З переходом України до ринкової економіки основною ланкою народногосподарського комплексу стає підприємство. Саме на рівні підприємства створюється необхідна суспільству продукція, проводяться певні види робіт, надаються різні види послуг. Планомірно комбінуючи фактори виробництва, спеціалісти в галузі економіки і керівники підприємств проводять велику роботу щодо раціональної організації виробництва відповідно до вимог ринку, обгрунтованості планових обсягів діяльності, зниження витрат, підвищення прибутковості і рентабельності виробництва. Ринкова система господарювання, яка формується в Україні, обумовлює зміну реформ та методів управління економікою підприємства, вимагає нових підходів до визначення місця та ролі підприємства в розвитку суспільного виробництва. В перехідний період виникають і отримують розвиток принципово нові організаційно-правові форми господарювання, змінюється система економічних відносин з державою, працівниками. Слід мати на увазі, що досвід роботи підприємств в умовах ринкової економіки, який накопичено в промислово-розвинених країнах, не можна автоматично переймати на управління економічними процесами в Україні. Виникає необхідність його адаптації з урахуванням специфіки сучасного етапу розвитку економіки держави та менталітету господарюючих суб'єктів. Рівень розвитку енергетики має визначальний вплив на стан економіки кожної держави, на вирішення проблем соціальної сфери та рівень життя людей. Тому небезпідставно енергетичну незалежність завжди пов'язують з національною безпекою.

Саме тому кожна розвинута держава формує відповідну структуру і кількісні показники енергетичних ресурсів. Закономірно, що ці показники зростають із збільшенням населення, з підвищенням економічного розвитку та технічного прогресу. Тільки за останні 100 років населення Землі збільшилось майже в 4 рази, а річне використання енергоресурсів - у 21 раз.

До 70-х років минулого століття кожна країна Європи формувала окремо свою енергетичну політику в різних секторах паливно-енергетичного комплексу (ПЕК), винятком була лише вугільна та ядерна енергетика. Нафтова криза 1973-1974 рр. засвідчила вразливість країн Європейського союзу (ЄЄ) через високий рівень залежності від імпорту енергоносіїв. Після згаданої кризи в Європі започатковано створення стратегічних запасів нафти та нафтопродуктів. З початку теперішнього століття сумарний запас становить понад 500 млн. т нафти, що відповідає 114-денній потребі в імпорті. Європейська комісія пропонує збільшити стратегічні запаси нафти до обсягу 120-денного споживання та створити 60-денні стратегічні запаси газу.

Вже на початку XXI століття ЄЛТТА розробили і реалізовують план нової енергетичної політики, щоб зробити Америку світовим лідером в енергоефективності та енергозбереженні. План розширює та диверсифікує постачання паливно-енергетичних ресурсів (ПЕР) за рахунок усіх джерел енергії, але особливе місце тут відводиться для нафти і газу. При цьому забезпечується високий рівень охорони навколишнього середовища. Передові технології дають можливість знаходити нафту і видобувати її методами, які залишають природу недоторканою. В арктичних територіях будуються дороги із льоду, які буквально розтануть із настанням літа, і видобування зупиниться, щоб зберегти довкілля.

Вищенаведені приклади, а також прогнози Російської академії наук вказують на зростання світового споживання енергоресурсів, при цьому середньорічні темпи приросту споживання нафти становитимуть 1,0-2,6 %, газу - 1,6-4,4 %. Прогнози західних аналітиків вказують на ту ж тенденцію пріоритетного зростання попиту на нафту і газ у світі.

Це значить, що головним чином, нафта і газ, як джерела енергії, посідають чільне місце в енергетичному балансі багатьох країн світу. В Україні вони забезпечують майже 60 % всієї енергії, яка споживається. Залишкові запаси газу становлять більше 1 трлн м³.

Разом з тим, умови видобування газу з діючих родовищ постійно ускладнюються через низку чинників. Понад 75 % газових родовищ мають початкові видобувні запаси менше ніж 10 млрд м³. Лише чотири родовища мали початкові видобувні запаси газу понад 100 млрд м³ (Яблунівське, Єфремівське, Західно-Хрестищенське, Шебелинське). Ці родовища забезпечують більше 25 % поточного видобутку природного газу і сьогодні.

