Мировое сообщество признает бесспорный факт способности РФ проложить трубопровод по морскому дну и успешно начать его эксплуатацию. Успех был достигнут в реализации проекта «Северный поток» в акватории Балтийского моря.
На очереди - «Южный поток», но акватория - уже Черного моря. Способна ли РФ построить газопровод с эксплуатационными показателями, которые обеспечат его безаварийную эксплуатацию в течение всего срока? Да! Способна. Специалисты РФ обеспечат функционирование трубы даже до того момента, когда природные запасы газа будут исчерпаны. В то время труба будет пустой, так как газа не будет.
Так при чем здесь «русская рулетка»? Есть ряд обстоятельств, игнорировать которые никто не имеет права.
1. Гидрология Черного моря
а) глубина большей части дна моря - 2000 метров.
Погружаясь на глубину 10 метров, имеем рост давления на 1 атмосферу. Атомная подводная лодка, на которой автор имел честь служить, погружалась на глубину 415 метров. Толщина брони, из которой была изготовлена «Мурена», составляла 5 см. Нитей между переборками мы не натягивали, это технологически невозможно сделать, но визуально фиксировали «проседания» ракетных шахт, а «стон» прочного корпуса лодки воспринимался как продолжение собственного обнаженного нерва.
б) объем воды в Черном море 550 000 км куб.
в) сероводород Н2S присутствует в 87% объема всего моря и в свободном состоянии заполнит 20 000 км куб.
г) плечо прокачки газа от станции на берегу кавказского побережья РФ до станции на болгарском берегу составляет не одну сотню километров. Нет технической возможности дополнительного «разгона» потока газа на промежуточной станции. Единственный вариант - максимально сильно поднять давление на территории РФ и отпомповывать из трубы на другом берегу. (Очень важное обстоятельство!)
2. Непреодолимые обстоятельства, на которые не может иметь влияния никто
Вследствие шторма потерпело крушение судно. Плавсредство тонет и попадает на газопровод. 15000 тонн металла получают огромную энергию, пока не преодолеют 2000 метров от поверхности до дна. Трубопровод будет перерублен мгновенно. Обычная практика в акватории Черного моря состоит в том, чтобы транспортировать металлолом на плоскодонных (!) Речных судах, в которых укреплен корпус и которым присвоен класс «река-море». Можно еще что-то приварить к корпусу речной самоходной баржи и повысить ее класс до уровня «река-океан», но от немедленной катастрофы это не спасет… Далее будет так: под бешеным давлением газ образует пузырь, который пойдет на поверхность. Инерционные силы в газопроводе (смотри п.г. - выше), время, которое требуется для срабатывания аварийной системы и перекрытия потока, позволят преодолеть невероятно большие объемы насыщенной сероводородом воды и прорвать 100–400 метровый слой обогащенной кислородом воды. Во время непогоды, когда произошла авария судна, молнии обязательно присутствуют. Смесь газа, сероводорода и атмосферного кислорода не долго будет ждать искру, которая спровоцирует взрыв.
3. Давайте помолимся за души невинно убитых в г. Беслан и в Норвегии. Дети погибли от рук террористов, молодые люди погибли на крошечном острове от руки сумасшедшего.
Трубопровод на дне моря можно увидеть на приборе так четко и ясно, как собственные тапочки на вытянутых ногах. Кумулятивный снаряд прожигает броню танка, как газетная бумага, а броня танка намного толще стенки трубы. Газопровод по дну Черного моря - это граната, которую взорвать могут непреодолимые обстоятельства и любой сумасшедший, фанатик или единоличный террорист. А организация плохих парней такой теракт сделает даже ночью.
Последствия взрыва сероводорода могут привести в самом страшном варианте к потере орбиты планетой Земля или сдвинут тектонические плиты - тогда потеряем 60% фауны и флоры. Пройдет определенный период времени и жизнь вернется и расцветет - главное, чтобы не возродился «Газпром».
За 20 лет независимости Украины у нас не было руководства, которое не «химичило» бы с газотранспортной системой. Средства, колоссальные средства затмевают разум всем и везде. Непрозрачность взаимоотношений, теневые схемы - вот что ведет к подобным проектам и может поставить на цивилизации крест. Такие отношения между Украиной и РФ - недопустимы.
Нельзя обвинять РФ во всех грехах, делаю Украину белой и пушистой. Ответственность должны нести обе стороны. И арбитром в этой ситуации должно быть мировое сообщество. ГТС Украины должна эксплуатироваться в режиме открытости и международного аудита и постоянного мониторинга. И первый шаг к этому - мировое сообщество должно поставить точку в возможных фальсификациях на выборах в ВР Украины в 2012 году. У нас чиновники действующего правительства могут сегодня покупать плавучие буровые платформы дороже, чем их продает производитель. Такое наше руководство не оставляет выбора РФ, как только начать строить «Южный поток». Такое руководство не может честно эксплуатировать ГТС Украины. Оно должно уйти. Мировое сообщество должно осознать масштаб угрозы украинской коррупции и твердолобость «Газпрома», что вместе способно создать условия для взрыва, который может легко превзойти одновременно сдетонировавший ядерный потенциал США.
= Пост подготовлен в интересах ГК Стройгазмонтаж =
Мы - поколение, которое родилось в век технологического прорыва, и часто даже не представляем, что стоит за достижениями цивилизации. Конечно, в общих чертах каждый знает, что вода идёт по трубам в земле, сигнал GPS поступает со спутника в космосе, а электричество вырабатывают гигантские станции. Но пониманием ли мы чего стоило создать всё это?
