Аннотация. В статье дан обзор проблемы, с которой сталкиваются монтажные организации при
создании стратегических и других коридоров строительства газотранспортной системы,приведены современные технологии, для преодоления водных и
других препятствий.
При возрастающем значении новых технологий в творческом процессе проектирования большое
значение имеет свободное владение информацией обо всех видах систем,особенностях их работы.
Ключевые слова: магистральные газопроводы, подводные трубопроводы,укладка труб на морское дно, суда-трубоукладчики.
Автор: Мамедов Александр Нусратович, главный специалист компании.
Тел. +998 94 635 1672, е-mail: mamedov_46@mail.ru
Прокладка морских труб представляет собой сложную задачу, работающую преимущественно в отдаленных и суровых условиях, которые представляют собой целый ряд технических, логистических и экологических проблем. Главной среди этих проблем является непредсказуемая природа самого океана.
Постоянно меняющиеся морские условия могут привести к неблагоприятным погодным условиям, которые представляют значительную угрозу для бесперебойной работы судна трубоукладчика.
Более того, глубоководная среда добавляет еще один уровень сложности. Доступ к месту установки может оказаться трудным, требуя специального оборудования, способного выдержать огромное внешнее давление, возникающее в глубоких водах. Успешное выполнение задач по установке,
техническому обслуживанию и капитальному ремонту требует сотрудничества многопрофильных экспертов и высококвалифицированных специализированных водолазов. Важно понимать, что чем длиннее и глубже подводный трубопровод, тем выше связанные с этим затраты. Это финансовое бремя обусловлено строгими требованиями, связанными
с такими факторами, как форма трубы, прочность на сжатие, методы сварки, качество материала, допуски на размеры и многое другое.
Чтобы преодолеть эти проблемы, операции по укладке труб на море обычно включают в себя передовые технологии и методы, такие как динамическое позиционирование судов и подводная сварка. Кроме того, тщательное планирование и подготовка могут помочь снизить риски и обеспечить безопасную и эффективную установку трубопроводов.
Современные проекты строительства газопроводов ориентированы на сооружение магистральных трубопроводов нового поколения, как класса капитальных сооружений высокого уровня безопасности,
надежности и эффективности. Технические и технологические решения газовых магистралей нового поколения базируются на последних достижениях современной науки, снижении собственного энергопотребления, на использовании высокого давления, соблюдения экологических обязательств и
обеспечении эксплуатации с минимальным уровнем риска. Укладка труб на морское дно ведется со специальных трубоукладочных судов. Суда- трубоукладчики достигают длины 300 м и имеют экипаж в несколько сотен человек. После каждого перемещения такого судна новый участок трубопровода, приваренный, подвергнутый рентгеноскопии и заизолированный, спускается с кормы в воду, вниз по наклонной площадке, называемой стингером. Наиболее совершенные трубоукладочные суда со стингером осуществляют укладку трубопроводов
диаметром до 1220 мм на глубину моря до 300 м со скоростью укладки 3-5 км в сутки. В процессе трубоукладки принимают участие несколько вспомогательных судов. Однако при укладке подводного участка газопровода "Северный поток-2" разразилась небывалая битва.
Выяснилось, что укладку в морских условиях такого уровня
могут делать единицы специальных судов.
Укладка проходит очень напряженно,зависимость нормальной работы огромная от погодных условий,то и дело нарушается позиционирование укладчика. То и дело плеть трубы при остановке работы опускается на дно. Затем вновь подымается для продолжения укладки. Неужели при настоящем уровне развития техники ничего нельзя сделать?
Современные морские трубопроводы играют ключевую роль в транспортировке нефти, газа и других промышленных грузов. Однако существующие технологии сталкиваются с рядом технических, логистических и экологических проблем, обусловленных сложными условиями
морской среды, глубиной и протяженностью трасс.
Цель данного проекта — разработка инновационного, полностью автоматизированного подводного укладчика трубопроводов, способного обеспечить высокую точность, безопасность и эффективность при прокладке труб на глубоководных участках.Прокладка морских труб — сложная и ответственная задача, осуществляемая в условиях удаленности и суровой морской среды.
Основные проблемы и вызовы:
Непредсказуемость океанских условий: постоянные изменения погоды и морской обстановки, влияющие на стабильность позиционирования судов и безопасность работ. Глубоководные ограничения: доступ к участкам на глубинах свыше 650 м требует специализированного оборудования, способного выдерживать высокое внешнее давление. Технические сложности: необходимость применения высокотехнологичного оборудования
для сварки, контроля и изоляции труб на подводных участках. Логистические затраты: увеличение стоимости при длинных трубопроводах, сложности с
доставкой и хранением материалов. Риск нарушений технологического процесса: остановки укладки, опускание трубы на дно, зависимость от погодных условий. Постоянно меняющиеся морские условия могут привести к неблагоприятной погоде, что создает угрозу бесперебойной работы судно-прокладчиков. Для преодоления этих трудностей используются передовые технологии и методы, такие как динамическое позиционирование судов и подводная сварка. Современные проекты строительства газопроводов ориентированы на создание магистральных трубопроводов нового поколения — высоко автоматизированных, безопасных, надежных и экологически ответственных. Технологии основаны на последних научных достижениях,
Укладка труб на морское дно осуществляется с помощью специальных судов-трубоукладчиков длиной до 300 м, экипаж которых составляет несколько сотен человек. После перемещения судна участок трубы, предварительно сваренный, рентгеноскопированный и изолированный, спускается по наклонной площадке (стингеру) в воду. Современные трубоукладочные суда со стингером способны укладывать трубы диаметром до 1220 мм.на глубинах до 300 м со скоростью 3-5
км в сутки,вспомогательные суда, обеспечивающие безопасность и эффективность операций. Тем не менее, при укладке подводных труб возникают значительные сложности:
Ограниченность количества специализированных судов;
Зависимость работы от погодных условий;
Нарушения позиционирования и остановки процесса, что вызывает опускание трубы на дно.
