Современные технологии при сооружении трубопровода

Федеральное агенство по образованию

ГОУ ВПО «Уфимский государственный  нефтяной технический университет»

 

Кафедра «Гидравлика и гидромашины»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

РЕФЕРАТ

по дисциплине «Основы нефтегазопромыслового  дела»

на тему: «Современные технологии при сооружении трубопровода»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Выполнил: ст.гр. ГТ-10-01                                                                      Титов А.К.

Проверил: доцент                                                                         Бахтегареева Э.С.

 

 

 

 

Уфа 2010

Содержание 

1. Введение

2. Современные технологии при сооружении трубопровода

2.2. Исследование морского дна с использованием современных систем

2.3. Выбор и оптимизация маршрута

2.4. Необходимые работы на морском дне

3. Деятельность, вызывающая нарушение морского дна

3.1. Работы на морском дне с использованием современных систем

3.2. Прокладка траншей

3.3. Каменная наброска

3.4. Опорные конструкции

4. Укладка труб

4.1. Процесс трубоукладки

5. Эксплуатация

6. Список используемой литературы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

Морской трубопровод –  это трубопровод, прокладываемый в  морских акваториях,  служащий для транспортировки нефти, нефтепродуктов, природных и искусственных газов (в т.ч. сжиженных).

 Морской трубопровод  располагают под дном (заглублённые трубопроводы), на дне (незаглублённые) и вблизи дна (погружные). Конструктивно M. т. выполняют однотрубными (толщина стенки св. 7 мм), двухтрубными "труба в трубе" или многотрубными и защищают антикоррозионной изоляцией из полимерных и битумных материалов усиленного типа. Заглублённыe однотрубные M. т. укладывают в открытом море на расчётную глубину и покрывают жёсткой футеровкой деревянными рейками. Для создания отрицат. плавучести поверх последней устанавливают чугунные или железобетонные кольцевые грузы. Закрепление M. т. в траншеи осуществляют (по возможности) анкерными устройствами. Для защиты труб от механич. повреждений, a также придания им отрицат. плавучести применяют усиленное бетонное защитное покрытие M. т. (осуществляется нанесением бетона по всей длине трубы или отд. секциями на антикоррозионную изоляцию усиленного типа). M. т. c чугунными или железобетонными грузами защищают от механич. повреждений закреплением поверхности грунта над трубопроводом бетонными плитами, насыпкой из камня и др. Незаглублённыe однотрубные M. т. прокладывают в местах, где исключается размыв грунта под трубами, на больших глубинах и в скальном грунте. Для защиты от механич. повреждений трубы покрывают (по всей длине или секциями) бетонными или железобетонными оболочками. Уложенный на дно M. т. обваловывают камнями, щебнем или закрывают бетонными плитами (матами) дл. 50 м, при возможности закрепляют анкерами. Погружныe однотрубные M. т. устанавливают на опорах и закрепляют за дно при помощи якорей и оттяжек. Погружные M. т. изготовляют подобно заглублённым. M. т., прокладываемые в размываемых береговых зонах, укладывают в тоннелях.

Для повышения эксплуатац. надёжности системы применяют двухтрубные или многотрубные M. т. Транспортировка осуществляется по внутр. трубе (или трубам). Наружная труба используется в осн. как защитный кожух; её изготовляют из стали или пластмасс. Внеш. поверхность стальной трубы защищают от коррозионных и механич. повреждений подобно заглублённым M. т. Пластмассовый кожух защищают деревянными рейками и балластируют грузами (чугунными или железобетонными) или покрывают поверхность трубы спец. покрытием (бетонным, железобетонным). Внутр. трубу изготовляют из стали и покрывают снаружи антикоррозионной изоляцией. При транспортировке агрессивных продуктов внутр. поверхность изолируют или применяют трубы из пластмассы, алюминия и др. Внутреннюю трубу устанавливают в наружной на опорные кольцевые элементы или роликоопоры. Межтрубное пространство в зависимости от назначения M. т. заполняют газом (азот, воздух и др.), жидкостью (масло, вода c антикоррозионными добавками и др.), твердеющими материалами (битум, цементно-песчаный раствор и др.), теплоизолирующими материалами (пенополиуретан и др.), транспортируемым продуктом. Кроме того, в межтрубном пространстве прокладывают кабели связи, электроэнергии, гидравлич. линии управления и др. коммуникации.[1]

 

 

Cовременные технологии при сооружении трубопровода

1. Исследования морского дна с использованием современных систем

Общая характеристика геологических  условий морского дна в море составляется на основании доступных материалов и информации, полученной из компетентных учреждений. Однако маршрут трубопровода и характер необходимых работ на морском дне определяются по результатам детальных обследований морского дна, проводимых в рамках подготовки проекта.