Ранее, я , и . Сейчас же речь пойдет о необычном объекте, который был построен компанией Ротенбергов. Мы знаем, что к играм в Сочи возводили не только спортивные сооружения, но и элементы инфраструктуры. Зачастую строили с нуля и впервые: не зря фильм об одном из самых сложных и впечатляющих инфраструктурных объектов называется "Никто и никогда ". Речь идёт о газопроводе "Джубга - Лазаревское - Сочи". Уникальность его в том, что 90% магистральной трассы (а это более 150 км) проходит по дну Черного моря вдоль прибрежной полосы на глубине до 80 метров. Такое решение позволило избежать каких-либо влияний строительства на Черноморское побережье.
Как я уже сказал, основная часть газопровода проходит по дну Черного моря на расстоянии пяти километров от берега. В самом начале, конце и нескольких участках по пути трасса выходит наружу и соединяется с газораспределительными пунктами. На этих участках газ направляется по различным маршрутам к потребителю. А приходит он, в свою очередь из Ямала по другим магистральным трассам. Другими словами, прежде чем оказаться в Сочи, газ проходит тысячи километров с севера на юг:
Газораспределительный пункт (ГРП) "Кудепста" находится на вершине горы. С моря в сушу "врезается" магистральная труба и поднимается наверх. По словам строителей, для создания этого участка использовали метод наклонного бурения. Прокладывать трассу обычным траншейным методом не стали, чтобы, опять же, не наносить вреда окружающей среде:
4. 
Однако самое интересное то как строили основную магистраль. Все работы происходили в море. Огромные трубы диаметром в полметра из сверхпрочного сплава усиливали слоем бетона, варили прямо на корабле, а затем опускали в море:
Перед тем, как прокладывать газопровод, подводники прошлись по пути следования трубы и обнаружили два минных поля, оставшихся после второй мировой войны:
Самый сложный процесс строительства заключался в стыковке двух труб - основной "нитки", которая шла по морю и сухопутного участка. Стыковка так же происходила в море и заняла три дня. Это потребовало слаженной работы всей команды, которая работала на строительстве газопровода:
Сегодня результат их работы скрыт 80 метрами воды, а об этом уникальном опыте напоминает новый газораспределительный пункт в Кудепсте, который увеличил газовые мощности всего сочинского района и окрестностей.
Надо сказать, что до строительства нового газопровода в Сочи уже был газ. При этом доля газификации района не превышала трех процентов. Это катастрофически мало для жизни и, конечно же, не обеспечило бы необходимых для проведения Олимпиады мощностей. Кроме того, в случае аварий или сбоев, всё побережье осталось бы без топлива (достаточно вспомнить историю с блекаутом в Крыму).
Давайте взглянем на ГРП и разберемся как она устроена. Прежде чем туда попасть, необходимо пройти пункт досмотра и проверки. Будучи важнейшей инфраструктурной точкой, ГРП охраняется круглые сутки несколькими вооруженными людьми:
8. 
Проход внутрь возможен только в сопровождении начальника участка и по согласованию с высшим руководством:
9. 
Вдоль всего периметра стоят камеры с датчиками движения:
10. 
Итак, ГРП - это точка распределения газа с основной магистральной трубы. Здесь понижается давление и газ уходит на небольшие газораспределительные станции, которые, в свою очередь, отправляют его конечным потребителям:
11. 
Начальник участка рассказывает, что это - одна из нескольких частей многокилометровой километровой трубы, которая выходит наружу:
12. 
13. 
Кажется, на участке "пахнет газом", но это не так. В воздухе чувствуется запах одоранта - специального состава, который добавляют в газ, чтобы он приобрел запах (сам по себе газ не имеет ни цвета, ни запаха):
14. 
Емкость одоранта:
15. 
16. 
После того как давление газа снизилось и ему добавили "запах", он расползается на несколько веток.
17. 
Рядом со ГРП работники высаживают фруктовые деревья:
18. 
В общей сложности Кудепский пункт отправляет топливо на 11 станций. Тут важно пояснить, что газопровод соединяется с уже существующей Майкопской ниткой. В этом есть свой смысл: если раньше на каком-то участке происходила авария или профилактическая работа, без газа оставались все следующе пункты. А сейчас газ может циркулировать в двух направлениях, обеспечивая бесперебойную работу всего Сочинского района:
19. 
20. 
Важнейшим получателем газа является Адлерская ТЭС, о которой я
Укладку морских трубопроводов можно осуществлять несколькими методами. Выбор метода для данной глубины воды обычно определяется сочетанием характеристик оборудования, возможностью его приобретения или аренды, условиями окружающей среды, стоимостью и другими факторами .
1. Наиболее распространенными являются следующие методы:
Для участков укладки трубопровода в траншею при пересечении береговой линии:
ь протаскивание на берег с баржи, стоящей на якорях в море, по предварительно разработанной траншее с использованием береговых лебедок.
ь монтаж плетей на берегу и протаскивание трубопровода в море по разработанной траншее с использованием лебедок рабочей баржи или буксиров.
ь монтаж трубопровода на барже и протаскивание на берег с баржи по предварительно разработанной траншее. Тяговое усилие передается от установленной на барже лебедки через канат, проходящий через блок на берегу, и обратно на лебедку баржи.
Последний метод является оптимальным с точки зрения минимализации подготовительных работ и затрат на организацию и эксплуатацию береговых сооружений.
