Строительство подводных переходов

На промышленной площадке подготавливают плеть подводного трубопровода для укладки на дно подводной траншеи. Длина плети должна на несколько десятков метров превышать ширину русловой части реки. Если ширина реки большая, (более 100 м), то подготавливают несколько плетей ограниченной длины, которые соединяют сваркой по мере укладки плетей в подводную траншею. Вначале из отдельных труб на сварочной базе изготавливают секции длиной по 36-48 м (с применением автоматической электродуговой сварки под флюсом). Затем секции с помощью ручной электродуговой сварки соединяют в плети. Плети покрывают изоляционным покрытием усиленного типа. Во избежание повреждения изоляционного покрытия при укладке плетей трубопровода поверхность труб футеруют деревянными рейками. На плети надевают чугунные или железобетонные грузы для создания отрицательной плавучести трубопровода. Вместо нанесения изоляционного покрытия и навешивания грузов используют сплошное обетонирование труб, что одновременно служит и изоляционным покрытием и утяжелителем. Подготовленные плети до нанесения изоляции испытывают на прочность гидравлическим способом (водой) на давление, равное 1,25 рабочего давления трубопровода.

Подготовленные и испытанные плети трубопровода подают на спусковую дорожку, облегчающую перемещение плети до уреза воды. Спусковые дорожки состоят из рельсового пути и тележек или из роликов, по которым плеть трубопровода и перемещается к урезу воды. Наиболее ответственная технологическая операция при сооружении подводных переходов - укладка подводного трубопровода на дно подводной траншеи. В практике сооружения подводных переходов используют три способа укладки подводного трубопровода в траншею: протаскивание по дну подводной траншеи; свободное погружение с поверхности воды трубопровода полной длины; свободное погружение с поверхности воды последовательным наращиванием плетей трубопровода. Наиболее распространен метод протаскивания по дну подводной траншеи. Этот метод позволяет вести укладку подводного трубопровода на судоходных реках без перерыва движения судов. Протаскивание трубопровода по дну подводной траншеи осуществляют лебедкой, установленной на противоположном берегу, через систему полиспастов. Ходовой блок полиспаста с крюком присоединяют к тяговому канату, а подвижный конец каната наматывается на барабан лебедки. Сама лебедка фиксируется и удерживается в определенном положении при работе якорем. До начала протаскивания плеть трубопровода устанавливают на спусковую дорожку, а тяговый канат укладывают на дно подводной траншеи. На одном берегу тяговый канат присоединяют через специальный оголовок к голове трубной плети, лежащей на спусковой дорожке, а на другом берегу - к подвижному блоку систем полиспаста. После этого включают лебедку и начинают процесс протаскивания плети трубопровода. Если плеть трубопровода составная (на широкой реке), то по мере протягивания первой плети к ее концу присоединяют сваркой вторую плеть. Протаскивание трубопровода по дну подводной траншеи заканчивают после выхода его головной части из воды на несколько десятков метров. По окончании протаскивания проводят обследование правильности укладки трубопровода в траншеи и его состояния путем спуска под воду специалистов-водолазов. После водолазного обследования проводят вновь испытания уже уложенного подводного трубопровода.

Метод свободной укладки подводного трубопровода за последнее время применяется реже, чем метод протаскивания (особенно на судоходных реках). При этом методе на спускаемый трубопровод, полностью подготовленный с навешенными грузами, устанавливают понтоны, способные удерживать балластированный трубопровод на плаву. Трубопровод по спусковой дорожке опускают на воду, транспортируют на плаву до противоположного берега и устанавливают точно над подводной траншеей. Точная установка трубопровода над подводной траншеей - трудная и ответственная операция. Ее выполняют лебедками, установленными на противоположных берегах реки (при малой ее ширине) или на понтонах. После точной установки трубопровода с понрнами над подводной траншеей приступают немедленно к его погружению и укладке на дно траншеи. Далее с трубопровода последовательно снимают понтоны, что и вызывает последовательное погружение его на дно подводной траншеи. При большой ширине реки или водохранилища метод свободной укладки отличается тем, что на берегу готовятся полностью готовые плети ограниченной длины с навешенными понтонами. К каждой такой плети после ее спуска на воду присоединяют следующую. После спуска на воду всего подводного трубопровода, соединенного из нескольких плетей, его устанавливают над подводной траншеей и погружают последовательным отсоединением понтонов.

