shammazov_ONGD

19. Сооружение трубопроводов

19.1.Основные этапы развития отраслевой строительной индустрии

Вразвитии техники и технологии строительства магистральных трубопроводов и газонефтехранилищ можно выделить три периода:

•I . . . до образования Миннефтегазстроя СССР (до 1972 г.);

•II . . .до распада СССР (с 1972 по 1991 гг.);

•III . . .современный период (с 1991 г.).

Период до образования Первые стальные резервуары в нашей стране

Миннефтегазстроя СССР были клепаными.

При строительстве первого в России магист­ рального трубопровода Баку—Батуми трубы соединялись между собой на резьбовых муфтах. Роль антикоррозионного покрытия играла джутовая ткань, окрашенная свинцовым суриком.

Впериод после окончания гражданской войны страна испытывала острую нехватку труб. Поэтому приходилось разбирать старые бездействующие трубопроводы для строительства новых. При проектировании так и не построенного нефтепровода от Эмбы до Саратова всерьез обсуждался вопрос о применении деревянных труб.

В1928—1932 гг. на строительстве нефтепродуктопровода Армавир— Трудовая впервые в мировой практике была применена электродуговая сварка. Трубы очищали металлическими щетками вручную. В качестве

антикоррозионного покрытия использовались каменноугольный пек и битум, наносившиеся вручную с помощью квачей. Для усиления изоляции ее обматывали сверху мешковиной. Опускали трубопровод в траншею при помощи талей, подвешенных на треногах, и ваг. Вплоть до 1940 г. почти все строительно-монтажные работы на трассах трубопроводов осу-

ществлялись при отсутствии какой-либо техники. Земляные работы выполнялись вручную.

В1942 г. был построен бензопровод через Ладожское озеро. Его строительство вела ОСМЧ-104 (особая строительно-монтажная часть) Нарком­ строя совместно с ЭПРОНом Балтийского флота. Прокладка подводной части бензопровода осуществлялась способом буксировки отдельных секций в створ перехода, сварки межсекционных стыков на плаву и укладки их отстроповкой бревен, игравших роль понтонов. Переходы бензопровода через болота сооружались методом протаскивания трубных секций.

На строительстве керосинопровода Астрахань—Саратов в 1943 г. использовались трубы, арматура и насосно-силовое оборудование разобран­ ной второй нитки нефтепровода Баку—Батуми. Поскольку автомобилей не хватало, элементы демонтированного нефтепровода от железнодорожных станций разгрузки на расстояние до 50 км развозились на верблюдах и лошадях. После сварки секций труб длиной до 80 м выполнялась их стяжка (с помощью трактора, автомобиля или специального ворота)

исборка в плети длиной 1…3 км. За смену удавалось монтировать в нитку до 3 км трубопровода. 85 % стыков было выполнено ручной электродуговой сваркой. При укладке трубопровода в траншею плети надвигали на лежки и опускали с помощью автокрана. Участки трубопровода длиной до 37 км подвергали гидравлическому испытанию под давлением 6,2 МПа.

В1943 г. было завершено строительство газопровода Похвистнево— Куйбышев. При этом впервые были использованы асбоцементные трубы диаметром 325 мм. Длина участка асбоцементных труб составила 21 км. Стыки между ними собирали на муфтах «симплекс» с резиновыми кольцами. Соединение асбоцементных труб со стальными осуществляли при помощи специальных патрубков и муфт «Жибо».

Газопровод Саратов—Москва, строительство которого было закончено в июле 1946 г., был впервые сварен из тонкостенных труб с толщиной стенки 6,4 мм.

В1946 г. на нефтепроводе Баку—Батуми впервые была осуществлена катодная и дренажная защита от коррозии.

На трассе газопровода Дашава—Киев—Брянск—Москва впервые были использованы трубы большого (529 мм) диаметра. Половина объема сварочных работ была выполнена автоматами, созданными в Институте электросварки им. Е. О. Патона, т. е. автоматической сваркой под слоем флю­ са (ранее применяли газопрессовую и ручную электродуговую сварку).

В1948 г. был создан первый роторный экскаватор КГ-65, выпущены роторные экскаваторы ЭР-1 и ЭР-2 на базе трактора С-80.

Строительство крупного газопровода Серпухов—Ленинград и транс­ континентального нефтепровода Туймазы—Омск—Новосибирск—Крас­ ноярск—Иркутск (1956—1960 гг.) положило начало широкому примене-

нию труб большого (720 мм) диаметра, а также специальных строительных машин и механизмов, приспособленных для работы с ними. Уровень механизации основных работ при сооружении линейной части трубопроводов за период с 1949 по 1961 гг. возрос в среднем на 65 %.

В1959 г. на газотранспортной системе Северный Кавказ—Центр ввели в эксплуатацию третью нитку из труб диаметром 1020 мм. Это были трубы самого большого в мире диаметра.