2. Для укладки трубопровода в глубоководных зонах:
ь обычный S-метод;
ь метод укладки при вертикальном положении труб (J-метод);
ь укладка трубопровода с барабана (G-метод);
ь буксировка над дном;
ь протаскивание по дну;
ь буксировка на заданной глубине;
ь буксировка на поверхности.
Методы буксировки обычно применяются только при работе с очень короткими трубопроводами.
Для строительства подводных магистральных нефте- и газопроводов, протяженность которых может достигать десятков и сотен километров, в настоящее время применяют технологию наращивания трубопроводав море при использовании специальных трубоукладочных судов (ТУС). При этом все сварочные операции, неразрушаюший контроль и нанесение изоляции на монтажные стыки производятся на борту судна на нескольких рабочих постах одновременно. По мере наращивания трубопровода на одну трубу или секцию судно-трубоукладчик перемещается вперед, а трубопровод сходит на дно путем свободного погружения. Для плавного схода трубопровода с кормы и снижения возникающих напряжений судно оборудуют специальным поддерживающим устройством - стингером. Контроль напряженно- деформированного состояния трубопровода на стингере и свободно провисающем участке между стингером и морским дном осуществляется путем приложения продольного растягивающего усилия на ТУС. Удержание самого судна в стационарном положении осуществляется с помощью системы якорей или динамического позиционирования .
Современная технология строительства морских трубопроводов больших диаметров с использованием судов-трубоукладчиков основана на применении двух основных способов проихводства укладочных работ - S методе и J- методе укладки трубопровода. На практике используют сочетание обеих технологий, а именно строят прибрежные участки с помощью судов, реализующих S- метод, а продолжают монтаж в глубь моря J- методом.
Укладки трубопровода в глубоководных зонах можно классифицировать следующим образом:
1. протаскивание по дну моря;
2. погружение с поверхности моря;
3. спуск на морское дно с трубоукладочных судов (ТУС).
Способ укладки протаскиванием по дну
Кроме того, способ протаскивания используют при сооружении трубопроводов к пунктам беспричального налива танкеров, прибрежным платформам или между двумя нефтедобывающими платформами в море .
В настоящее время делаются усилия для разработки технологии протаскивания трубопроводов на большие расстояния со стыковкой под водой в гипербарических камерах. Главной проблемой при этом остаётся проблема обеспечения необходимой точности укладки и стыковки каждой новой прибуксированной плети трубопроводов с уже лежащей на грунте.
Технологический процесс строительства трубопроводов включает в себя изготовление на берегу плетей (длиной 500-2000 м), спуск их на воду и протаскивание по дну с применением мощных лебёдок или буксиров. Спусковая дорожка для транспортировки плетей трубопровода к урезу воды может иметь различную конструкцию (узкоколейная рельсовая дорога с тележками, спусковой путь из отдельных роликоопор, ледовая спусковая дорожка, спусковая дорожка в виде траншеи, заполненной водой и др.). При этом особое внимание обращается на защиту изоляционного покрытия от механических повреждений. Для создания необходимой тяги используют лебёдки, установленные на буксирах или баржах, которые удерживаются на якорях.
К переднему концу плети приваривается оголовок с устройством для крепления троса.
Оголовок имеет коническую форму или сферическую форму, что предотвращает возможность зарывания головного участка секции трубопровода в грунт при протаскивании. От оголовка трос идёт к тяговой лебёдке, установленной на судне.
Для уменьшения силы трения плеть трубопровода оснащают разгружающимися понтонами, которые позволяют значительно понижать отрицательную плавучесть трубопровода .
Длина секции (плети), которая может быть уложена единовременно, зависит от её веса и мощности системы перемещения. Вес протаскиваемой плети - главный фактор.
Способ протаскивания плетей трубопровода по дну по сравнению укладкой его с трубоукладочного судна имеет следующие преимущества:
ь уменьшаются напряжения в трубопроводе;
ь возрастает глубина укладки;
ь сокращаются простои из-за погодных условий.
Иногда используется метод протаскивания труб в непосредственной близости от дна моря.
При этом применяются понтоны, оснащённые гирляндами цепей, которые при правильном выборе их длины не позволяют трубопроводу всплыть на поверхность или опуститься на дно.
Трубопроводная плеть находится в нулевой плавучести и может транспортироваться с помощью буксиров небольшой мощности на расстоянии 1-2 м от дна моря.
Этот метод по сути дела совпадает со способом придонной буксировки трубопровода при его прокладке свободным погружением.
Метод протаскивания в ледовых условиях становится приемлемым, если зимний лёд достаточно устойчив, чтобы использоваться как рабочая платформа, роли которой в обычных условиях играет судно.
Рис. 9. 1
Способ укладки по дну погружением с поверхности моря
Этот способ широко используется при сооружении трубопроводов в прибрежных зонах.
Порядок производства работ при прокладке трубопроводов предусматривает изготовление на берегу плетей, спуск их на воду, буксировку на плаву к месту укладки и опускания на дно. Осуществление буксировки требует благоприятных гидрологических условий региона и с успехом может применяться на допускаемых по расчёту глубинах моря при волнении 3-4 бала и небольших течениях.
Сварка труб в плети и их изоляция могут быть выполнены по одной из технологических схем, применяемых в полевых условиях. Плети спускают на воду различными способами по узкоколейной дорожке с тележками, роликовым опорам и т.д. В отдельных случаях может оказаться целесообразным устройство траншеи, соединённой с морем .
Преимущество способа поверхностной буксировки плетей трубопровода заключается в возможности визуальной проверки правильности расчёта плавучести трубопровода и полноты его оснастки. Если условия на береговом участке не позволяют собирать и опускать плети в траншею, расположенную нормально к урезу воды, то плети можно собирать на лежнях или стеллажах и скатывать в воду по специально устроенной эстакаде или по наклонному стапелю.