Питання видобування газу в Україні пов'язані також з тим, що більше ніж 15% запасів газу за критеріями рівня виснаження та колекторських характеристик порід належать до категорії важковидобувних. Вилучення таких запасів газу потребує застосування специфічних, наукомістких і високовитратних технологій та обладнання.

Рівні видобутку газу у перспективі будуть визначати дві наступні складові:

підвищення ефективності видобування вуглеводнів з родовищ, що перебувають в експлуатації;

прискорена розробка запасів з нових родовищ.

Значна більшість нафтових, газових і газоконденсатних родовищ перебувають на пізній стадії розробки, тобто експлуатуються на режимі виснаження пластової енергії. Проте ці родовища ще вміщують значні залишкові запаси вуглеводнів і забезпечують основний їх видобуток. Для підвищення нафто-газо-конденсатовилучення використовуються технології активного впливу на пласт, що дає можливість збільшити потенціальну енергію флюїду і сприяє його транспортуванню на поверхню землі.

А нові родовища, які вводяться в розробку, є переважно малими, їх пластова енергія є невеликою і швидко виснажується. При цьому необхідно також застосовувати технології підвищення пластової енергії для поглиблення вилучення флюїду. Таким чином, технологічний ланцюг одержання енергоносіїв, який включає буріння свердловин та їх експлуатацію, вимагає значних затрат енергії. Ці процеси є певною мірою вивченими, що дає можливість визначати їх енергомісткість у кожному конкретному випадку.

Інтегральний показник, який характеризує ефективність технологічних процесів під час видобування енергоносіїв - це рівень енергетичних затрат.

Перевагою цього показника є те, що він піддається вимірюванню і обчисленню в реальному часі сучасними засобами вимірювальної техніки, може використовуватись як оцінка грошових витрат.

Кінцевий продукт технологічного ланцюга - одержання енергоносіїв - також може бути оцінений енергомісткістю, що забезпечує коректність оцінки ефективності процесу в цілому і на окремих його етапах, зокрема, дає змогу визначити доцільність експлуатації родовищ на завершальному етапі. Якщо енергомісткість видобутого флюїду співрозмірна з енергетичними затратами на його видобування, то експлуатація такого родовища є недоцільною.

Економічна оцінка ефективності видобування енергоносіїв використовує суб'єктивні показники, зокрема вартість робочої сили, вартість матеріалів тощо, які в різних країнах істотно відрізняються, що ускладнює порівняльну оцінку особливо міжнародних проектів.

Енергоносій можна розглядати як товарний продукт лише після технологічного процесу транспортування. Газотранспортна система (ГТС) України є важливим чинником енергетичної безпеки держави. Територією України проходить найбільший у світі транзитний газовий потік з Росії в країни Європи. Підвищення привабливості української частини маршруту забезпечить також активізація участі України у Міжнародному співробітництві в рамках договору до Європейської Енергетичної Хартії. ГТС розглядається як безпосереднє диверсифікаційне внутрішнє джерело надходження природного газу на ринок України.

В такій ситуації виправданим є зацікавлення науковими дослідженнями, що висвітлюють проблеми забезпечення надійності та довговічності ГТС як особливо важливого компонента енергетичної безпеки держави.

Необхідно зауважити, що за величиною енерговитрат газотранспортний комплекс перевищує комплекси спорудження газовидобувних промислів, власне газовидобування і підготовлення газу до транспортування разом узяті. Так, магістральний газопровід "Уренгой - Помари - Ужгород" містить 40 компресорних станцій, на кожній з яких встановлено три газоперекачувальні агрегати (два робочих і один резервний) потужністю 25 МВт кожен.

Отже, енергетичний потенціал газопроводу становить 2 ҐВт (для газопроводу "Союз").

Цілком зрозуміло, що незначна в процентному співвідношенні економія (чи, навпаки, перевитрата) енергоресурсів приведе до істотного енергозаощадження (чи енергозбитків). Тому проблема економії енергоресурсів у процесі трубопровідного транспортування газу набуває важливого загальнодержавного значення, особливо в контексті сучасних геополітичних умов.