Для обследования топографии морского дна, которая в конечном счете диктует маршрут трубопровода, проводятся  геофизические исследования. Данные исследования проводятся для нанесения на карту глубин, морфологии морского дна и геологических условий на поверхности и под поверхностью морского дна в коридоре трубопровода.

Для проведения геофизических исследований применяются эхолоты для картографирования батиметрии, для определения типа донных отложений применяется гидролокатор бокового обзора (Рис.1), для нанесения на карту геологической стратификации под поверхностью морского дна применяются профилометры твердого дна.

 

Гидролокатор  бокового обзора (Рис. 1).

В дополнение к геофизическим  исследованиям проводятся геотехнические исследования в целях сбора данных, используя которые инженеры добиваются устойчивости трубопровода на морском дне.

Геотехнические испытания включают отборы керна, в ходе которого образцы керна извлекаются с глубины несколько метров ниже поверхности морского дна для проведения лабораторного анализа, который  определяет геотехнические инженерные свойства подслоя.

 

2. Выбор и оптимизация маршрута

Топография морского дна, текущее состояние осажденных отложений  и условия отложений вдоль маршрута трубопровода интерпретировались на основании данных, полученных в ходе геофизических и геотехнических исследований.

Как указано выше, морское  дно не является плоским, гладким  и лишенным особенностей — для него характерна меняющаяся топография (скалы, траншеи и т.д.). Несмотря на то, что две большие линии трубопровода могут прокладываться по кривым, они относительно негибкие и не могут изгибаться и поворачивать, чтобы обойти неровности морского дна. Точное картографирование морского дна позволяет определить оптимальный маршрут трубопровода и минимизировать проведение работ на морском дне.

Пример топографии неровного  морского дна и действий по оптимизации  маршрута во избежание пересечения выступов пород, твердого тиля, особенностей морского дна, подвергшихся эрозии, показан на (Рис. 2).

 

               

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Пример оптимизации  маршрута трубопровода в Финском  заливе.

Прямой маршрут (красная линия) был изменен на маршрут, требующий

меньшего объема каменной наброски (зеленая линия).

 

Еще один элемент, который  должен быть принят во внимание при оценке альтернатив маршрута, носит технический характер. Наряду с защитой окружающей среды, основная цель проекта должна заключается в обеспечении целостности трубопровода.

Таким образом, определение  оптимального маршрута трубопровода является сложным процессом, протекающим на разных этапах проекта - от технического обоснования до этапа подробного проектирования. Выбор предпочтительного маршрута осуществлялся во время разработки проекта с учетом информации и условий, касающихся каждой стадии, в непрерывном процессе оптимизации.

 

3. Необходимые работы на морском дне

Несмотря на тщательную оптимизацию  маршрута, подготовку и модификацию  морского дна полностью исключить невозможно. Работы на морском дне традиционно выполняются путем прокладки траншей (и дноуглубительных работ) или каменной наброски. Однако на некоторых участках, где нагрузка гравия превышает несущую способность нижележащего грунта, устойчивости достичь невозможно. В данных местах необходимо применять альтернативные решения, т.е. монтаж дополнительных опорных конструкций.

На Рис. 3 представлено графическое изображение того, как различные методы подготовки/модификации морского дна применяются во время разработки трубопровода.

Выбор метода подготовки /модификации морского дна (Рис. 3).

Наконец, сама укладка труб и необходимые операции с якорями, связанные с укладкой, также будут вызывать локальное нарушение среды морского дна, однако они не классифицируются как работы на морском дне.[2].