Всентябре 1963 г. был сдан в эксплуатацию газопровод Орджони­

кидзе—Тбилиси, трасса которого пересекла главный Кавказский хребет в районе Крестового перевала. На значительном протяжении трубопровод был уложен в узких ущельях рек с крутыми, а порой почти отвесными берегами. Строители построили 165 переходов через препятствия,

втом числе 27 через горные реки и свыше 70—через балки и овраги.

Кконцу 1965 г. на строительстве магистральных трубопроводов уровень механизации строительно-монтажных линейных работ составил 98…99 %. Были созданы новые роторные экскаваторы, трубовозы-плете- возы, очистные и изоляционные машины, краны-трубоукладчики, сварочное оборудование.

В 1967 г. на системе газопроводов Вуктыл—Ухта—Торжок впервые

вмировой практике были применены трубы диаметром 1220 мм, а в 1970 г. на строительстве газопровода Надым—Ухта—трубы диаметром 1420 мм.

В период с 1965 по 1970 гг. был построен ряд северных газопроводов (Игрим—Серов, Мессояха—Норильск, Северные районы Тюменской об- ласти—Центр). Для прокладки и обеспечения надежной работы трубопроводов в тяжелых северных условиях потребовалось решение многочисленных проблем технического, технологического и организационного характера. При этом были разработаны конструктивные решения прокладки трубопроводов, технология сварки при низких температурах, созданы специальные сварочные и изоляционные материалы, комплекс машин для строительства в районах вечной мерзлоты и болот.

Для комплексной механизации строительства трубопроводов диаметром 1220 и 1420 мм были созданы специальные машины и механизмы пятидесяти наименований.

Широкое распространение как в Тюменской области, так и в других районах страны получили индустриальные методы строительства с применением блочных и блочно-комплектных устройств.

Период до распада СССР В сентябре 1972 г. было создано Минис­ терство строительства объектов нефтяной и газовой промышленности (Миннефтегазстрой) СССР. Оно стало играть

роль мощного организатора и координатора строительных работ в отрасли.

Нефтепровод Самотлор — Альметьевск (1973 г.) был построен за 18 месяцев вместо предусмотренных нормативами 48. Таких темпов строительства мировая практика трубопроводного строительства не знала. Впервые в стране траншею под трубы на заболоченных участках отрывали с помощью взрыва, а в качестве изоляционного материала использовали полимерную пленку.

В период с 1971 по 1975 гг. были разработаны и полностью освоены технические средства для механизации работ по сооружению линейной части магистральных трубопроводов диаметром 1420 мм, в том числе машины для очистки и изоляции труб ОМ 1422, ИМ 1422 и ИЛ 1422. Также разработаны и освоены роторный траншейный экскаватор ЭТР 253, передвижные комплексы типа «Север», обеспечивающие сварку в автоматическом режиме одного стыка за 6…8 мин., плетевоз ПВ361 грузоподъемностью 36 т для транспортировки секций длиной 24 м и т. д.

Достигнутый темп сварки, изоляции и укладки труб большого диаметра механизированными комплексами составил 1,7 км за смену, а при двухсменной работе—2,5 км.

Крупнейшей стройкой начала 80-х годов стала 6-ниточная система магистральных газопроводов, берущих начало в Уренгое. Энергетический потенциал транспортируемого по ним газа превышает мощность электростанций на Ангаре и Енисее вместе взятых.

Строителями было доставлено на трассу и уложено 12 млн т стальных труб большого диаметра, длина сварных швов превысила 9 тыс. км. Объем вынутого и перемещенного грунта составил 590 млн м3. На трассе газопроводов построен 3181 переход через водные преграды, в том числе 96 переходов через такие крупные реки как Волга, Кама, Обь, Вятка. Работы по расчистке леса были выполнены на площади 27 тыс. га.

Каждый из газопроводов диаметром 1420 мм и протяженностью от 2297 до 3429 км был построен в рекордно короткий срок—от 1 до 2 лет.

Для сравнения приведем информацию о строительстве одного из крупнейших в США Трансаляскинского нефтепровода (ТАРS) диаметром 1220 мм и протяженностью 1280 км с 12 перекачивающими станция­ ми и конечным пунктом в бухте Валдиз, где осуществляется перевалка нефти в танкеры.

Подготовка строительства началась в 1969 г. На Аляску были завезены строительные машины, трубы и материалы. Однако в ходе подготовки выяснилось, что проект трубопровода имеет ряд недостатков. В частности, не были разработаны мероприятия по защите вечной мерзлоты от теплового воздействия трубопровода, не изучено его влияние на пути миграции диких животных. Задержка начала строительства составила 5 лет. Это привело к его удорожанию только вследствие инфляции на 3,2 млрд долл. (удорожание материалов, земли, строительно-монтажных работ).

