Лекции Сооружение и экспл ГНП

него полимерных лент. Они представляют собой два последовательно расположенных на общей раме агрегата – силового и изолировочного.

Сварные стыки труб с заводскими покрытиями при прокладке магистральных трубопроводов независимо от диаметра изолируются тер-

моусадочными муфтами, манжетами или термоусадочными лента-

ми. Работы по изоляции стыков производятся как в стационарных условиях (на трубосварочных базах после сварки труб в секции), так и на трассе — после сварки секций или отдельных труб в плеть.

Качество изоляционного покрытия проверяют на всех стадиях производства работ: на стеллаже изоляционного стенда, перед укладкой и после укладки трубопровода в траншею.

Укладка трубных секций. Трубные плети укладывают в траншею в зависимости от местных условий и диаметра труб одним из следующих способов:

предварительным приподнятием над монтажной полосой колонной трубоукладчиков с последующим поперечным надвиганием на траншею и опусканием на дно траншеи трубной плети с одновременной ее очисткой и изоляцией (совмещенный способ производства изоляционно-укладочных работ);

поперечным надвиганием как и в предыдущем случае, но без очистки и изоляции, которые выполняются на трассе заблаговременно (раздельный способ производства изоляционноукладочных работ;

приподнятием над монтажной полосой, поперечным надвиганием на траншею и опусканием на дно траншеи плетей, сваренных из труб с заводской или базовой изоляцией;

продольным протаскиванием с монтажной площадки заранее подготовленных (включая нанесение изоляции, футеровки, балластировки) длинномерных плетей непосредственно по дну траншеи;

продольным протаскиванием по дну траншеи плети циклично, по мере ее наращивания из отдельных труб или секций на монтажной площадке;

продольным протаскиванием с береговой монтажной площадки трубной плети на плаву по мере ее наращивания (включая сварку, контроль качества кольцевых швов, очистку и изоляцию стыков, балластировку и пристроповку разгружающих поплавков) с последующим погружением этой плети в проектное положение путем отстроповки поплавков;

41

продольным протаскиванием на плаву, но без предварительной балластировки и без применения поплавков; в этом случае погружение плети на дно траншеи осуществляется за счет навески на плавающую плеть балластирующих устройств специальной конструкции;

опуском забалластированной и выложенной по проектной оси плети путем разработки траншеи под плетью («метод подкопа»);

опуском отдельных труб или секций в траншею с последующим их наращиванием в плети в траншее.

При укладке плетей в траншею необходимо обеспечивать:

недопущение в процессе опуска их соприкосновений со стенками траншеи;

сохранность стенок самого трубопровода (отсутствие на нем вмятин, гофр, изломов и других повреждений);

сохранность изоляционного покрытия;

образование зазора между стенками траншеи и трубопроводом.

получение полного прилегания трубопровода ко дну траншеи по всей его длине.

При укладке изолированной плети применяют три метода: непре-

рывный метод, цикличную укладку методом «перехвата», цикличную укладку методом «переезда».

Непрерывный метод укладки производится синхронным движением колонны трубоукладчиков, оснащенных троллейными подвесками.

При цикличном методе «перехвата» последний трубоукладчик, освободившись от нагрузки, перемещается вплотную к впереди стоящему и здесь включается в работу, обеспечивая тем самым разгрузку трубоукладчика, который, в свою очередь, уходит на подмену следующего трубоукладчика, и так происходит далее, пока не завершится цикл укладки полностью.

Цикличная укладка методом «переезда» отличается от укладки методом «перехвата» тем, что последний трубоукладчик после освобождения от нагрузки переезжает в головную часть колонны и включается в работу.

Защита трубопровода от механических повреждений при укладке. На участках трассы, где трубопровод прокладывают в скальных, каменистых и мерзлых грунтах, дно траншеи выравнивают, устраивая подсыпку из мягкого или мелкозернистого минерального (песка)

42

грунта толщиной не менее 10…20 см над выступающими частями основания.

В качестве средства защиты трубопровода от повреждений может использоваться футеровка труб, выполненная из долговечных, негорючих и экологически чистых оберточных материалов, а также обетонирование труб. Толщина бетонного покрытия в этом случае устанавливается в пределах 1…2 см.