 

Деятельность, вызывающая нарушение среды морского дна

1. Работы на морском дне с применением современных систем

Из-за неоднородного рельефа морского дна, до и после укладки труб в определенных местах необходимо проведение работ на морском дне в целях формирования надежного основания для трубопровода и его защиты от следующих факторов:

• Избыточная нагрузка на трубопровод в связи с образованием свободных пролетов (на неровном дне трубопровод может «перепрыгивать» с гребня на гребень твердых выступов, оставаться без опоры и провисать посередине пролетов)
• Избыточное движение трубопровода, например, под действием ветра, волн, течений и вариаций температуры
• Воздействие со стороны движения морских судов

В целях обеспечения целостности трубопровода применяются следующие решения (где необходимо):

• Рытье рвов, выемка грунта и засыпка
• Размещение заполняющего материала, каменная наброска (гравий)
• Размещение (сборных) опорных конструкций

Для всех трех решений в  рамках проекта проводится тщательная оценка и отбор методов и оборудования, наиболее подходящих с технической и экологической точек  зрения.

В целом, работы на морском  дне для всего трубопровода производятся в три этапа:

• Этап 1 – Данный этап включает работы на морском дне перед укладкой труб
• Этап 2 – Данный этап включает работы на морском дне после укладки труб, но до проведения гидравлических испытаний
• Этап 3 – Данный этап включает работы на морском дне после проведения гидравлических испытаний.

 

2. Прокладка траншей

На некоторых участках морские монтажные работы (особенно на мелководье) требуют обеспечения дополнительной устойчивости и/или защиты от гидродинамической нагрузки (например, волн, течений), что может обеспечить укладка трубопровода в траншеи на морском дне и (при необходимости) засыпка траншей.

Прокладка траншей может  производиться до монтажа трубопровода путем разработки траншеи (до укладки) либо по завершении укладки трубопровода на дно (после укладки).

Работы до укладки

В мелководных прибрежных районах разработка траншей до укладки проводится подводной выемкой грунта из-за малой глубины и требуемой глубины погружения трубопровода. В прибрежных районах трубопровод  покрывают грунтом для защиты от судов, встающих на якорную стоянку, и севших на мель судов с тем, согласно ведомственным требованиям и для обеспечения устойчивости на дне. Драгирование (подводная выемка грунта) производится механическим оборудованием. Могут применяться следующие типы экскаваторов: дноуглубительные экскаваторы, землеснаряды с фрезерным разрыхлителем и грунтоприемником и грейферные экскаваторы. На Рис.4 показан гидравлический дноуглубительный экскаватор, установленный на понтоне.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Гидравлический  дноуглубительный экскаватор на понтоне (Рис. 4).

Подсыпка после  укладки

Наиболее распространенным способом прокладки траншей на большой  глубине является подсыпка после укладки. Подсыпка требует лишь рытья непосредственно под трубопроводом, в то время как разработка траншеи включает рытье больших объемов в целях предоставления возможностей для монтажа. При разработке траншеи также существует риск природного засыпания траншеи до установки трубы.

Как правило, подсыпка после  укладки производится на глубине  от 15 до 20 м, причем глубина траншеи достигает 1,5 м.

Подсыпка после укладки  осуществлятся пропахиванием. Извлеченный грунт остается на морском дне непосредственно возле трубопровода, и траншея, как правило, не засыпается. Однако частичная засыпка происходит естественным образом за счет течений. Подсыпка после укладки  производится в некоторых местах, где гидродинамические нагрузки в противном случае могут помешать устойчивости трубопровода.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Траншеекопатель на дне (Рис. 5).

Пропахивание осуществляется траншеекопателем (Рис. 5), спускаемым на морское дно со вспомогательного судна, расположенного над трубопроводом. Затем линия трубопровода поднимается на траншеекопатель при помощи гидравлических устройств захвата и поддерживается роликами с переднего и заднего конца траншеекопателя. Ролики оснащены датчиками нагрузки, чтобы контролировать нагрузку на линию трубопровода в процессе прокладки траншеи. Со вспомогательного судна к траншеекопателю подсоединены тросы для буксировки траншеекопателя по морскому дну, в результате чего прокладывается траншея. Вспомогательное судно, как правило, может буксировать траншеекопатель самостоятельно, однако, в зависимости от требуемого общего буксировочного усилия и мощности вспомогательного судна, при необходимости могут привлекаться дополнительные буксиры, располагаясь последовательно.