша методика позволяет точно оценить реальное состояние металла и понять, какой ремонт действительно продлит жизнь платформы, а не просто создаст видимость безопасности», – пояснил Иван Староконь.
Учёные рассчитывают на внедрение разработки в систему промышленной безопасности при обязательной экспертизе платформ после 20 лет эксплуатации, как требует федеральное законодательство. Это позволит не только обезопасить персонал, но и экономически обоснованно продлить срок службы действующих платформ без строительства новых.
Правительство Российской Федерации утвердило стратегию развития минерально-сырьевой базы до 2035 года, в которой освоение континентального шельфа определено как один из главных приоритетов. Документ, разработанный Минприроды России, предусматривает активное геологическое изучение арктических морей, Каспия, Чёрного моря и Сахалинского шельфа, где сосредоточены значительные запасы углеводородов. В условиях истощения месторождений на суше шельфовые проекты становятся стратегическим резервом для поддержания энергетической независимости и экспортного потенциала России.
Научные разработки для повышения безопасности работы морских добывающих платформ и увеличения срока их эффективной службы отвечают задачам стратегии.