Готовые к прокладке плети длиной до 15 км буксируют к месту укладки.
Трубопровод, поверхность которого, как правило, защищена бетонным покрытием для обеспечения отрицательной плавучести, оснащён понтонами для придания ему положительной плавучести. Готовая плеть, отбуксированная к месту укладки тем или иным способом, соединяется с выходящим из воды ранее проложенным концом и 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 при способе поверхностной буксировки буксируют к месту укладки без понтонов. Плети таких трубопроводов после присоединения к концу ранее проложенной плети погружают на дно путём залива в неё воды. Вода подаётся с берегового конца. На головном конце опускаемой плети монтируют быстросъёмную заглушку с шлангом и трос с буем. Буй фиксирует местоположение конца петли. По шлангу трубопровод продувают сжатым воздухом до момента всплытия его головного конца, и затем его подают для присоединения к очередной прибуксированной плети. Аналогичные мероприятия должны быть предусмотрены на случай прекращения работ .
Рис. 10. 1
Наибольший изгиб при таком методе укладки трубопровод испытывает в сечениях, расположенных у дна и поверхности воды. Для снижения этих напряжений в отдельных случаях трубы заполняют не морской водой, а другой жидкостью или раствором с необходимым удельным весом. или жидкостью с меньшей плотностью (например, лигроином). Иногда для погружения трубопровода производят последовательное (обычно, автоматическое) отсоединение понтонов или залив воды в понтоны, которые сообщаются друг с другом через шланг.
Если гидрологические условия региона укладки трубопровода не позволяют буксировать плети трубопровода в надводном состоянии, то можно использовать метод подводной буксировки, которая предусматривает сварку трубопроводных секций длиной до 15 км на берегу с последующей транспортировкой их под водой к месту укладки. Спуск плетей на воду осуществляется в отсутствие волнения моря. Всю плеть трубопровода крепят к вертикальным цилиндрическим буям, находящимся на поверхности воды, таким образом, чтобы плеть оказалась ниже зоны активного воздействия волн; для условий Северного моря эта глубина принята равной 40 м.
В таком положении плеть буксируют к месту назначения, затем, используя для позиционирования буксир, секцию опускают на морское дно путём дистанционного затопления буев.
Во время проведения операций по укладке плети с целью уменьшения внутренних напряжений буи разгружаются в несколько приёмов. Для изменения положения трубопровода применяют натяжные устройства, установленные на судне (в случае его использования). Известно, что в случае укладки стальных трубопроводов без наружного антикоррозионного покрытия проблем, как правило, не возникает. При укладке трубопроводов с твёрдым покрытием (эпоксидной изоляцией) на практике случались проблемы, связанные с пониженной прочностью покрытия и её зависимостью от погрешностей позиционирования плети при транспортировке и укладке на морское дно .
Кроме того, иногда используются варианты придонной буксировки плетей, и буксировки с контролем глубины, которая является разновидностью придонной буксировки. Иногда этот метод буксировки называют способом укладки на средних глубинах.
При придонной буксировке к трубопроводу крепятся понтоны и цепи. Общая плавучесть системы рассчитывается таким образом, что трубопровод плавает над морским дном, а часть цепи (пригрузка) находится на морском дне. Этот способ обеспечивает стабильность по отношению к воздействию волн и течений, однако по его использованию имеется ограничение, связанное с тем, что морское дно должно быть достаточно гладким и ровным.
При буксировке с контролем глубины плавучесть системы должна быть рассчитана с такой точностью, чтобы подъёмные силы, действующие на цепи-пригрузы за счёт буксировки с определённой скоростью, подняли бы трубопровод со дна моря. Когда прекращается буксировка или же скорость буксировки падает ниже критического значения, трубопровод как бы зависает над дном. Этим способом уже было отбуксировано нескольких секций трубопроводов диаметром 660 мм и протяжённостью 3,5 км с последующей их укладкой в водах глубиной 150 м.
При сравнении метода сооружения подводных трубопроводов, основанного на придонной буксировке плетей трубопровода с последующим контролем глубины опускания, с традиционным методом, предусматривающим использование трубоукладочного судна, видно следующее его преимущество: требуется минимум техники и оборудования (необходим лишь ведущий буксир с системой контроля и одно или два судна для сбора буев. Способ экономичен, особенно эффективен при подводной укладке изолированных труб, труб с подогревом или пучка трубопроводов в общей оболочке (трубе).
Надводная буксировка
Подводная буксировка
Рассматриваемый способ придонной буксировке труб с последующей их укладкой на дно применим практически для всех типов трубопроводов, которые ранее сооружались традиционным способом с использованием трубоукладочного судна. Операция погружения также не представляет особых трудностей и не является лимитирующим фактором для использования способа. При необходимости буи могут быть разгружены в два или более приёмов с целью уменьшения внутренних напряжений в трубопроводе во время операций буксировки и укладки на дно. Для изменения положения трубопровода требуется устройство для его натяжения, причём в случае укладки стальных трубопроводов без нанесённого сверху антикоррозионного покрытия никаких проблем не возникает, а при укладке трубопроводов с пластиковой изоляцией могут появиться некоторые проблемы. Длина трубопроводных плетей (секций) непосредственно зависит от операции позиционирования. Если течение более или менее умеренное, то точно позиционировать удаётся даже очень длинные трубопроводы. Если позволяют условия трассы, то длина плетей (секций) может быть увеличена.