Всоответствии с новым проектом часть ТАРS была проложена на 80 000 свайных опор надземно. На это потребовалось 120 тыс. т стальных труб. Для изоляции надземного участка нефтепровода было израсходовано 12 700 т стекловолокна, 8200 т полиэфирной смолы и 4500 т полиуретана.

Сооружение ТАРS показало, что не все отрасли США были полностью готовы к такому крупному строительству. В частности, заказ на 500 тыс. т труб для нефтепровода пришлось разместить среди японских фирм. Даже трубы диаметром 450 мм для свайных опор заказывались в других странах—по 60 тыс. т в Японии и Канаде. У иностранных компаний были закуплены и некоторые виды оборудования. Так, 14 газовых турбин «Каберра» для привода насосов были закуплены в Великобритании.

Сам период строительства этого относительно короткого в сравнении с уренгойскими трубопровода составил еще 5 лет.

В70—80 годы СССР не только рекордными темпами строил магистральные трубопроводы на своей территории, но и оказывал содействие

встроительстве аналогичных объектов за рубежом.

В1974 г. в Иране был построен магистральный газопровод диамет­ ром 1016 мм и протяженностью 487 км. В конце 70-х годов в Нигерии было построено 2 нефтепродуктопровода общей протяженностью более 900 км, а в Ираке нефтепродуктопровод Багдад—Басра протяженностью 584 км и диаметром 250 мм. В конце 1983 г. в Анголе завершено сооружение двух нефтебаз в г. Маланисе и г. Порто-Амбоим. В 1983—1987 гг. наши специалисты по контрактам, заключенным с Алжирским национальным обществом «Сонотрак», построили крупный газопровод диаметром 1067…1261 мм и протяженностью 653 км. В 1986 г. на условиях генерального подряда завершено строительство газопровода Марса-Эль-Брега— Мисургата в Ливии протяженностью 570 км, диаметром 864 мм, предназначенного для снабжения металлургического завода в г. Мисургата. А в 1988…1991 гг. было завершено строительство нефтепровода Западный Аяд—морское побережье Аденского залива (Йемен) протяженностью 204 км и диаметром 530 мм.

Всего за период с 1972 по 1991 гг. было построено 229 тыс. км трубопроводов, в том числе магистральных 206,4 тыс. км. Введены в действие 1012 насосных и компрессорных станций, газоперерабатывающие заводы общей мощностью 41 млрд м3 в год, установки комплексной подготовки 508 млн т нефти и 750 млрд м3 газа в год. Было освоено строительство трубопроводов с заводской изоляцией. Широко применялись блочнокомплектный и экспедиционно-вахтовый методы сооружения промысловых объектов, насосных и компрессорных станций, установок комплексной подготовки нефти и газа, систем их сбора и транспортирования.

Каковы дальнейшие перспективы развития отраслевой строительной индустрии?

Во-первых, АО «Роснефтегазстрой» будет продолжать строить магис­ тральные трубопроводы с соответствующей инфраструктурой. До 2000 г. намечается построить 48,7 тыс. км газопроводов со 196 компрессорными станциями. Будут проложены три магистрали от месторождений Надым- Пур-Тазовского региона и три—с полуострова Ямал. Они станут началом двух газопроводов: СРТО—Польша—Германия и Ямал—Польша— Германия с отводом на Калининград. Кроме того, будут сооружаться морские и сухопутные трубопроводы от Штокмановского газоконденсатного месторождения в Баренцевом море, газопроводы с морского шельфа на о. Сахалин. Предполагается строительство газопровода из республики Саха (Якутия) на российский Дальний Восток и в Южную Корею.

В связи с падением добычи нефти программа строительства новых магистральных нефтепроводов будет весьма скромной. Это строительство нефтяной магистрали на Сахалине, трубопроводов для перекачки нефтей Азербайджана и Казахстана, а также нефти Европейского Севера России.

Во-вторых, важным направлением деятельности АО «Роснефте­ газстрой» является газификация сельской местности и малых горо-

дов. Наша страна занимает первое место в мире по запасам и добыче газа. Однако на коммунальные и бытовые нужды направляется лишь 10 % объема добычи, тогда как в США и странах Западной Европы этот показатель достигает 25…30 %. Одной из причин такого положения является то, что соотношение протяженности магистральных и газораспределительных трубопроводов в США составляет 1 : 3, а в нашей стране 1 : 1. Природный газ в сельской местности России подведен только к 11 % домов (квартир). Чтобы исправить положение, в ближайшие 10…15 лет необходимо построить 275 тыс. км газораспределительных сетей.

