1. Классификация, устройство, способы прокладки подводных т/пр (способы балансировки и изоляции подводных т/пр. Методы и оборудование для заглубления подводных т/пр. Засыпка морских трубопроводов)

Балансировка и изоляция подводных трубопроводов.

Она необходима для устойчивого положения трубопровода на дне. Для этого его вес на воздухе в незаполненном состоянии должен быть больше веса вытесненной им воды при погружении.

Но плотность воды, особенно на мелководье и в прибрежных зонах в следствии сезонных колебаний температуры, волнения, штормов, речных выносов и т.п. может меняться в очень широком пределе; поэтому при прокладке трубопровода в подобных зонах плотность воды принимают в пределах 1300 – 2000 кг/м³.

Для балластировки, как правило, применяют сплошные монолитные бетонные (усиленные стальной арматурой) и асфальто – бетонные мастики, наносимые прямо на изоляцию, а также одиночные чугунные, железобетонные или бетонные грузы.

Стоимость чугунных грузов может в 1,5 – 2 раза превышать стоимость самого трубопровода; поэтому железобетон предпочтительнее. Но у него значительно меньше плотность, поэтому число грузов резко возрастает. Приходится в железобетон добавлять утяжеляющие добавки (гематит, железную руду и т.п.), что позволяет довести плотность железобетона хотя бы до 3000 км³.

Кроме того, одиночные грузы создают сосредоточенные нагрузки, повреждают изоляцию, затрудняют перемещение трубопровода (особенно по дну) и исключают применение трубозаглубительных механизмов.

Таким образом, сплошное армированное бетонное покрытие, наносимое методом торкретирования, как правило. является предпочтительным вариантом. Но они не выносят крутого изгиба и трескаются.

Поэтому, особый интерес представляют добавки в него асфальтовой мастики с частицами стекловолокна и утяжеляющими материалами, что позволяет не только поднять плотность покрытия до 3840 кг/м³, но и придать покрытию антикоррозионные свойства. Изгибы в этом случае уже не страшны, а это означает, в первую очередь что трубопровод можно прокладывать методом наращивания с плавучего средства.

При больших глубинах роль балансировки значительно возрастает, так как при укладке трубопровода на дно возможно образование недопустимого изгиба. Причем, пригрузы и понтоны не только дороги, но и недостаточно плавно регулируют плавучесть. Поэтому, в последнее время к основному трубопроводу (или внутри его) стали подсоединять дополнительный (вспомогательный) трубопровод, постепенно заполняя его водой. По окончании монтажа трубопровод удаляют.

Иногда, если позволяют свойства грунта, устойчивость трубопроводу придают винтовыми или другими анкерами.

В качестве антикоррозионного покрытия чаще всего применяют каменноугольные эмали, битумную мастику и полимерную пленку. В последние годы разработаны напыляемые эпоксидные покрытия.

Каменноугольные эмали – имеют высокую сопротивляемость к отслаиванию, высокую водонепроницаемость и высокую устойчивость к химическим реагентам. Но плохо переносят ударные нагрузки, имеют низкую абразивную износостойкость, склонны к хрупкому разрушению при низких температурах и размягчению при высоких.

Битумная мастика более износостойка, устойчива к ударам, но обладает меньшей адгезией и гибкостью.

Эпоксидные покрытия наносят слоем 0,31 – 0.64 мм на разогретую до 232 ⁰С поверхность трубы. Высокая адгезия, гибкость, устойчивость к абразивам и ударным нагрузкам, но дорого.

Заглубление подводных трубопроводов

Заглублённый трубопровод более устойчив, защищён от рыболовства и других водных работ, меньше подвержен коррозии и воздействию течений и волн.

Существуют два метода заглубления подводных трубопроводов:

1. Морской трубопровод укладывают в заранее разработанную траншею, а потом, засыпают аналогично земному трубопроводу.

2. Трубопровод укладывают непосредственно на дно, а затем последовательно удаляют из под него грунт с последующей засыпкой.

1 – й МЕТОД:

Земснаряды:

• Земснаряд фирмы «Sub Sea oil Services» (S.S.O.S) – Италия – так называемый S-23 – общей длиной 17 м, общей массой 61 т., собираемый из отдельных блоков, способен прокладывать траншеи на глубине до 60 м.

Обладает плавучестью и погружается в нужном месте путем заполнения водой балластных цистерн.

Имеет сферическую водолазную камеру с нормальным давлением для водолаза, управляющего процессом.

Траншея разрабатывается фрезерным рыхлителем на глубину до 2,4 м и ширину до 4,5 м.

Рабочая скорость до 128 м/час.

Производительность по грунту до 250 м³/час.

Снаряд S-23 перемещают с помощью 2 лебёдок и тяговых тросов, прикрепленных к якорям или сваям.

Устройство обслуживает надводное судно, причём, силовой кабель, воздушная магистраль и коммуникационный кабель связаны в один пучок.

• Земснаряд фирмы «American Marine and Mashinery» - США – предназначен для работы в зоне прибоя на глубинах до 6 м.

Он снабжен опорами высотой 9 м по которым домкратами перемещается платформа.

Сам снаряд установлен на 8 тракторных колесах и перемещается с помощью дизеля на платформе.

