Трубопроводы на заболоченных участках — Пути российской нефти

 Энциклопедия технологий

Проблемы

Болота занимают огромные площади в России. Это равнинные участки земли, которые когда-то были либо озерами, либо заболачивались из-за избыточного переувлажнения. Для болот характерно наличие мощного слоя обводненных органических отложений — торфа. Генезис болот сказывается на его разрезе: у заросших озер под слоем торфа находится слой погребенного ила, заболоченные же участки такого слоя лишены. Строение болота имеет важное значение при проектировании прокладки траншей. 

Болота могут быть полностью заполнены торфом, растекающимся под нагрузкой, на поверхности воды при этом будет так называемая плавающая сплавина — эластичная растительная субстанция. 

Наличие насыщенного водой торфяного слоя мощностью около 0,5 метра уже служит основанием для перевода данной территории в разряд заболоченной. Все это требует применения специальной техники, способной работать на обводненных участках, или особой подготовки трассы трубопровода. Также на болотах возникает специфическая проблема всплывания трубопровода, уложенного в обводненном торфяном массиве, либо его погружения в слабых грунтах.

Решения

Прокладка трассы трубопровода в болотистой зоне требует проведения углубленных инженерно-геологических и гидрологических изысканий. 

В зависимости от стадии развития болота и его происхождения различаются и условия работы техники. В частности необходимо выбрать, какую технику можно будет использовать на конкретных участках: на широких гусеницах, обычную на специальных щитах или же на понтонах.

Если позволяют климатические условия, то прокладку траншеи рекомендуется проводить в зимнее время, когда создаются условия для движения по поверхности болота разнообразной техники. При этом разрабатывается комплекс мер по уменьшению промерзания полосы будущей траншеи. 

Кроме этого, проходку траншей возможно проводить взрывным способом с применением шнуровых зарядов длиной 100–200 метров, в результате чего в торфяном массиве образуется траншея, достаточная для спуска в нее трубопровода непосредственно с поверхности воды.  

Трубопроводы, которые в рабочем состоянии будут легче воды, в зоне распространения обводненных болот или на периодически затопляемых участках необходимо проводить с анкеровкой или балластированием. Балластирование может осуществляться формированием бетонной рубашки в заводских условиях, нанесением бетона на месте или приложением внешних грузов. При этом требуется учесть повышенную жесткость забалластированных плетей, не допуская излишних изгибов. 

Способ применения ввинчивающихся в грунт анкеров наиболее предпочтителен на участках, расположенных на большом удалении от железных дорог или иных коммуникаций, обеспечивающих регулярный подвоз массивных грузов. 

В ряде случаев трубопровод может быть уложен на насыпь из минерального грунта, которая равномерно распределяет нагрузку от трубопровода по поверхности торфяных масс. Еще одним способом улучшения несущих способностей заболоченной территории является установка так называемых песчаных свай, то есть сооружение в торфяном слое вертикальных колонн из уплотненного песка.  

Технология прокладки трубопроводов в болотах, особенно глубоких и обводненных, может приближаться и к технологии работ на обычных равнинных участках с минеральными грунтами, и к технологии подводных работ, что требует особо тщательной проработки маршрута и возможных инженерных решений. 

Прокладка переходов через водные и сухопутные препятствия

 Энциклопедия технологий

Проблема

В настоящее время растет необходимость создания безопасных подземных переходов для магистральных трубопроводов. Это касается и сухопутных участков, где нужно прокладывать трубопроводы под авто и железными дорогами, причем, без прекращения движения, и всевозможными инженерными коммуникациями. 

Отдельная задача — это подводные переходы, прежде всего, под реками, которые являются динамическими природными объектами, способными достаточно быстро изменяться, что может привести к серьезной техногенной аварии. Чтобы решить эти задачи с максимальной эффективностью, такие компании, как «Транснефть» уделяют большое внимание внедрению прогрессивных методов подземного преодоления подобных препятствий.

Решения

Наиболее эффективным и безопасным для окружающей среды способом прокладки трубопровода под различными препятствиями, как водными так и сухопутными, является бестраншейный метод, который представляет из себя создание цилиндрического канала в грунтах, его можно назвать скважиной или мини-туннелем, в нем и укладывается нитка магистрального трубопровода. 

У данного метода есть несколько важнейших достоинств. Прежде всего, трубопровод располагается в массиве грунтов ниже уровня возможного углубления русла реки или проведения каких-то приповерхностных инженерных работ. Это исключает проблемы с разрушением самого трубопровода, что имеет важнейшее значение как для экологии, так и для эксплуатанта данного трубопровода. Хорошо заглубленный трубопровод не требует регулярных работ по засыпке береговых размывов и берегоукрепления. 

Данный метод сокращает сроки строительства перехода, особенно в случае перехода через реки, так как работы могут вестись круглогодично, они не связаны никак с периодами ледостава, ледохода, падения или роста уровня воды.  