Для успешного сооружения газопроводов-отводов, газораспределительных сетей и других трубопроводов малого диаметра необходимо решить ряд технологических, организационных и материально-технических проблем. Эта задача не менее ответственна, чем стоявшая в конце 60 х— начале 70-х годов задача сооружения трубопроводов большого диаметра и высокого давления, которая, как известно, была успешно решена.

В-третьих, одним из приоритетных направлений деятельности АО

«Роснефтегазстрой» является реконструкциямагистральныхтрубопрово-

дов. На начало 1993 г. в России эксплуатировалось 138 тыс. км магистральных газопроводов, 48 тыс. км магистральных нефтепроводов АК «Транс­ нефть» и 13 тыс. км нефтепродуктопроводов АК «Транснефтепродукт». Многие трубопроводы значительно постарели. Так, в 1990 г. за пределами нормативного срока службы (33 года) работало около 2,5 тыс. км нефтепроводов, со сроком эксплуатации более 20 лет—16,5 тыс. км. Хотя га-

зопроводы в среднем моложе, 5 % из них также уже отработало нормативный срок.

Эксплуатирующие организации (РАО «Газпром», АК «Транснефть» и «Транснефтепродукт») собственными силами ежегодно выполняют ремонт лишь 2…3 тыс. км трубопроводов. Поэтому для подразделений АО «Роснефтегазстрой» есть достаточно большой фронт работ.

В ходе реконструкции предстоит выполнить капитальный ремонт линейной части трубопроводов и заменить устаревшее оборудование НПС и КС.

19.2.Состав работ, выполняемых при строительстве линейной части трубопроводов

При сооружении линейной части трубопроводов выделяют два периода—подготовительный и основной.

В ходе подготовительного периода выполняют следующие виды работ:

•разбивку трассы;

•отвод земель;

•подготовку строительной полосы;

•устройство временных и постоянных дорог.

Разбивку трассы производит специальная бригада, включающая пред-

ставителей проектной организации (изыскателей), генподрядчика и заказчика. При разбивке трассы через каждые 3…5 км устанавливают временные реперы, связанные нивелирными ходами с постоянными реперами, и постоянные реперы на переходах через реки, болота, железные и автомобильные дороги. Кроме того, закрепляют и привязывают оси и углы поворота трассы. В местах пересечения трассой трубопровода подземных сооружений на поверхности земли устанавливают соответствующие знаки.

Одновременно с разбивкой трассу передают генподрядчику.

Отвод земель под строительство у землепользователей осуществляется заблаговременно, чтобы не нанести им ущерба (например, посевам или плановым заготовкам древесины). Ширина полосы отвода земли для строительства магистрального трубопровода ограничена действующими нормативами. При прокладке трубопровода без рекультивации (восстановления плодородного слоя) земель она составляет от 19 до 45,5 м, а с рекультивацией—до 60 м. Общая ширина строительной полосы складывается из следующих зон (рис. 19.1): I—прохода строительной колон-

ны; II—разработки траншеи и отвала грунта; III, VI—работы бульдозера; IV—рекультивации; V—отвала плодородного слоя.

В ходе подготовки строительной полосы осуществляется ее расчист­ ка и планировка. При расчистке мелкий лес (диаметром до 20 см) и кус­ тарник удаляют бульдозерами, кусторезами, корчевателями-собирателя- ми и другими машинами. Крупные деревья спиливают бензомоторными пилами. Камни и валуны удаляют со строительной полосы целиком или после дробления взрывами.

Необходимость планировки полосы строительства связана с созданием условий для обеспечения проезда строительных машин, а также с тем, что радиус изгиба трубопровода в вертикальной плоскости не должен быть меньше некоторого минимально допустимого значения.

Устройство временных и постоянных дорог необходимо для выпол-

нения основных работ на трассе трубопровода, для доставки материалов и грузов, передвижения строительных машин и механизмов, а также для ухода за трубопроводом в процессе его эксплуатации.

Часть дорог функционирует только в период строительства (временные), другие используются и после его окончания (постоянные).

При спокойном рельефе и достаточной несущей способности земной поверхности дороги сооружают путем разравнивания грунта грейдером. При необходимости их несущая способность может быть повышена подсыпкой гравия, каменной мелочи, металлургического шлака. На болотах дороги сооружают из бревен, дощатых щитов, железобетонных плит, а зимой сооружают зимники путем намораживания льда толщиной 15…20 см с изготовлением настила из бревен.

Ширина дорог должна быть не менее 3,5 м.

В ходе основного периода выполняются следующие виды работ:

•погрузочно-разгрузочные и транспортные работы;

•земляные работы;

•сварочно-монтажные работы;

•изоляционно-укладочные работы;

•очистка внутренней полости и испытание трубопроводов.

Общая технологическая схема производства работ на строительстве

линейной части трубопровода и комплекс используемых при этом машин приведены на рис. 19.2.