Спуск на морское дно с трубоукладочных судов (ТУС)
А. Монтаж в горизонтальном или слабонаклонном положении
Наиболее распространённым методом укладки труб этим способом является так называемый S-метод. Для плавного схода трубопровода с кормы судно оборудуют специальным спусковым устройством - стингером. Участок трубы, находящийся между точкой касания дна и стингера, принимает форму S - образной кривой, и поэтому этот способ монтажа подводных трубопроводов получил название S-метода.
Рис. 11.
В этом методе применяется следующая контейнерная технология трубоукладки:
С судового склада трубы подают на вспомогательную монтажную линию с помощью передвижного крана малой производительности;
На вспомогательной монтажной линии трубы осуществляют демонтаж защитных обечаек с торцов трубы, очитку полости труб от посторонних предметов и зачистку кромок для проведения входного контроля торцов труб, проводят входной контроль торцов труб, центрируют (при этом осуществляется также деовализация кромок обеих труб перед их сваркой и сваривают в секции из двух или трёх труб, причём качество сварки проверяется средствами рентгенографического или ультразвукового контроля;
Секции труб перемещают на основную монтажную линии с помощью поперечного конвейера;
На 1-м рабочем посту (станции) монтажной линии секцию труб стыкуют с трубопроводом, центрируют и накладывают основной сварочный шов;
Трубоукладочное судно перемещается по трассе на длину секции, стык секции и трубопровода перемещается на 2-й пост, где накладывают последующие слои сварного шва, затем на 3-й, 4-й и последующие сварочные посты, В зависимости от принятой технологии количество сварочных постов на линии может составлять от 3 до 6;
Стык секции и трубопровода в результате перемещения судна по трассе попадает на пост неразрушающего контроля сварного шва, затеи на пост очистки и изоляции стыка и далее на пост обетонирования стыка (если это предусмотрено технологией), далее трубопровод спускается воду.
S-метод имеет следующие преимущества и недостатки:
Преимущества:
· пригоден для работы на мелких и глубоких водах;
· меньшая зависимость от погоды, чем для буксиров или лебедочных барж, используемых лая буксировки или протаскивания;
· высокая производительность по сравнению с J-методом;
· можно найти несколько судов, работающих по этому методу, в любом районе мира (число их растет по мере снижения глубины воды), что ведет к снижению затрат ка мобилизацию и демобилизацию, так как судно можно найти в районе проведения работ.
Недостатки:
· возможность повреждения стингера ударами волн;
· поскольку трубопровод проходит через поверхность воды под относительно небольшим углом, довольно протяженный участок оказывается близко к поверхности и подвержен воздействию волн;
· группа обеспечения укладки обходится дороже, чем буксир или лебедочная баржа;
· ТУС не может поворачиваться по ветру при укладке;
· высокие растягивающие нагрузки ограничивают рабочую глубину.
В процессе укладки морских трубопроводов стыковые сварные соединения труб бывают нагружены в значительно большей степени, чем сухопутные, и поэтому требования к их сварке повышены. Однако из-за высокой стоимости трубоукладочного судна (и по другим техническим и технологическим причинам) требуется высокая скорость изготовления трубопровода. В связи с эти для морских трубопроводов обычно применяют наиболее прогрессивные автоматизированные сварные установки, позволяющие осуществлять сварку с внутренней стороны трубы .
В состав вспомогательной монтажной линии входят устройства для перемещения труб и секций, станок подготовки кромок под сварку, детектор качества покрытия и наружный или внутренний центратор, сварочное оборудование, средство контроля качества сварки, устройства изоляции стыка и средства врезки и ремонта дефектного участка шва.
Кроме перечисленного оборудования, в состав основной монтажной линии входят натяжное устройство и средства обетонирования стыка. На современных судах-трубоукладчиках обетонирование, как правило, не проводят, а стык изолируют слоем битума, полиэтиленовой лентой или термоусадочной муфтой.
Современные трубоукладочные суда, работающие по S-методу, способны укладывать трубопроводы диаметром до 56" (1417 мм) на глубину до 300 м, а диаметром 32" (810 мм) - на глубину до 700 м со скоростью 3-5 км/сутки.
Рассмотренный S-метод монтажа морских трубопроводов имеет ограничение по глубине воды, т.к. горизонтального усилия трубоукладочного судна может оказаться недостаточно для создания требуемого напряжённо-деформированного состояния трубопровода. При этом увеличение радиуса кривизны и общей длины стингера осложняет контроль за укладкой трубопровода и делает его уязвимым к воздействию волн и течений .
Обычно для удержания ТУС в заданном месте и перемещения вдоль трассы прокладываемого трубопровода (при жёстких ограничениях перемещения под действием ветра, волнений и течений) служит мощная якорная система. Для работы якорной системы большое значение имеет обеспечение держащей силы якорей на грунте.
Помимо якорной системы удержания широко применяется динамическая система позиционирования.
Преимущества динамического позиционирования трубоукладочного судна:
· отсутствие какой-либо опасности повреждения существующих подводных кабелей и трубопроводов;
· меньшие взаимные помехи в случае проведения других операций вблизи ТУС;
· возможность работы в пределах зоны расстановки якорей буровых установок и заякоренных судов;
· гибкость в выборе места спуска и укладки труб на дно;
· быстрый спуск и укладка труб на дно;
· быстрое прекращение на дно в случае ухудшения погодных условий;
· никаких простоев из-за ограничений в расстановке якорей при неблагоприятных погодных условиях;
· сокращение простоев в результате механических повреждений;
· возможность работы при непрерывной вертикальной качке в процессе трубоукладочных операций.