В настоящее время развиваются следующие разновидности бестраншейного метода создания переходов: расширение скважин; наклонно-направленное бурение; микротуннелирование. Наиболее простой метод, но имеющий значительные ограничения — это метод расширения скважин небольшого размера специальным раскатчиком, который увеличивает диаметр скважины и одновременно тянет за собой нитку трубопровода. Данный прием возможен только в уплотняемых грунтах и не позволяет протягивать трубопровод диаметром более 400 мм. 

Большие возможности демонстрирует метод наклонно-направленного бурения (ННБ). Применение этого метода позволяет создавать горизонтально-наклонные скважины диаметром до 2 метров и длиной до 2000 метров. Переход выполняется методом ННБ в три основных этапа: бурение лидирующей скважины, расширительное бурение и собственно протаскивание плети трубопровода. Данный метод имеет свои ограничения по свойствам грунтов, в которых проходятся скважины, но, тем не менее, уже широко применяется в России при строительстве сухопутных и водных переходов.  

Самые большие возможности предоставляет метод микротуннелирования, который представляет собой строительство туннеля без участия человека в подземных работах. Технологически — это проходка в горных породах с помощью автоматизированного щита и системы установки крепежа из мощных железобетонных секций. Данный метод требует использования специального, весьма дорогостоящего оборудования. Диаметр туннелей может начинаться от 60 см и достигать 12 метров, длина же их может измеряться километрами и даже десятками километров. Этот метод имеет наименьшие ограничения и позволяет создавать комплексный переход для различных коммуникаций, с возможностью их регулярной инспекции. 

Все перечисленные методы находятся в состоянии непрерывного совершенствования, чтобы обеспечить максимальную эффективность прокладки трубопроводов с минимальным вмешательством их в окружающую среду. 

Как работает установка морского трубопровода?

Прокладка трубы на морском дне может вызвать ряд проблем, особенно при большой глубине. Существует три основных способа укладки подводных труб — S-образная, J-образная и буксировка — и судно-трубоукладчик является неотъемлемой частью успеха укладки.

Плавучесть влияет на процесс укладки трубопровода как положительно, так и отрицательно. В воде труба весит меньше, если она заполнена воздухом, что снижает нагрузку на трубоукладочную баржу. Но однажды оказавшись на морском дне, трубе требуется усилие, направленное вниз, чтобы оставаться на месте. Это может быть обеспечено весом нефти, проходящей по трубопроводу, но вес газа недостаточен, чтобы удержать трубу от дрейфа по морскому дну. В мелководных сценариях трубу заливают бетоном, чтобы удерживать ее на месте, в то время как в глубоководных ситуациях количество изоляции и толщина, необходимые для защиты от гидростатического давления, обычно достаточны, чтобы удерживать линию на месте.

Установка трубопровода с буксировкой

В то время как перемычки обычно достаточно короткие, чтобы их можно было устанавливать в секциях с помощью ROV, выкидные линии и трубопроводы обычно достаточно длинные, чтобы требовать другого типа установки, будь то буксировка, S-образная укладка или J -класть.

Установка Tow-in — это то, на что это похоже; здесь труба подвешивается в воде с помощью модулей плавучести, а один или два буксира буксируют трубу на место. Оказавшись на месте, модули плавучести снимаются или заливаются водой, а труба опускается на морское дно.

Прокладка наземного буксирного трубопровода
Источник: www.pipelife.no

Существует четыре основных вида прокладки врезного трубопровода. Первый, надводная буксировка , включает буксировку трубопровода по поверхности воды. В этом методе буксир буксирует трубу по поверхности воды, а модули плавучести помогают удерживать ее на поверхности воды.

Используя меньшее количество модулей плавучести, чем надводный буксир, среднеглубинный буксир использует поступательную скорость буксира, чтобы удерживать трубопровод на подводном уровне. Как только поступательное движение прекращается, трубопровод оседает на морское дно.

Подводный буксир использует модули плавучести и цепи для увеличения веса, работая друг против друга, чтобы удерживать трубу прямо над морским дном. На месте модули плавучести снимаются, а труба оседает на морское дно.

Наконец, донный буксир тащит трубу по морскому дну без использования модулей плавучести. Выполняется только в мелководных установках, морское дно должно быть мягким и плоским для этого типа установки.

Установка S-образного трубопровода

При монтаже трубопровода S-образной укладки труба снимается с кормы судна по мере движения лодки вперед. Труба изгибается вниз от кормы через воду, пока не достигнет «точки приземления» или конечного пункта назначения на морском дне. По мере того, как все больше труб привариваются к линии и снимаются с лодки, труба принимает форму буквы «S» в воде.

Установка трубопровода S-образной укладки
Источник: www.pbjv.com.my

Стингеры длиной до 300 футов (91 м) в длину, отходят от кормы для поддержки трубы при опускании ее в воду, а также для контроля кривизны установки. Некоторые трубоукладочные баржи имеют регулируемые стингеры, которые можно укоротить или удлинить в зависимости от глубины воды.