После укладки и водолазного контроля подводного трубопровода приступают к засыпке подводной траншеи грунтом. Засыпку траншей ведут с поверхности воды. В качестве грунта для засыпки подводных траншей используют гравийную смесь, которую доставляют к створу перехода специальными грунтоотвозными шаландами и через специальные отверстия в дне производят выгрузку грунта.

Описанные методы сооружения подводных переходов отличает необходимость выполнения большого объема трудоемких подводных земляных работ и трудоемкой и ответственной операции по укладке подводного трубопровода. Этих недостатков лишен метод сооружения подводных трубопроводов направленным бурением под реками без разработки подводных траншей. В этом случае прокладка подводного перехода осуществляется путем наклонного направленного бурения скважины под дном реки в виде кривой (обычно дуги окружности) с устьем на одном берегу и с выходом этой скважины на другом берегу. Бурение наклонной скважины начинают на одном из берегов реки на расстоянии 40-60 м от уреза воды. При бурении скважины в нее одновременно подают трубопровод. Бурение наклонной скважины ведется под дном реки обычно по дуге окружности на глубине от 8 до 20 м. Бурение наклонной скважины под дном рек с одновременной подачей в скважину трубопровода проводят проходческим комплексом. Такой комплекс состоит из наклонной буровой вышки, забойной головки, системы определения места положения и ориентации в пространстве забойной буровой головки под землей, системы управления направлением движения буровой головки и других механизмов. Связь буровой головки с системами, обеспечивающими энергией, а также для подачи глинистого раствора осуществляют через колонну быстро-сборных труб. Бурение скважины, т.е. непосредственное разрушение грунтов при проходке, осуществляют буровой головкой гидромеханического действия. В передней части буровой головки установлена вращающаяся фреза, оснащенная резцами, соплами для подачи на забой под давлением воды или глинистого раствора и отверстиями для обратного отсоса образующейся глинистой пульпы. Фрезу приводит во вращение гидравлический двигатель, расположенный в корпусе буровой головки. В настоящее время проходит промышленное испытание проходческий комплекс для прокладки подводных переходов методом направленного бурения.

 

6. Трубоукладочные баржи

 

После извлечения продукта из земли, он должен транспортироваться с моря на берег. Одновременно с монтажом добывающего оборудования, трубоукладочные баржи и бригады занимаются укладкой трубопровода для транспортировки нефти и газа от платформы до места назначения (рис 3).

 

Рисунок 3. Трубоукладочная баржа

 

Длина этих барж может доходить до 150 метров, а укладываемые ими трубы - до 1525 мм в диаметре. Трубы обычно поставляются длиной 12 метров, и могут быть покрыты бетоном для утяжеления. Трубы привариваются друг к другу вдоль линии сборки, проходящей по длине баржи. Вдоль этой линии расположен ряд сварочных постов, где работают высококвалифицированные сварщики на высокоэффективных сварочных машинах.

По мере перемещения каждой следующей трубы на сварочный участок, она становится частью трубопровода, который проходит через корму баржи ко дну моря, и, наконец, к терминалу, находящемуся на расстоянии в несколько сотен миль. Со сварочного участка трубопровод перемещается на участок рентгеноскопии, где каждый новый сварной шов проверяется на наличие дефектов в соединении. Если дефектов не обнаружено, сварной шов покрывается антикоррозийной изоляцией.

По мере увеличения длины трубопровода баржа перемешается вперед, каждый раз на несколько метров. После каждого перемещения баржи новый участок трубопровода, приваренный, подвергнутый рентгеноскопии и заизолированный, спускается с кормы в воду, вниз по наклонной площадке, называемой стингером. Стингер поддерживает трубу до некоторого расстояния под водой и направляет ее под небольшим углом на морское дно.

По мере движения трубоукладочной баржи, она тянет за собой плуг, который роет траншею на морском дне. Трубопровод укладывается в траншею, где он будет защищен от повреждения путем естественной замывки или засыпки. Морские течения перемещают песок, вырываемый плугом, обратно в траншею, покрывая трубопровод.

В процессе укладки труб водолазы постоянно инспектируют стингер и трубопровод. Они следят за отсутствием препятствий на морском дне, правильной укладкой трубопровода и надлежащим положением стингера.

Затем, после завершения прокладки трубопровода к платформе, водолазы подсоединяют его к стояку, участку трубопровода, который поднимается с морского дна к палубе и крепится к конструкции.

До эксплуатации трубопровода он должен быть спрессован и проверен на плотность. Аналогично, все оборудование на палубе, трубопровод и проводка, клапаны и переключатели, насосы и системы, извлекающие сырую нефть из земли, очищающие ее и проталкивающие ее в сторону берега, должны быть многократно испытаны, чтобы убедиться в безотказной работе и отсутствии опасности для человека или окружающей среды.

