Прокладка трубопроводов через акватории может производиться закрытым или открытым способом. При закрытом способе трубопроводы протаскивают через горизонтальные скважины, пробуренные под дном. Подробнее о бестраншейной прокладке коммуникаций можно почитать в статье: «Горизонтальное направленное бурение».
Открытый способ предполагает укладку трубопровода непосредственно на дно водоема или в донную траншею.
В статье: «Подводный газопровод» было описано сооружение газопровода «Турецкий поток».
А в этой статье подробнее рассмотрим технологии укладки подводных трубопроводов.
В настоящее время применяются четыре основные системы подводной трубопроводки.
Выбор способа укладки зависит от глубины воды и протяженности трассы.
При форсировании небольших и неглубоких водных преград рациональнее укладывать трубопровод секциями. Суть этого метода состоит в предварительной сборке отрезка трубопровода на берегу и последующей транспортировке его к месту погружения. Сначала на суше несколько труб сваривают в единую секцию - плеть. А затем буксируют эту плеть по акватории до точки спуска.
При отсутствии течения и в спокойной воде поверхностную транспортировку может производить один буксир. Плавучесть плети обеспечивают понтонные элементы. В точке затопления поплавковые камеры убирают или заполняют водой. И плеть опускают на дно.
При ветре и волнении моря плети буксируют в приповерхностном слое или на средней глубине. В этом случае используют два буксира. Один из буксиров тянет плеть, а второй, поддерживая ее, обеспечивает натяжение. Понтонные камеры при этом частично заполнены водой.
При наличии подводного течения практикуют придонную буксировку. Трубопровод оснащают утяжелителями в виде цепей. Когда цепи касаются дна, вес конструкции уменьшается и погружение ее прекращается. Обычно плеть при транспортировке удерживают на расстоянии 1-2 метра от дна.
При донной буксировке плеть затапливают и протаскивают по дну. Донное волочение возможно только по мягкому ровному дну и применяется на мелководье.
Если трубопровод собирают из нескольких плетей, то последующую плеть отбуксировывают по маршруту прокладки и конец ее сваривают с выходящим из воды концом предыдущей плети. После изоляции стыковочной зоны соединенные секции опускают на дно. В зависимости от технологии укладки стыковка плетей может производиться на судне или на понтоне.
Прокладку протяженных глубоководных морских магистральных трубопроводов осуществляют трубоукладочными судами.
Современная технология строительства морских трубопроводов больших диаметров судами-трубоукладчиками основана на использовании двух основных способов укладочных работ – S-методе и J-методе. На практике оба метода могут сочетаться: прибрежные участки укладывают S-методом, а глубоководные - J-методом.
Более производительным является S-метод. Сначала на вспомогательной монтажной линии судна из двух или трех труб сваривают секцию. Далее готовую секцию перекладывают на основной монтажный конвейер.
На первом сварочном посту секцию приваривают к концу трубопровода, спущенного в воду. Затем судно передвигают вперед по маршруту на длину приваренной секции. При этом стык новой секции и трубопровода перемещается по конвейеру к кормовой части на второй сварочный пост. Затем стыковочная зона последовательно передвигается на последующие сварочные посты. В зависимости от принятой технологии количество сварочных постов может быть от 3 до 6. После наложения сварных швов стыковочный участок по конвейеру передвигается в камеру ультразвукового контроля и затем на пост очистки и изоляции стыковочной зоны. По окончании всех операций удлиненный трубопровод опускают в воду. Так происходит посекционная прокладка трубопровода S-методом.
Стингером регулируется изгиб траектории нитки трубопровода. Для уменьшения напряжений в трубопроводе, возникающих от провисания под собственным весом, натяжными устройствами создается постоянное натяжение трубопровода. С увеличением глубины вес провисающей части нитки возрастает. Из-за этого увеличивается горизонтальное тяговое усилие на судно-трубоукладчик. Поэтому существует предельная глубина укладки по S-траектории, определяемая тяговой мощностью судна.
Например, мощности трубоукладчика «Pioneering Spirit» при глубине 2200 метров вполне хватило для прокладки Турецкого потока S-методом.
Тяговое усилие можно свести к нулю, если опускать трубу вертикально. Поэтому для больших глубин используют J-метод.
При J-технологии судно оборудуется монтажной башней с расположенными в ней натяжителями, сварочным постом, узлом контроля и изоляции стыка. Наращивание производится одной трубой в вертикальном положении.
Преимуществами J-метода является то, что для больших глубин не нужен супермощный трубоукладчик и ему не требуется громоздкий стингер.
Но S-укладка значительно производительнее вертикального спуска. «Турецкий поток» укладывали со средней скоростью около пяти километров в сутки. А 26 августа 2018 года был установлен мировой рекорд прокладки – 6,27 км/сут.
Очевидно, что при прокладке любым из методов львиную долю времени отнимает процесс наращивания трубопровода. Поэтому более прогрессивной в этом плане является барабанная технология. При барабанной укладке трубопровод собирают на сухопутной производственной базе и наматывают на гигантскую 20-ти метровую катушку шириной 6 метров, которую устанавливают затем на трубоукладочное судно.
Впервые катушечный трубопровод малого диаметра был проложен с судна в проливе Ла-Манш для снабжения союзнических войск топливом.
Коммерческое применение технологии стало возможным только в начале семидесятых годов прошлого века, когда компания Santa Fe Corporation построила первый спиральный трубопровод.
В зависимости от конструкции судна и глубины моря катушечный трубопровод может укладываться S-методом или J-методом. С вертикального барабана трубу укладывают по J-траектории, а с горизонтального - по S-траектории.
Сначала конец непрерывного трубопровода намотанного на катушку соединяют с береговым участком трубопровода. Затем судно начинает двигаться вперед, медленно разматывая трубу с барабана. При спуске судовая система натяжения удерживает трубу от чрезмерного провисания. Когда труба полностью сматывается с барабана, на ее конец одевают тяговый оголовок. К оголовку крепят трос и трубу опускают на дно. Конец троса крепят к бую. Трубоукладчик уходит на базу за новой катушкой.
По возвращении судна с новой катушкой тросом поднимают со дна конец трубы. Освобождают конец от оголовка и приваривает к нему трубу с барабана. Затем снова начинают процесс разматывания.
Длина спирального трубопровода и его диаметр ограничены размерами катушки. Максимальный диаметр трубы, которую можно смотать в рулон - 450 мм.
Далее читаем следующую статью: «Колтюбинг.»