Труба опускается в воду с помощью стингера для S-образной укладкиИсточник: www.nord-stream.com труба от коробления. S-образную укладку можно выполнять на глубине до 6500 футов (1,981 метр) в глубину, и таким образом можно прокладывать до 4 миль (6 километров) труб в день.

J-образная укладка трубопровода

Преодолев некоторые препятствия S-образной укладки, J-образная укладка обеспечивает меньшую нагрузку на трубопровод, вставляя трубопровод в почти вертикальном положении. Здесь трубу поднимают через высокую башню на лодке и опускают в море. В отличие от двойной кривизны, получаемой при S-образной укладке, при J-образной укладке труба изгибается только один раз, принимая форму буквы «J» под водой.

Установка трубопровода J-LayИсточник: TechnipFMC

Уменьшенная нагрузка на трубу позволяет J-lay работать на больших глубинах. Кроме того, трубопровод J-образной укладки может выдерживать большее движение и подводные течения, чем труба, уложенная S-образным способом.

Трубоукладочное судно J-Lay S7000Источник: www.hydro.com

Типы трубоукладочных судов

Существует три основных типа трубоукладочных судов. Имеются баржи J-образной и S-образной укладки со сварочной станцией и подъемным краном на борту. Секции трубы длиной 40 или 80 футов (12 или 24 метра) свариваются вдали от ветра и воды в закрытом помещении. На этих типах судов труба укладывается по одной секции конвейерным способом.

С другой стороны, баржи с катушкой содержат вертикальную или горизонтальную катушку, вокруг которой наматывается труба. На барабанные баржи можно устанавливать как трубы меньшего диаметра, так и гибкие трубы. Баржи с горизонтальной катушкой выполняют S-образную укладку, а вертикальные баржи могут выполнять как S-образную, так и J-образную укладку трубопровода.

Вертикальная баржа с барабаномИсточник: www.jee.co.uk

При использовании барж с барабаном сварка секций трубы выполняется на берегу, что снижает затраты на установку. Намотанная труба поднимается с причала на судно, и труба просто выкатывается по мере выполнения монтажа. После того, как вся труба на катушке установлена, судно либо возвращается на берег за другой, либо некоторые баржи с катушками оснащаются кранами, которые могут поднять новую катушку с транспортного судна и вернуть израсходованную катушку, что экономит время и деньги. .

Как работает морская прокладка трубопровода

Морские трубопроводы играют ключевую роль в доставке продуктов из океана
места добычи полезных ископаемых на фабрики, предприятия и дома. Однако прокладка трубы
вдоль морского дна может быть сложной задачей. Рабочие должны убедиться, что труба
достигает дна океана, не получая и не причиняя ущерба. Кроме того,
газопроводам нужен дополнительный вес, чтобы они продолжали лежать ровно
на морском дне. Чтобы обойти эти препятствия, производители трубопроводов
использовать три основных метода установки: S-образная, J-образная и буксируемая.
монтаж. Узнайте больше о каждом методе из этого обзора
как
монтаж морских трубопроводов.

Установка S-образной укладки

Термин S-образная укладка относится к S-образной форме трубы при ее изгибе.
между лодкой, устанавливающей его, и дном океана. Во время S-укладки
установка, рабочие сваривают секции трубы вместе, находясь на борту
трубоукладочное судно. По мере продвижения корабля они постепенно опускают
собранная труба с кормы корабля через опорную конструкцию
известный как стингер, и на морское дно. Процесс S-lay требует
рабочих для поддержания надлежащего натяжения, в противном случае труба может деформироваться и
получить урон, когда он перемещается с корабля на дно океана.

Установка J-Lay

Когда дело доходит до
как
работы по прокладке морского трубопровода
, установка J-lay очень
аналогично методу S-lay. Оба метода требуют, чтобы рабочие собирали
трубопровод на борту судна и спустить его с кормы судна
на дно океана. Отличие в том, что высокая башня на лодке
поднимает собранную трубу вверх, придавая ей прямой угол при входе
море. Это создает изогнутую J-образную форму между морским дном и
сосуд, тем самым уменьшая нагрузку на трубу, когда она изгибается в сторону
место назначения. Пониженное натяжение делает J-образную укладку предпочтительной для
более глубокие воды и более интенсивные океанские течения.

Установка буксировки

Как следует из названия, буксировочная установка использует буксир для
отбуксировать собранный трубопровод на место. Модули плавучести помогают сохранить
трубопровод на плаву, пока лодка не отбуксирует его в нужное место. Затем,
рабочие удаляют или заливают модули, чтобы позволить конвейеру погрузиться в
морское дно. Существует несколько вариантов установки буксировки, которые включают
буксировка трубы на уровне поверхности, частично под водой, чуть выше
морского дна или прямо по дну океана.