Лекция 10-1. «Проектирование подводных и морских трубопроводов»

1. Основные положения

Высокая эффективность и надежность трубопроводного транспорта нефти и газа обусловили стабильный рост протяженности морских подводных трубопроводов. В различных странах земного шара проложено более 60 000 тыс. км морских подводных нефтепроводов, газопроводов и продуктопроводов диаметром свыше 100 мм.

Наиболее освоенными морскими нефтегазодобывающими регионами, в которых проложено большое число подводных трубопроводов, являются Мексиканский залив и Северное море с существенно различными условиями строительства и эксплуатации нефтегазотранспортных систем. К другим районам активного морского строительства относятся Карибское море между Венесуэлой и Тринидадом; Тихий океан вдоль побережья южной части штата Калифорния и побережья Аляски; моря Тихого океана, омывающие острова Индонезии; весь Персидский залив Аравии; южная часть Средиземного моря. В последнее время к этим районам прибавился шельф острова Сахалин.

Морские трубопроводные системы — сложнейшие технические объекты, работающие в трудных природных условиях. Они должны сохранять работоспособность при воздействии штормов, течений, ветров, приливов и отливов, выдерживать ледовые нагрузки, быть защищенными от айсбергов. Стоимость прокладки одного километра подводного трубопровода существенно зависит от множества факторов — технологии его прокладки, глубины моря, удаленности от береговых баз, продолжительности штормов, безледного периода, вида донных грунтов — и может составить от 50 тыс. долл. (для теплого климата) до 8—10 млн долл. (для арктических условий).

Современный этап разработки и эксплуатации морских месторождений нефти и газа, все более удаленных от суши и требующих применения новых технологий и повышенных расходов на их освоение характеризуется следующими тенденциями:

• разработка месторождений меньшего размера с подключением транспортных коммуникаций к существующим сооружениям;

• использование ускоренных методов строительно-монтажных работ;

• применение подводных добывающих систем и сооружений;

• добыча с больших глубин в неблагоприятных окружающих условиях;

• добыча из глубоко залегающих геологических структур с повышенными температурами и давлениями;

• применение современных методов технической диагностики для обеспечения безопасной эксплуатации трубопроводов и оборудования;

• применение современных методов управления проектами;

• широкое использование современных средств компьютерной техники, моделирования, электронных средств связи и навигации.

Подводные трубопроводные системы являются эффективными средствами транспорта при освоении нефтегазовых ресурсов континентального шельфа морей и океанов.

Суровые и специфические условия сооружения и эксплуатации трубопроводов, обусловленные значительной глубиной, волнами и течением, донными переформированиями и штормами, судоходством и рыболовством, трудоемкостью и капиталоемкостью строительных и ремонтных работ, а также непосредственный контакт с высокочувствительной к загрязнению водной средой предъявляют исключительные требования к материалам, конструкции трубопровода, технологии его прокладки, соблюдению режимов перекачки и обслуживания.

В мировой практике накоплен значительный опыт строительства и эксплуатации трубопроводных систем в шельфовых зонах. В частности, при освоении континентального шельфа России полезным представляется опыт обустройства промыслов и создания инфраструктуры для транспорта нефти и газа в Северном море.

Подводные трубопроводы для транспортировки нефти, нефтепродуктов, попутного нефтяного и природного газов применялись еще на начальных стадиях развития нефтяной и газовой промышленности.

Так, при строительстве трубопроводов на пересечении рек, каналов, проливов, озер и других водоемов раньше и теперь преимущественно прокладывают подводные трубопроводные линии.

Значительное применение, особенно за последнее время, в связи с увеличением грузоподъемности наливных судов получили подвод­ные трубопроводы, соединяющие рейдовые причалы с резервуарными парками перевалочных нефтебаз или нефтебаз прибрежных нефтеперерабатывающих заводов. По этим трубопроводам перекачивают нефть или нефтепродукты с танкеров на сушу и обратно.

Кроме того, во многих нефтедобывающих странах с каждым годом все шире применяют подводные трубопроводы для обслуживания морских нефтепромыслов.

Нужно отметить, что пока стоимость прокладки подводных трубопроводов, как правило, намного выше, чем сухопутных. Снижение стоимости строительства является одной из основных задач, стоящих перед морским трубопроводным транспортом.

Бурение и добычу нефти в море ведут теперь не только с эстакад и искусственных островов, но и со специальных плавучих установок, оснащенных соответствующими устройствами, оборудованием и приспособлениями для прокладки подводных трубопроводов. При обустройстве морских нефтепромыслов все большее применение получают подводные затопляемые нефтехранилища.

Непосредственно от скважины укладывают выкидные линии для подачи нефти к групповым сборным пунктам, а от них прокладывают подводные сборные трубопроводы, по которым нефть перекачивают на центральный сборный пункт морского нефтепромысла. Отсюда идут подводные магистральные трубопроводы, по которым транспортируют нефть на нефтебазу, находящуюся на берегу, на искусственном острове или эстакаде.

С удалением морских месторождений вглубь моря и обустройством нефтепромыслов на поверхности эксплуатационные расходы, включая транспортировку нефти, увеличиваются. Значительно возрастает стоимость оснований (платформ или судов) под буровые и другие установки, увеличивается стоимость прокладки на дне морей или океанов сборных трубопроводов в районе расположения нефтепромысла и магистральных трубопроводов для доставки нефти на сушу.

Подсчитано, что при протяженности морских трасс порядка нескольких сотен километров строительство трубопроводов для магистрального транспорта газа более предпочтительно, чем его перевозка танкерами, что связано с большими затратами на строительство и эксплуатацию мощностей по сжижению природного газа.

При строительстве трансконтинентальных морских трубопроводов экономический эффект достигается за счет отсутствия необходимости платежей за транзит газа через территорию третьих стран. Кроме того, протяженность трасс морских трубопроводов обычно ниже, чем при преодолении водных преград по берегу. Этот эффект особенно сильно проявляется при переходе через относительно узкие и в то же время протяженные акватории, такие, как, например, Байдарацкая губа Карского моря.

В качестве примеров строительства трансконтинентальных газопроводов можно привести переход через пролив Гибралтар и Транссредиземноморский трубопровод из Туниса в Италию по дну Средиземного моря.

В настоящее время наиболее известным проектом является «Голубой поток», предусматривающий строительство морского участка газопровода по дну Черного моря из России непосредственно в Турцию. Его особенность заключается прежде всего в значительной глубине моря (2150 м) и сложных геологических условиях.