Монтаж запорной арматуры. Монтаж узлов кранов и задвижек, как правило, производится из укрупненных заготовок, сваренных, заизолированных и предварительно испытанных в базовых условиях, так как при отказе во время испытания всего трубопровода приходится опорожнять весь трубопровод, что приводит к удорожанию работ. Комплекс работ по установке узлов кранов или задвижек выполняется в следующем порядке:

разработка котлована;

планировка дна, подсыпка под фундамент и ее трамбовка;

укладка фундаментных плит;

транспортировка монтажных заготовок к месту установки крановых узлов и задвижек;

сборка узла из заготовок в котловане;

контроль сварных стыков;

изоляция стыков;

гидравлическое испытание кранового узла (задвижки);

присоединение кранового узла (задвижки) к нити трубопровода;

контроль замыкающих стыков и их изоляция;

засыпка узла с трамбовкой пазухов;

установка средств управления краном (задвижкой);

установка ограждения, обустройство площадки вокруг кранового узла (задвижки).

Засыпка уложенного трубопровода. Засыпку траншеи произво-

дят непосредственно после укладочных работ. Засыпку трубопровода в любых грунтах после получения письменного разрешения заказчика следует выполнять бульдозерами.

До начала работ по засыпке уложенного трубопровода в любых грунтах необходимо:

проверить проектное положение трубопровода и плотное его прилегание к дну траншеи;

проверить качество и в случае необходимости отремонтировать изоляционное покрытие;

43

провести предусматриваемые проектом работы по предохранению изоляционного покрытия от механических повреждений;

выдать наряд-задание на производство работ машинисту.

Очистка внутренней полости трубопровода. При строительстве внутрь трубопровода попадают грязь, вода, снег, инструменты и другие посторонние предметы. Если их не удалить, то впоследствии перекачиваемый продукт будет загрязнен и его качество ухудшится.

Применяют два способа очистки: продувку воздухом (или газом) или промывку водой с использованием очистных поршней.

Испытание трубопровода на прочность и герметичность про-

водят после завершения всех предшествующих работ (укладки, засыпки, очистки полости, врезки линейной арматуры). Применяют следую-

щие способы испытаний: гидравлический (водой), пневматический

(сжатым воздухом или природным газом) и комбинированный.

Техническая рекультивация земель. Техническая рекультива-

ция предполагает снятие плодородной почвы перед разработкой траншей (котлована) на хранение и ее последующее возвращение на место после засыпки траншеи (котлована).

44

Лекция 5.

СООРУЖЕНИЕ ТРУБОПРОВОДОВ В СЛОЖНЫХ УСЛОВИЯХ. МОРСКИЕ ТРУБОПРОВОДЫ

К горной местности относятся районы земной поверхности, которые значительно приподняты над окружающими равнинами и холмистой местностью с абсолютными высотами над уровнем моря более 500 м. Горная местность характеризуется сильно пересеченным рельефом: труднопроходимыми лесами, скалистыми хребтами и вершинами, покрытыми ледниками; ограниченной сетью дорог и плохим их состоянием.

На прокладку газонефтепроводов в горных условиях оказывают влияние горные склоны (косогоры) (их крутизна, определяющая возможность передвижения техники и схему производства работ; степень покрытия растительностью, наличие оползневых участков, русла селевых потоков и т.п.) и лежащие на них курумы, представляющие собой подвижные скопления дресвяно-щебнисто-глыбового материала на склонах различной крутизны (от 3 до 45°).

Толщина слоя курумов составляет 2,5 – 3,0 м. Курумы могут залегать в виде «каменных морей» и «каменных рек».

При прохождении трассы по склону с поперечной крутизной менее 8° магистральные газонефтепроводы прокладываются без устройства полки – рабочей полосы, формируемой в результате срезки и подсыпки грунта.

При укладке трубопроводов на косогорах с поперечным укло-

ном:

8 — 11 град. – устройство полки обеспечивается за счет отсыпки насыпи непосредственно на косогоре; 12 — 18 град. – предусматривают уступы для предотвращения сползания грунта по косогору;

выше 18 град. – полки предусматриваются только за счет срезки грунта; выше 35 град. – предусмотрено устройство подпорных стен.

Во избежание воздействия подвижного курумного слоя, трубопровод прокладываю на 0,5 м ниже уровня сезонного оттаивания.

Предусматривается защита трубопровода от механических повреждений (обсыпка из мягкого грунта, защитные обертки из прочных материалов и др.).

При разработке полки, в верхние слои (в т.ч. и курумный слой) срезаются, трубопровод прокладывается в устойчивых грунтах, ближе к подошве откоса полки.

45

Между подошвой откоса полки и трубопроводом устраивается кювет, который служит для сбора падающих глыб и водоотвода.

При пересечении селей, как правило, применяют надземную прокладку. При подземной прокладке через селевой поток или конус выноса (форма рельефа, которая имеет вид слабовыпуклого полуконуса, образуемого при уменьшении скорости течения воды из-за изменения уклона поверхности) укладку трубопровода следует предусматривать на 0,5 м (считая от верха трубы) ниже возможного размыва русла.

