Особенности проектирования морского трубопроводного транспорта

Морской трубопроводный транспорт – эффективное решение для транспортировки нефти и газа с места их добычи. Трубопроводы позволяют перемещать на дальние расстояния большие объемы добытых веществ с минимальной вероятностью загрязнения окружающей среды. Современные системы управления и мониторинга обеспечивают возможность дистанционного управления такими коммуникациями, а на сами трубопроводы практически не оказывают влияния погодные условия.

Что такое морской трубопроводный транспорт

Морской трубопроводный транспорт – разновидность подводных коммуникаций, которые прокладываются по дну моря или в специальных траншеях под ним. Чаще всего такие сети используются для перемещения нефти и газа, но иногда могут применяться для перекачивания пресной воды. При строительстве морских трубопроводов обязательно руководствуются экологическими требованиями и принимают все возможные меры для обеспечения защиты окружающей среды. Другие критерии, которые принимаются во внимание при подводной прокладке трубопроводов:

• безопасность эксплуатации;
• устойчивость конструкции;
• защита от коррозионных и эрозионных процессов;
• удобство диагностики и управления;
• эффективность экономических показателей.

Эти данные обязательно отражаются в нормативно-правовой документации, которая разрабатывается при проектировании и укладке коммуникаций.

Параметры труб, используемых в трубопроводных системах, их материал изготовления, диаметр, толщина стенки и другие характеристики подбираются с учетом различных данных – типа транспортируемого вещества, особенностей водного объекта, условий и режима эксплуатации и т. д.

Какими бывают морские трубопроводы

Морской трубопроводный транспорт, используемый в современной промышленности, можно классифицировать по нескольким параметрам – в зависимости от типа перемещаемого вещества, от решаемых задач, которые выполняют транспортные системы.

По первому параметру трубопроводные коммуникации делятся на три основных вида:

• нефтепроводные системы, которые используются для перемещения нефти;
• продуктопроводы – используются для перекачивания продуктов, получаемых в нефтепереработке;
• газопроводные коммуникации – применяются для транспортировки газов.

Подводные трубопроводы в зависимости от назначения делятся также на несколько видов. Они могут быть:

• магистральными – используются для перекачивания веществ на удаленные объекты, обычно от мест добычи до потребителя;
• внутрипромысловыми – применяются для отправки продуктов добычи к местам первичной переработки и местам закачки в магистральные сети;
• распределительными – обеспечивают распределение транспортируемых веществ между потребителями. Для отбора определенного количества нефти или газа в системы устанавливаются специальные элементы – отводы.

Особенности проектирования морского трубопроводного транспорта

Проектирование морского трубопровода – трудоемкая задача, для решения которой привлекаются специалисты из различных отраслей промышленности. При разработке проекта важное значение уделяется определению условий эксплуатации объекта и выявлению факторов, которые могут нести потенциальную опасность для транспортной сети. Проектировочные работы включают поиск технических решений, которые позволят обеспечить максимальную эффективность и безопасность трубопроводной системы с учетом особенностей перекачиваемого продукта, пропускной способности коммуникаций, параметров рабочего давления и температуры.

Вид пропускаемого сырья

Транспортируемые вещества (нефть, продукты ее переработки, газ) оказывают на трубопроводные морские системы определенное влияние. Для строительства таких коммуникаций обычно используют трубы из низколегированной стали. В производстве для защиты внутренней поверхности от агрессивного воздействия на нее наносится тонкая и прочная пленка на основе эпоксидной смолы, а также используются ингибиторы. Для каждого типа продукта материал изготовления и уровень защиты внутренней поверхности стенок выбираются индивидуально на этапе проектирования.

Пропускная способность

У каждой морской трубопроводной системы своя пропускная способность, которая формируется с учетом таких параметров, как тип перемещаемого сырья, особенности работы системы отбора и другие факторы. На пропускную способность влияет и протяженность транспортировочных коммуникаций. Для различных месторождений этот показатель имеет свои особенности. На участках добычи сырой нефти, в которой содержится небольшое количество попутного газа, транспортировка выполняется по расположенным под водой трубам. Газ при этом сгорает. На местах добычи газа ситуация отличается. В местах разработки смеси газа и конденсата сама жидкость перемещается вместе с газом в двухфазном потоке. Она также может отделяться уже на платформе и поступать в таком виде в трубопроводную сеть.