На даний момент забезпечення енергетики України нафтою і природним газом здійснюється через енергозатратні технології: буріння та експлуатацію свердловин, транспортування та підготовку до використання енергоносіїв. При цьому найбільш загальним критерієм оптимізації є величина енергетичних затрат.

Наукові дослідження, які є запорукою розробки нових технологій та їх оптимізації під час видобування і транспортування нафти та природного газу, поєднані спільними методологічними підходами у науковій спеціальності "Нафтогазова енергетика".

Наукова спеціальність "Нафтогазова енергетика" може бути викладена в такій редакції: "Галузь науки, яка досліджує і розробляє наукові основи вдосконалення технології і техніки видобування, транспортування та підготовки до використання енергоносіїв - нафти і природного газу. При цьому інтегральним критерієм оцінки ефективності є енергетичні затрати".

До напрямків досліджень відносяться:

1. Розробка наукових основ удосконалення технології і техніки процесів видобування нафти та природного газу з родовищ на суші і на морі при мінімальних затратах енергії.

Розробка наукових основ удосконалення транспортування енергоносіїв з мінімальними затратами енергії.

Розробка наукових основ удосконалення транспортування енергоносіїв з мінімальними затрат Розробка наукових основ підготовки ефективного використання нафти та природного газу.

Міцність у нафтогазовому машинобудуванні.

Діагностика енергетичних систем видобування та транспортування нафти і газу.

Розглянемо в якості прикладу експлуатацію підводних трубопроводів, які призначені для транспортування нафти та газу від морських стаціонарних платформ, центральних технологічних платформ і блок-конструкторів до установки безпричального наливу і на берегові приймальні пункти, а також між морськими нафтогазовими спорудами.

До основних експлуатаційними чинниками, які діють на підводний трубопровід, відносяться гідростатичний та хвильовий тиск, підводні течії, температурні впливи, корозійна активність середовища.

Гідростатичний тиск безпосередньо залежить від глибини моря на трасі та істотно змінюється лише в районах з відчутними припливами та відпливами. Хвильовий тиск пов'язаний зі зміною поверхні моря, і навіть на значній глибині позначається на зовнішньому навантаженні підводного трубопроводу у вигляді змінної складової, дія якої залежить не лише від параметрів хвиль, а й від напрямку хвильового фронту. Підводні течії пов'язані з гідрогеологічними умовами. Температура води на великих глибинах змінюється незначно, але на глибинах, де розташовано більшість сучасних підводних нафтогазопроводів, річний діапазон температурних змін складає 10-20 К. Середня швидкість корозії сталі в морській воді порівняно постійна і не перевищує 0,15 мм/рік. Проте досвід експлуатації показує, що на поверхні сталі виникає місцева корозія у вигляді пітів, швидкість якої змінюється в доволі широкому діапазоні (0,5-2,5 мм/рік).

На підводний трубопровід в процесі експлуатації діють певні навантаження. Їх прийнято поділяти на такі групи:

гравітаційні, які залежать від маси продукту, що транспортується, а також маси труби, антикорозійного покриття з обмотувальною ізоляцією, залізобетонного покриття та органічного наросту;

ами енергії. гідродинамічні, які включають гідродинамічну піднімальну силу та гідродинамічну силу тяги, величина яких залежить від швидкості та напрямку течії;

інерційні, що включають вертикальну та горизонтальну сили гідродинамічної інерції;

сила Архімеда;

реакція ґрунту;

сила тертя трубопроводу до морського дна.