Прокладка трубопроводов в сейсмических районах

Применяют специальные решения, позволяющие избежать разрыв трубопровода:

утолщение стенки трубопровода;

обход по возможности косогорных участков;

3) 100%-й контроль качества физическими методами сварных соединений ();

4)подсыпка и присыпка трубопровода крупнозернистым песком или торфом;

установка автоматически срабатывающей запорной арматуры;

установка автоматической системы контроля положения трубопровода;

установка сейсмометрических станций для записи колебаний трубопровода и окружающего грунта и др.

Сооружение морских трубопроводов

География морской добычи нефти и газа следующая: западноевропейский регион (Норвегия, Великобритания, Дания (Северное и Норвежское моря) – 26 %; Латинская Америка (акваториальные месторождения Бразилии, Мексики и Венесуэлы) – 21 %; Ближний и Средний Восток (Саудовская Аравия, Объединѐнные Арабские Эмираты (ОАЭ), Иран, Ирак, Катар) – 19 %; Африка (страны Гвинейского залива (Нигерия, Ангола, Алжир) – 13 %; Южная и Юго-Восточной Азия (Китай, Индонезия, Индия) – 9 %; Северная Америка (США) – 7,5 % мировой добычи морской нефти.

46

В настоящее время Россия, обладающая богатейшими запасами углеводородов на шельфе, практически не имеет морской нефтегазодобывающей промышленности.

Шельф представляет собой относительно мелководные (до нескольких сотен метров) участки дна океанов, окраинных и внутренних морей, окаймляющие континенты и острова. Границей шельфа со стороны суши служит береговая линия, внешняя граница проводится по бровке – перегибу с океанской стороны, ниже которой глубины дна резко возрастают.

Россия только начинает освоение своего шельфа, хотя основные направления этой столь важной для экономики работы были сформулированы еще в 80-х годах.

Площадь континентального шельфа нашей страны составляет 6,2 млн км2 (4,2 млн км2 в пределах исключительной экономической зоны), что соответствует 21% площади шельфа Мирового океана. Не менее 4 млн км2 перспективны на нефть и газ.

Изученность шельфа в высшей степени неравномерна: наряду с хорошо или относительно хорошо изученными российскими секторами Балтийского и южных морей (участки Азово-Черноморского и Каспийского бассейнов), шельфом о. Сахалин, Печорским морем, южной частью Баренцева моря, значительные площади арктического шельфа (северные районы Баренцева и Карского морей, моря Лаптевых, ВосточноСибирское и Чукотское) исследованы только редкой сетью сейсмических профилей, от Таймыра до границы с США на арктическом шельфе РФ не пробурено ни одной скважины.

Направления применения морских трубопроводов:

соединение причалов с резервуарными парками перевалочных нефтебаз или нефтебаз прибрежных НПЗ (перекачка нефти и нефтепродуктов с танкеров на сушу и обратно); обслуживание морских нефтепромыслов (например, подводные тру-

бопроводы для подачи газа на берег на Штокмановском газоконденсатном месторождении в Баренцевом море; район выхода трубопровода на берег – губа Опасова на Териберском полуострове (Кольский район Мурманской области); трансконтинентальные газонефтепроводы (например, проект «Голу-

бой поток», предусматривающий строительство морского участка газопровода Россия – Турция по дну Черного моря).

Способы укладки морских трубопроводов

47

Применят следующие способы укладки подводных трубопрово-

дов:

протаскивание по дну моря;погружение с поверхности моря;

спуск на морское дно с трубоукладочных судов.

Протаскивание по дну моря. Прямолинейная секция трубопровода располагается на роликовых дорожках, установленных вдоль трассы. В начале секции трубопровода приваривают оголовок сферической или конической формы для предотвращения при протаскивании зарывания головного участка трубопровода в грунт. К оголовку крепится торс, соединяемый с лебедкой на судне.

Укладка трубопровода по дну с погружением с поверхности моря. Трубопровод, защищенный бетонным покрытием для обеспечения отрицательной плавучести, оснащают понтонами для придания ему положительной плавучести. После установки трубопровода над местом укладки понтоны поочередно отсоединяют, трубопровод постепенно опускается на дно моря.

Укладка трубопровода с трубоукладочного судна включает не-

сколько вариантов.

Монтаж в горизонтальном или слабонаклонном положении

предполагает перемещение судна по трассе при помощи якорных или буксирных устройств, а трубопровод, уложенный на рольганги, представляющий собой конвейер, сходит с палубы. К кормовой части корпуса судна крепится специальное спусковое устройство прямолинейной или криволинейной конфигурации, предназначенная для уменьшения изгибающих напряжений в сечениях трубопровода. По мере движения трубоукладочного судна вдоль трассы трубопровод наращивается при помощи сварочно-монтажного оборудования, установленного на борту судна.