Недостатком динамического позиционирования является глубокая осадка судна, оснащённого азимутальным движителем, находящимся примерно в 4 м ниже киля; подход к берегу невозможен, так как требуется глубина воды не менее 15 м.
Б. Монтаж в вертикальном положении
В настоящее время при строительстве трубопроводов на больших глубинах всё более широкое применение находит J-метод, также получивший своё название по форме кривой, которую принимает трубопровод в процессе монтажа.
Основные особенности J-метода состоят в том, что для стыковки и центровки секции труб с трубопроводом необходим подъёмник для подачи секции на наклонную площадку (спусковую рампу); соединение трубопровода с секцией осуществляется на одном рабочем посту с помощью сварного, муфтового или коннекторного соединения; спуск трубопровода осуществляется прямо с борта или кормы судна без применения стингера, из-за того, что верхний конец трубопровода располагается вертикально.
Преимущество этого способа монтажа трубопровода - возможность применения судов значительно меньших размеров, без использования громоздких стингеров.
Если S-метод имеет ограничение по глубине сверху, то применение J-метода, наоборот, лимитировано минимальной глубиной.
Рис. 12.
J-метод в основном применяется для укладки труб большого диаметра при относительно больших глубинах и предусматривает спуск трубопровода в вертикальном (или близком к вертикальному) положении с судна, оборудованного системой динамического позиционирования. При использовании этого метода плеть трубопровода сходит с ТУС, вися как кабель и слегка изгибаясь к горизонтали только по мере приближения к морскому дну.
В этом случае растяжение действует в почти вертикальном направлении, практически устраняя любую горизонтальную реакцию оборудования, размешенного на судне. Таким образом, полностью устраняется перегиб сверху и достаточно совсем короткого стингера для того, чтобы направлять плеть труб за бортом судна и снимать напряжение с укладочного интервала.
Трубопровод сваривают из 4-х трубных плетей в вертикальном положении в монтажной башне или вышке, установленной на ТУС, и укладывают на дно с натяжением для контроля изгибных напряжений. Судно перемещается вперед, н укладку продолжают, постоянно добавляя к трубопроводу новые плети. Установка плетей в вертикальное положение на монтажной вышке осуществляется с использованием поворотной рампы .
Поэтапная технология укладки трубопровода J-методом выглядит следующим образом:
Первый этап.
Плеть с разделанными кромками загружают со стеллажа на поворотную рампу с помощью двух палубных кранов. Плети фиксируют на поворотной рампе посредством набора роликов, после чего поднимают до тех пор, пока угол их наклона не сравняется с углом, под которым удерживается на стингере уже готовый трубопровод, спускающийся с кормы и удерживаемый удерживаемый устройствами.
Второй этап.
Плеть центрируют с помощью внутреннего центровочного инструмента, подвешенного в верхней части поворотной рампы.
Третий этап.
Сварка стыка закончена. Выполнен неразрушающий контроль. Начинается перемещение судна в новое положение, и стык опускается до уровня поста нанесения покрытия.
Четвертый этап.
На стык наносится покрытие. Начинается перемещение судна в новое положение, и трубопровод сходит через корму в море до тех пор, пока его свободный конец не подойдет к сварочному посту. Опускается поворотная рампа, и повторяется первый этап.
При такой схеме обычно используют только один пост для сварки, контроля и покрытия стыков, поэтому производительность J-метода меньше, чем при работе по S-методу. Однако этот метод имеет то преимущество, что при укладке трубопровода большого диаметра в глубоких водах требуется гораздо меньшее натяжение, чем при укладке S-методом.
Судно для работы по J-методу оборудовано системой динамического позиционирования, поскольку сложно использовать якоря на больших глубинах (до 3000 м), требующих применения J-метода.
J-метод имеет следующие преимущества и недостатки:
Преимущества:
Большая рабочая глубина;
Обычно требуется меньшее натяжение из-за большего угла схода, чем при использовании S-метода в глубоких водах (провисающий участок вместо участка перегиба),
Меньшие напряжения из-за отсутствия перегиба (не используется длинный стингер и конструкция оборудования, приводящая к чрезмерному изгибу трубопровода, но при жесткой вертикальной рампе нужно устанавливать под ней короткий вертикальный стингер с раструбом для ограничения изгибающего момента, действующего на трубопровод);
Для позиционирования ТУС требуется меньшее усилие;
Меньшая чувствительность трубы, проходящей через поверхность воды, к воздействию волн;
Меньшая зависимость от погоды, чем у буксиров или лебедочных барж, используемых для буксировки или протаскивания;
Более легкий спуск, укладка, временный спуск трубопровода на дно и последующий подъем,
Меньшее число пролетов на дне и меньшая длина пролетов, благодаря меньшим остаточным растягивающим напряжениям;
Дает возможность укладывать трубопровод по сложной трассе, для того, чтобы обойти препятствие или для выполнения требований, связанных с эксплуатационной системой;
Использование многотрубных плетей, изготовленных на суше, обеспечивает прекрасный контроль качества, так как большая часть кольцевых швов выполняется на берегу в контролируемых условиях окружающей среды.
При вертикальном положении труб J-метод имеет н некоторые другие преимущества:
ь намного меньшая чувствительность к погодным условиям, поскольку судно может поворачиваться по ветру;
ь меньшие затраты на мобилизацию для судов с небольшими или жестко закрепленными грузовыми стрелами.