Позже укладка глубоководных трубопроводов была выполнена по новой технологии, сущность которой заключается в том, что для регулирования напряжения в трубопроводе в процессе его погружения на дно моря были применены разгружающие понтоны взамен направляющего устройства - стингера. Это позволило значительно уменьшить изгиб трубопровода и тем самым обеспечить безаварийную его укладку в жестких гидрометеорологических условиях.

Трубопроводы могут быть проложены в различные места. Одни ведут к морским сборочным станциям, где нефть и газ подвергаются дальнейшему разделению, направляются обратно в трубопровод и к берегу для дополнительной переработки.

Другие трубопроводы заканчиваются на берегу в больших нефтебазах, где жидкие углеводороды хранятся для последующего распределения по нефтеперерабатывающим заводам. Углеводороды могут транспортироваться по подземному трубопроводу прямо на нефтеперерабатывающий завод, или к морскому терминалу для погрузки на танкеры, направляющиеся в другие части света.

Несколько танкеров могут загружаться и разгружаться с многопричального терминала, или один танкер может загружаться и разгружаться в системе с заякориванием буя.

Многопричальные терминалы находятся в зонах, укрытых от суровой погоды. Они погружают или разгружают нефтепродукты с помощью гигантских стрел, спроектированных с целью компенсации перемещения судна, вызванного приливами и отливами или меняющейся нагрузкой.

При системе с заякориванием буя танкер соединяется шлангами крупного диаметра с шарнирным соединением. Свободное перемещение соединения обеспечивает возможность загрузки нефти независимо от перемещения судна вследствие течений и волн.

С танкеров или береговых нефтебаз, сырая нефть и природный газ поступают на береговой завод, где они перерабатываются в продукты для нефтяной, газовой и химической промышленности. На этих заводах углеводороды становятся ингредиентами для многочисленных продуктов, с которыми мы ежедневно соприкасаемся. Они превращаются в бензин и моторное масло, в синтетические ткани и пластмассы, в асфальт и другие промышленные продукты, и в топливо для промышленности и наших домов.

7. Работы заключительного периода

 

В результате проведенного расчетного анализа все выявленные дефекты потери металла на данном участке трубопровода были подразделены на 3 категории опасности. Присвоение категории опасности группам дефектов и соответствующим секциям трубопровода позволяет службам эксплуатации оперативно производить необходимые мероприятия.

- Докритический дефект - дефект неопасный на момент проведенной инспекции, но требует последующего контроля в течение периода менее 5 лет;

- Критический дефект - дефект опасный, требует принятия соответствующих мер безопасности и проведения дополнительного контроля;

- Закритический дефект - дефект опасный, требует немедленной остановки и вывода в ремонт участка трубопровода;

Присвоение категории опасности определяется эксплуатационными характеристиками трубопровода и производится в следующем порядке:

- присваивается категория опасности каждому дефекту;

- присваивается категория опасности каждой дефектной трубе по максимальной категории опасности дефектов выявленных на ней;

- участок трубопровода разбивается на подучастки (по запорной арматуре);

- каждому подучастку присваивается категория опасности по максимальной категории опасности труб на данном подучастке;

- всему участку трубопровода присваивается категория опасности по максимальной категории опасности подучастков.

Общее количество дефектов: 30

Количество докритических дефектов:30

Количество критических дефектов: 0

Количество закритических дефектов: 0

Максимально допустимое давление: 11,99 МПа

Категория опасности подучастка: докритический

  

Выводы:

- русловые процессы на  участке переходов протекают  достаточно стабильно, без ярко  выраженных временных деформаций  в зоне технического коридора  расположенного на вершине Камышинского  переката;

- медленные деформации левого вогнутого берега в створе переходов будут продолжаться, сопровождаясь усилением асимметрии поперечного профиля реки;

- выполненные исследования указывают на возможность появления местных деформаций участков русла в створе технического коридора ППМГ под левым берегом и развития протоки под правым берегом.

Рекомендации:

- сделать прорези в  перекатах выше и ниже по  технического коридора;

- частичная срезка центральной зоны русла ниже ухвостья острова в створе технического коридора на 1-1,5 м.

- срезка подошвы правобережного побочня выше створа коридора на ширину 40-50 м для увеличения пропускной способности основного русла.

В случае опасных размывов русла и берегов рекомендуется:

- замыв оголенных участков труб с последующей отсыпкой гравийного плаща толщиной 0,5 м;