• если грунт твёрдый (скальный), то разработку траншеи ведут взрывным методом, позволяющим сразу получить траншею глубиной до 2 м и длиной до 2000 м. Окончательно доводят траншею грейферным земснарядом.

Траншеекопатели:

В Германии разработан подводный траншеекопатель, предназначенный для работы на глубинах до 4800 м.

Он смонтирован на гусеничном ходу и связан с промежуточной подводной станцией, расположенной на глубине 48 м.

На самом копателе кабина с КИП, освещение, телекамера и поворотная (гидравлика) стрела длиной 15 м, на конце которой и расположены землесосные и режущие головки, создающие траншею до 20 м шириной.

Вынутый грунт поступает на промежуточную станцию, освобождается от воды и подается на вспомогательное судно.

На промежуточной станции атмосферное давление, она снабжена балластной цистерной и может перемещаться на любую глубину.

Станция соединена с судном трубопроводом для перемещения грунта и специальным трубопроводом большого диаметра для перемещения обслуживающего персонала. В нём же проходят силовые кабели и коммуникации.

Платформы:

Голландская фирма «I.H.C.Holland» создала проект шагающей платформы, предназначенной для дноуглубительных работ, когда плавучие земснаряды не способны работать из – за сильных волн и течений.

Платформа перемещается с помощью 3 двойных роторных свай со скоростью до 8,8 м/ч.

Платформа снабжена поворотной рамой с грунтовым насосом, позволяющим при глубинах до 25 м. разрабатывать траншею шириной до 41 м. и глубиной до 2 м. Насос приводится в действие э/д мощностью 500 л.с.

Буровзрывной метод:

По заказу компании «ARANCO» фирма «DRENCO» - Германия - предложила способ прокладки траншей в скальном грунте путем сочетания взрывных работ и черпания в условиях сильных приливных течений и волнения. Когда бурение со специальных судов невозможно.

Устройство представляет собой самоподнимающуюся платформу на 3 опорах. Платформа снабжена двумя поворачивающимися на 180 ⁰ консолями по 38 м длиной. По консолям на специальной тележке перемещается буровой станок. В готовый шурф через обсадную трубу помещают заряд весом 12,5 кг с электрическим запалом. На получение 1 шурфа надо 10 – 15 мин. С одной позиции можно набурить до 440 шурфов. Общая площадь траншеи 2400 м². Затем платформу перемещают. Вычерпывают раздробленную породу обычной землечерпалкой.

Подводный бульдозер:

Японская компания «Komatsu» разработала подводный бульдозер, способный работать на глубинах до 60 м.

2 – й МЕТОД:

Земснаряды:

Земснаряд фирмы «Sub Sea oil Services» (S.S.O.S) – Италия – так называемый В-70.

Обслуживающий персонал не требуется.

Устройство собирают из притапливаемых блоков на салазках, расположенных над уложенным трубопроводом.

Грунт разрабатывают 4 фрезерными рыхлителями и удаляют по специальному трубопроводу с помощью сжатого воздуха..

Снаряд перемещается с помощью обслуживающего судна (лебедка и трос), где и находится компрессор.

Рабочая скорость до 30 м/час.

Плужные устройства:

Устройство протаскивается трубоукладочным судном, либо крепится к оголовку при протаскивании трубопровода по дну. Грунт располагается по краям траншеи.

Подводный трубозаглубитель фирмы «Техномаре» - Италия «ТМ1602 - Буйвол». Разработан и построен по заказу СП «Вьетсовпетро». Предназначен для заглубления трубопроводов диаметром 50 – 730 мм на глубину до 2 м. Работоспособен при глубинах до 200 м. Передвигается над проложенным трубопроводом на резиновых гусеницах, разрабатывая U образными цепными рабочими органами траншею шириной до 2 м со скоростью до 130 м/час. Разрушенный грунт отсасывается и складывается сбоку от траншеи. Управляется по электрическому кабелю.

Фрезерный трубозаглубитель концерна «Квернер Груп» - Норвегия. Опускается на трубопровод и перемещается прямо по нему на 4 роликах с индивидуальными приводами. Плавучесть регулируется с помощью 4 балластных шаров. Имеет фрезерный рыхлитель с отсасыванием разрушенного грунта и его складированием сбоку от траншеи. Работоспособен до глубин 500 м. Скорость разработки траншеи до 500 м/час.

Трубозаглубитель фирмы «HAM Offshore Services». Рабочая глубина до 2500 м. Диаметр заглубляемых трубопроводов от 200 до 620 мм. Ширина траншеи до 0,7 м., глубина до 3 м. Скорость заглубления до 80 м/час.

Трубозаглубитель фирмы «Rovco AS». Рабочая глубина до 2000 м. Диаметр заглубляемых трубопроводов от 200 до 620 мм. Ширина траншеи до 1 м., глубина до 3 м. Скорость заглубления до 80 м/час.

Засыпка морских трубопроводов.

Засыпка заглубленного трубопровода осуществляется не только для придания устойчивости и защиты от механических повреждений, но для теплоизоляции, в результате, температура продукции поднимается на 10 и более ⁰С.

Засыпку ведут с борта судна по специальной трубе. Устройство снабжается видеокамерами, освещением, импульсными датчиками и т.п., что позволяет производить засыпку с большой точностью при глубинах до 160 м.

Например, конструкция фирмы «Hollandsche Aanneming Maatschappij».