Недостатки:
Ограниченное число судов, работающих по J-методу;
Существующие суда, работающие по J-методу, рассчитаны на недостаточно большой диаметр труб, что ведет к увеличению затрат на мобилизацию н демобилизацию при необходимости модернизации баржи для работы с трубами большого диаметра;
Невысокая производительность по сравнению с судами, работающими по S- методу;
ТУС стоит дороже, чем буксир или лебедочная баржа.
В. Разматывание с барабана
Для строительства гибких или стальных трубопроводов небольшого диаметра применяют метод разматывания с барабана, который в специальной литературе получил название G-метода.
Принцип максимизации времени работ на берегу для минимизации дорогостоящего времени работ в морских условиях, характерный для всех процессов строительства и эксплуатации подводных объектов, также применим к G-методу, при котором длинную плеть сваренного, изолированного и прошедшего гидравлические испытания трубопровода изготавливают на берегу и наматывают на барабан большого диаметра.
При укладке трубопровод, который был пластически деформирован в процессе намотки, раскатывают с помощью спрямляющего приспособления для "расправления" кривизны, после чего он ложится на дно по мере продвижения судна вперёд.
Преимуществом данного метода является более быстрая укладка в морских условиях, чем это может быть достигнуто при использовании обычных трубоукладочных судов. Кроме того, возможно также намотать на барабан одновременно несколько трубопровода и таким образом смонтировать сразу несколько линий меньшего диаметра до того, как судно с барабаном вернётся в порт для повторной загрузки .
При сматывании трубопровода с горизонтально или вертикально расположенного на палубе барабана используют следующую технологию:
· на береговой базе трубы сваривают в трубопровод по традиционной технологии;
· по мере наращивания трубопровод навивают на барабан со скоростью до 1,0 км/ч. Навивка осуществляется через изгибающий механизм, придающий трубопроводу предварительную кривизну. Возникающие при этом напряжении не превышают напряжения в трубопроводе при укладке;
· съёмный барабан с трубопроводом устанавливают на палубе трубоукладочного судна. Если барабан на судне установлен стационарно, то навивка трубопровода осуществляется на судне, пришвартованном у береговой базы, где наращивают трубопровод;
· трубоукладочное судно идёт в район трубоукладки;
· конец трубопровода крепят к стояку (райзеру) платформы или сваривают с концом уже проложенного участка трубопровода;
· трубоукладочное судно перемещается по трассе и укладывает трубопровод.
Сматываясь с барабана, трубопровод проходит через выпрямляющее устройство и по роликовой дорожке спускается через наклонный скат в кормовой оконечности судна в воду.
Растягивающее усилие, необходимое при укладке, создаётся совместной работой судового натяжителя и механизма привода барабана. Иногда на судне устанавливается тормозное устройство, препятствующее самопроизвольному разматыванию трубопровода с барабана.
Укладка с барабана позволяет опускать трубопровод в воду под углом, близким к прямому, что позволяет обходиться без стингеров .
В основное технологическое оборудование трубоукладочных судов барабанного типа входят натяжитель, выпрямляющее устройство и барабан с трубопроводом.
При использовании этого метода часто наблюдается овальность и пластическая деформация труб, что исключает возможность их обетонирования и ограничивает диаметр. Трубы должны иметь достаточную массу, обеспечивающую их погружение и устойчивость на дне. Обычно диаметр укладываемых с судов с барабанов по условию обеспечения необходимой отрицательной плавучести без пригрузов ограничен 400 мм.
Рис. 13. Барабанный метод: 1. Судно. 2. Трубопровод. 3. Барабан. 4. Специальное спусковое устроство.
В настоящее время "барабанный" метод укладки трубопроводов широко используется при монтаже трубопроводов из эластичных материалов. Известно, что трубопроводы, сооружённые из эластичных (гибких) труб, проще, дешевле, надёжнее стальных трубопроводов. Обычно гибкие трубопроводы используются в промысловых трубопроводных системах, поскольку по ним транспортируются коррозионно-агрессивная пластовая продукция, или в качестве райзеров .
Гибкая труба со стальной армировкой - составная конструкция из располагаемых слоями материалов, ограничивающая напорный канал. Такая конструкция трубы допускает большие деформации изгиба без значительного увеличения изгибных напряжений. Ещё одним достоинством подводных трубопроводов из эластичных материалов является то, что он может быть легко демонтирован.
Гибкие трубы усиливают в аксиальном и радиальном направлениях с помощью стальных жил, плоских арматурных элементов, спиралей, а также цилиндрических каркасов.
Глубина моря может достигать нескольких километров. Проложить трубы по дну - сложная задача. Но по дну Северного моря идут 6000 км трубопроводов, некоторые из которых там уже 40 лет.
Размеры самого большого в мире судна - Solitaire - 300 метров в длину и около 40 метров в ширину. Именно это судно задействовано в строительстве газопровода Nord Stream.
Поиск препятствий
На долю морских газопроводов сегодня приходится 45% импорта природного газа в Европу. До начала укладки газопровода проводится тщательное исследование дна моря на протяжении всей трассы. Специалистам необходимо обнаружить все потенциальные препятствия - это и затонувшие корабли, и боеприпасы, и просто большие валуны. При необходимости препятствия либо устраняют, либо проектируют трассу в обход. На этом этапе специалисты также выявляют места, где будет необходимо производить заглубление трубопровода в грунт или его засыпку.
Все трубы для будущего газопровода проходят специальную обработку. Изнутри они обрабатываются антифрикционным покрытием, которое снижает сопротивление при транспортировке газа. Сверху трубы обрабатываются антикоррозионным, а затем утяжеляющим бетонным покрытием.