Всі навантаження, що діють на підводний трубопровід, змінюються за величиною, напрямом, частотою та інтенсивністю в значному діапазоні. Одночасна їх дія можлива в найрізноманітніших комбінаціях. Деякі навантаження можуть бути визначені з достатньою точністю, але безумовна більшість з них обчислюється надто наближено. Зокрема, це стосується навантажень, що залежать від зовнішніх впливів на трубопровід, і є непостійними навіть на дуже коротких ділянках траси. Відзначимо, що перелічені навантаження та зовнішні впливи не вичерпують всю сукупність взаємодії морського середовища з трубопроводом. У процесі експлуатації проявляється така велика кількість статичних та динамічних силових чинників, зумовлених специфікою морського середовища та умовами роботи трубопроводу, що прогнозування їх величини та діапазону зміни сучасними методами недостатньо достовірне. Також важко передбачити фактичне спрацювання труб та зміну перерізу трубопроводу по всій протяжності під час експлуатації. Необхідно також враховувати ймовірність випадкових навантажень.

Конфігурації лінійної частини морського трубопроводу у процесі експлуатації такі ж різноманітні, як морське дно вздовж траси трубопроводу. Аналіз причин аварій підводних трубопроводів показує, що приблизно 75 % всіх пошкоджень відбувається в результаті впливу на трубопровід хвиль та течій. Цей влив є не лише одним з найнебезпечніших та найпоширеніших, а й найменш прогнозованим.

Так, трубопровід, укладений в траншею та засипаний піском, під час шторму може вийти на поверхню ґрунту та піддаватися активному впливу хвиль і течій, в результаті чого може утворитися ділянка, що провисає та коливається. Це, в свою чергу, спричинює деформацію (згин трубопроводу), призводить до розтріскування залізобетонної оболонки та розриву ізоляційного покриття, проникнення морської води до металу трубопроводу, утворення вторинних концентраторів напружень, що в комплексі викликає передчасне руйнування.

Вивчення силового впливу морських хвиль на підводний трубопровід показали, що окремі недостатньо баластовані його ділянки можуть змінювати своє початкове положення та зміщуватися в прямому та зворотному напрямку поширення хвиль. Причому періоду хвилі відповідає повний цикл навантаження трубопроводу. Частота хвиль залежить від їх довжини та глибини акваторії і перебуває в межах 0,1-1 Гц.

Тому можна підсумувати, що за таких чи подібних умов експлуатації сталь трубопроводу піддаватиметься низькочастотній втомі, яка, залежно від амплітуди напружень чи деформації, може бути малоцикловою та багатоцикловою. За термін експлуатації 30 років метал трубопроводу може зазнати 108-109 циклів навантаження.

ремонтний вертлюг підводний трубопровід

Умови експлуатації підводних трубопроводів, а особливо низькочастотна втома, сприяють послідовному накопиченню дефектів у матеріалах труб, що призводить до ймовірного їх руйнування. Наслідком цього є порушення технологічного процесу транспортування енергоносія та забруднення навколишнього середовища.

Отже, для забезпечення надійної і безперебійної експлуатації підводних трубопроводів під час розробки морських нафтогазових родовищ необхідно проводити комплексні дослідження, які відповідають напрямкам досліджень наукової спеціальності "Нафтогазова енергетика", а саме: "Розробка наукових основ удосконалення транспортування енергоносіїв з мінімальними затратами енергії" та "Міцність в нафтогазовому машинобудуванні". Для висвітлення результатів науково-дослідних робіт відповідно до напрямків досліджень наукової спеціальності "Нафтогазова енергетика" рішенням Вченої ради Івано-Франківського національного технічного університету нафти і газу створено та зареєстровано Державним комітетом інформаційної політики, телебачення та радіомовлення України Всеукраїнський щоквартальний науково-технічний журнал "Нафтогазова енергетика".

Як результат сказаного вище, слід сказати, що на сьогодні в Україні відомі 273 газових, газоконденсатних і нафтових родовищ, з яких майже 200 перебувають в стані розробки або дослідно-промислової експлуатації. На території України існує три нафтогазоносних райони: Карпатський, Дніпровсько-Донецький і Причорноморсько-Кримський. Національною програмою "Нафта і газ України до 2010 року" передбачено збільшити обсяги буріння на 74%, в т. ч. на газ - у 2,3 рази, на нафту - у 1,87 рази, розвідувального - у 1,44 рази. Це забезпечить домогтися стабілізації об'ємів видобування нафти і газу з подальшим їх нарощуванням.

1. Організаційна частина