Размерные характеристики труб

Для правильного выбора размерных параметров морских подводных труб учитывают необходимую пропускную способность коммуникаций. Но на расчеты могут оказывать влияние и другие факторы.

При прокладке коммуникаций, которые будут использоваться для перекачивания только одних продуктов нефтепереработки, достаточно определить необходимую пропускную способность. В случае транспортировки многофазных потоков для определения размерных характеристик выполняют дополнительные расчеты, учитывая параметры, касающиеся воздействия на сеть внутренних и внешних факторов.

Толщина стенок морского трубопровода

Чтобы правильно определить требуемую толщину стенок трубопроводной морской системы, определяют рабочее давление. Толщины материала должно быть достаточно для того, чтобы обеспечить устойчивость коммуникаций к воздействию негативных не только внутренних, но и внешних факторов среды. Расчеты проводят с учетом сорта стали для изготовления труб, а также коэффициента ее безопасности. Выбор марки стали проводят с учетом таких параметров:

• весовые характеристики металла;
• цена за метр;
• свариваемость материала;
• устойчивость к коррозии.

Использование сортов металла с высокими эксплуатационными свойствами позволяет получать трубы меньшей толщины, которые обладают всеми необходимыми характеристиками. В толщину стали закладывают запас на коррозионные процессы (около 3–4 мм).

После определения предпочитаемого типа стали, эксплуатационных условий и размерных параметров трубопровода проводятся расчеты толщины металла трубы по специальным формулам.

Воздействие внешних факторов

Проектирование обязательно предусматривает определение характера и интенсивности воздействия на трубопроводные системы внешних факторов. При разработке документации учитываются характер местности и особенности подводного грунта, волны и течения, физические и химические свойства морской воды, наличие и особенности ледовых условий, сейсмическая активность местности.

До этапа строительства морского трубопровода, при разработке проекта, должны быть определены параметры трубопроводной сети с учетом внешнего водяного давления, устойчивости коммуникаций к течениям, волнам и льду, надежности в зависимости от рельефа дна. Для каждой конкретной ситуации принимается набор конструктивных решений, позволяющих обеспечить соответствие характеристик нормативным значениям.

Место для морского трубопроводного транспорта

Выбор трассы проводится при проектировании трубопроводной системы. Это сложный процесс, для которого важно выполнить ряд определенных условий. После этого план трассировки утверждается, что обязательно отражается в проектной документации. Затем специалисты приступают к изысканиям.

При выборе трассы учитывают такие данные:

• расположение конечных точек трубопровода;
• глубина моря;
• рельеф морского дна и наличие на нём неблагоприятных факторов, усложняющих прокладку;
• негативные факторы среды, оказывающие прямо или косвенно воздействие на функциональность транспортной системы;
• расположение поблизости других подводных трубопроводов, конструкций, месторождений;
• пролегание на участке прокладки путей судоходства и рыболовства.

При наличии большого количества подводных препятствий и неблагоприятных факторов трассу прокладывают в обход их или выполняют работы по устранению мешающих объектов.

Укладка выполняется с помощью специализированных судов. Несколько огромных кораблей в строительстве выполняют разные функции. Одни выполняют мониторинг дна, другие – укладку труб. Сварка коммуникаций производится непосредственно на судах. Здесь же на сварные участки наносится защитное покрытие. Для укладки труб на дно используется специальная стрела – стрингер. Она обеспечивает эффективность транспортировки коммуникаций на дно без деформации металла.

По завершении строительных работ обязательно проводятся гидроиспытания, что позволяет оперативно и точно выявить все дефектные участки сети.

Проблемы проектирования

Правильность и точность расчетов и составления проектной документации позволяют избежать возможных проблем при укладке подводного трубопровода и его последующей эксплуатации. Основными проблемами проектного процесса могут стать: некомпетентность специалистов по прогнозированию, халатность на этапе геологических изысканий. При расчетах важно четко и структурировано подходить к проработке всех особенностей местности.