Плавучие дома
Непосредственно укладка труб на дно моря ведется со специальных трубоукладочных судов . Суда-трубоукладчики - это огромные плавучие дома, на которых могут одновременно находиться несколько сотен человек.
В процессе трубоукладки, как правило, принимают участие сразу несколько кораблей - специальные баржи производят бесперерывную доставку труб на трубоукладчик, а перед ним в процессе укладки идет судно, которое ведет мониторинг морского дна. Доставленные трубы выгружаются на складские площадки, расположенные непосредственно на палубе трубоукладчика - на них должен находиться запас труб на 12 часов работы.
Как укладывают трубы
На трубоукладочном судне установлен специальный конвейер - на него поступают трубы, которые здесь же свариваются. Затем каждый сварной шов проходит ультразвуковую проверку на наличие дефектов. После сварки все швы покрываются антикоррозионным покрытием. Сваренные между собой трубы продвигаются по конвейеру в направлении кормы. Здесь расположен стингер - специальная стрела, под углом уходящая в воду, по которой трубы постепенно опускаются на морское дно. Именно он задает требуемый прогиб верхней части трубопровода, что позволяет не допускать деформации металла.
На дне моря трубы, как правило, лежат под собственным весом - их не требуется специально закреплять, потому что вес каждой трубы после нанесения бетонного покрытия достигает нескольких тонн. Лишь в некоторых местах, например у выходов на берег, для обеспечения стабильности трубы укладывают в специальные траншеи и сверху присыпают грунтом.
Из моря - на берег
Процесс укладки морского газопровода, как правило, начинается не с берега, как можно было бы подумать, а в море. Газопровод может состоять из нескольких участков, построенных в разное время с разных судов и потом соединенных между собой - ведь на разных участках газопровод должен выдерживать разное давление, а для этого используются трубы с разной толщиной стенок.
После завершения строительства морской части трубы протаскивают на берег при помощи специальной лебедки, установленной на суше, которая соединяется с трубой железными тросами и медленно вытягивает ее из моря. Затем трубопровод соединяют с его сухопутной частью - делают «захлест».
Обязательным этапом является проведение гидроиспытаний газопровода. Для этого его наполняют водой под требуемым давлением и выдерживают так некоторое время для обнаружения возможных дефектов. Тщательный мониторинг состояния газопровода ведут и после его запуска в эксплуатацию. Для этого применяют специальные электронные устройства внутритрубной диагностики.
Трубопровод может пересекать водные преграды на суше, или же уходить в море на значительные расстояния. На морских месторождениях трубопроводы и начинаются и заканчиваются у соответствующих платформ. В любом случае строительство подводных трубопроводов сталкивается с рядом сходных проблем.
В частности, это положительная плавучесть трубопровода. Чем больше его диаметр, тем больше возможная архимедова сила, стремящаяся поднять трубу над дном. Большое значение имеет устойчивость трубопровода на донном грунте, которой мешают и неравномерность его прочностных свойств, а также внешние природные воздействия — течения воды или перемещения массивов льда.
На трубопровод могут воздействовать и антропогенные факторы — рыбная ловля сетями, волочение якорей, сброс иных тяжелых предметов. Нужно отметить, что всевозможные опасные предметы достаточно широко распространены как в водоемах суши, так и на шельфе морей — это боеприпасы, мины, затонувшие суда.
Работа в акватории морей требует специализированных судов-трубоукладчиков, у которых стоимость судо-суток весьма высока. Переходы через водные преграды на суше в свою очередь часто осложняются как раз невозможностью использования крупных плавстредств, которые могли бы облегчить процесс контролируемой укладки.
Решения
При пересечении водных препятствий на суше укладка трубопровода может производиться протаскиванием уже подготовленного участка трубопровода по дну с одного берега на другой, погружением со льда, свободным погружением, а также с плавучих средств, в том числе последовательным наращиванием.
При укладке протаскиванием, или погружением монтаж трубопровода и его изоляция производятся на суше, на специальной площадке. Заранее рассчитываются условия балластирования трубопровода на дне водной преграды.
При прокладке трубопровода в морских условиях следует учесть необходимость усиленной защиты от коррозии, что связано с высокой соленостью воды. Трубы изолируют уже в заводских условиях, так же устанавливая так называемою катодную защиту, которая обеспечит электрохимический процесс сохраняющий сталь от разрушения. Трубы так же снаружи бетонируются с использованием специального, особо тяжелого бетона. Эта рубашка защищает свободно лежащую на дне трубу от внешних воздействий, а также утяжеляет ее, не давая всплыть. На борту специального судна-трубоукладчика отдельные трубы свариваются, соединения изолируются и трубопровод плавно опускается на дно.
Укладка трубопровода предваряется инженерными изысканиями, с целью определения наиболее безопасного маршрута укладки и определения опасных донных объектов — затонувших судов или боеприпасов. Сложный рельеф, если его нельзя обойти, можно в известной степени улучшить — например, резкие локальные понижения можно засыпать.
На мелководье, особенно где возможно движение ледовых масс, трубопровод необходимо заглублять в грунт. В настоящее время разработаны различные методы, включая применение гидромониторов, которые подмывают грунт под уже уложенной трубой.
Перед началом эксплуатации подводного трубопровода производятся всесторонние тщательные испытания его целостности, так как ремонтные работы в случае утечки продукта на подводном трубопроводе производить гораздо сложнее и затратнее, нежели на суше. К тому же, сама утечка в этих условиях становится причиной загрязнения среды на обширной акватории, что недопустимо с точки зрения охраны окружающей среды.