При строительстве глубоководных трубопроводов все более широ-

кое применение находит метод монтажа в вертикальном состоянии.

При этом на трубоукладочном судне устанавливают монтажную вышку, внутри которой наращивают плети.

При другом методе трубопровод, предварительно намотанный на барабан, через специальное выпрямляющее и спусковое устройство опускают на дно.

При укладке подводных трубопроводов на больших глубинах большое значение приобретает необходимость точного регулирования

48

плавучести трубопровода. Для этого применяются утяжеляющие покрытия, различные пригрузы или понтоны (из резины, пластика, металла, пластмассы), а также другой трубопровод, подсоединяемый к укладываемому и заполняемый водой.

Пересечение береговой линии

Прибрежная полоса начинается со стороны моря, где прокладку с судов нельзя производить из-за недостаточной глубины, и простирается до отмели, включая приливно-отливную полосу, которая может быть мокрой или сухой, в зависимости от уровня прилива. На этом участке мелкой воды, в котором трубопроводы подвергаются жесткому воздействию окружающей среды (прибою).

При пересечении трубопроводом береговой линии применяют способы строительства:

открытые земляные работы (плеть трубопровода изготавливают на трубоукладочном судне и протягивают к берегу по дну заранее подготовленной подводной траншеи с применением тяговой лебедки, установленной на берегу либо плеть трубопровода изготавливают на береговой площадке и вытягивают в море по дну подводной траншеи с помощью лебедки, установленной на трубоукаладочном судне);направленное бурение, при котором трубопровод протаскивается

через предварительно пробуренную скважину на прибрежном участке;

тоннельный способ.

Буксировка секций на плаву с последующим погружением на

дно

Способ укладки магистральных трубопроводов методом буксировки секций на плаву с последующим погружением на дно

предусматривает изготовление на берегу плетей, спуск их на воду, буксировку к месту уклади и опускание на дно.

Сварка труб в плети и их изоляция могут быть выполнены по одной из технологических схем, применяемых в полевых условиях.

Готовые к прокладке плети длиной до 3 км буксируют к месту укладки, соединяют их на плаву и опускают на грунт при небольшой отрицательной плавучести, оставляя каждый раз головной конец плети на поверхности воды или на судне для присоединения к нему последующей плети.

49

При малых диаметрах трубопровода для поддержания плети на плаву применяют поплавки. После буксировки плети на трассу и ее соединения с выходящим из воды ранее проложенным концом поплавки отсоединяют, и плеть опускается на дно. В зависимости от принятой организации работ головной конец присоединяемой плети может находиться либо на судне, либо на поплавке. Трубопроводы больших диаметров с положительной плавучестью буксируют к месту укладки без поплавков. Плети таких трубопроводов после присоединения к проложенному концу погружают на дно путем залива в них воды. Вода подается с берегового конца. На головном конце плети монтируют быстросъемную заглушку с шлангом и трос с буем. Буй фиксирует местоположение конца плети. По шлангу трубопровод продувают сжатым воздухом до момента всплытия его головного конца, затем его подают на судно для присоединения к очередной плети

Способ укладки морских трубопроводов методом подводной буксировки предусматривает сварку трубопроводных секций длиной до 15 км на берегу с последующей транспортировкой их под водой к месту укладки. Секцию трубопровода, поддерживаемую буями, буксируют к месту назначения на глубине около 40 м ниже поверхности воды, затем, используя для позиционирования буксир, секцию опускают на морское дно путем дистанционного затопления буев.

При этом может быть использовано несколько вариантов буксировки:

1)поверхностная буксировка – трубопровод с помощью укрепленных на нем поплавков поддерживают на плаву; способ приемлем только в очень спокойных водах, где нет сильного волнения;

2)подводная буксировка – всю плеть трубопровода крепят к вертикальным цилиндрическим буям, находящимся на поверхности воды, таким образом, чтобы плеть оказалась ниже зоны активного воздействия волн;

3)придонная буксировка – на трубопроводе укрепляют поплавки

испециальные пригрузы в виде цепей. Общую плавучесть системы рассчитывают таким образом, чтобы трубопровод плавал над морским дном, а часть цепей находилась на морском дне. При данном способе трубопровод устойчив к воздействию волн и течений, однако имеются ограничения по условиям морского дна, которое должно быть достаточно гладким и ровным;

4)буксировка с контролем глубины – способ является разновид-

ностью придонной буксировки. Плавучесть системы рассчитывают таким образом, чтобы подъемные силы, действующие на пригрузы в процессе буксировки, подняли плеть со дна. При снижении скорости бук-

50