Судно-наблюдатель — мониторит морское дно;
Судна обеспечения — доставляют трубы на палубу судна-трубоукладчика.
Длина секций труб — 12,3 м. На глубинах свыше 650 м используют антидеформационные
кольца, на мелководье — бетонные утяжелители для устойчивости.
Переход береговой линии осуществляется траншейным методом, с поиском и устранением
препятствий (затонувшие суда, боеприпасы, неровности дна). Внутри труб выполняется обработка
антифрикционными покрытиями, снаружи — антикоррозионными и утяжеляющими
покрытиями.
Данная концепция обеспечивает длительную автономную работу без связи с
надводным складом, с возможностью скрытного выполнения работ, так как подводная база полностью укомплектована необходимым оборудованием.
Альтернативной схемой является подача труб вертикально, что предпочтительнее для укладчика с вертикальной сваркой и минимальными изгибами трубы. Максимизация автоматизации и безлюдной технологии позволяет работать вахтовым оператором.
Концепция автоматизированного подводного укладчика.
Предлагается разработать специализированное оборудование для подводной укладки трубопроводов, включающее:
Минимальный запас труб;
Подводный склад труб;
Судно, курсирующее между наземным и подводным складами для пополнения запасов.
Все работы по подготовке, сварке, неразрушающему контролю и изоляции должны осуществляться в подводных отсеках укладчика. Готовые участки трубы через шлюзы укладываются в траншею непрерывно и точно.
Предлагаемая концепция автоматизированного подводного укладчика
Автономная подводная база: полностью укомплектована всеми необходимыми системами для выполнения всех этапов укладки.
Минимальный запас труб: возможность длительной работы без необходимости
постоянных операций пополнения.Подводный склад труб: размещение труб внутри укладчика для обеспечения непрерывности процессов.
Курсирующее судно: соединяет наземный и подводный склады, осуществляя
транспортировку труб в благоприятные периоды.
Интегрированные системы сварки и контроля: автоматизированное подготовление кромок, сварка, неразрушающий контроль и изоляционные работы в подводных отсекax.
Предлагается разработать специализированное оборудование для подводной укладки трубопроводов, включающее:
Минимальный запас труб;
Подводный склад труб;
Судно, курсирующее между наземным и подводным складами для пополнения запасов.
Все работы по подготовке, сварке, неразрушающему контролю и изоляции должны
осуществляться в подводных отсеках укладчика. Готовые участки трубы через шлюзы
укладываются в траншею непрерывно и точно.
Предлагаемая концепция автоматизированного подводного укладчика
Автономная подводная база: полностью укомплектована всеми необходимыми системами
для выполнения всех этапов укладки.
Минимальный запас труб: возможность длительной работы без необходимости
постоянных операций пополнения.
Подводный склад труб: размещение труб внутри укладчика для обеспечения
непрерывности процессов.
Курсирующее судно: соединяет наземный и подводный склады, осуществляя
транспортировку труб в благоприятные периоды.
Интегрированные системы сварки и контроля: автоматизированное подготовление
кромок, сварка, неразрушающий контроль и изоляционные работы в подводных отсекax.
Автоматическая укладка: спуск готовых участков в траншею через шлюзы, точное
позиционирование и минимальный изгиб труб.
Технологический процесс:
Подготовка труб:зачистка кромок,индукционный нагрев до 150°C;
автоматическая сварка и ультразвуковая проверка швов;
нанесение антикоррозионных покрытий и утяжеляющих слоев.
Укладка:подготовленные трубы подаются вертикально или горизонтально, в зависимости от
схемы;спуск трубы по стингеру или альтернативной системе с минимальным изгибом .
Фиксация и защита:нанесение внешних защитных покрытий (битумные мастики,
эпоксидные смолы);установка антидеформационных и утяжеляющих элементов;
Преимущества предлагаемой системы.
Высокая автономность: возможность длительной работы без связи с надводными складами.
Высокая точность и качество: автоматизированные системы сварки и контроля.
Минимальный человеческий фактор: полностью автоматизированные процессы, исключающие ошибки.
Скрытность и безопасность: скрытая укладка и защита от внешних воздействий.
Быстрота развертывания: высокая скорость укладки и возможность работы в любых погодных условиях.
Многофункциональность: возможность использования для прокладки различных видов трубопроводов и транспортировки различных грузов.
Перспективы и дополнительные возможности.
Разработка этого оборудования открывает новые горизонты для прокладки трубопроводов для транспортировки не только газа и нефти, иных промышленных грузов, продуктов добычи и переработки. Создания надежных коммуникационных линий (оптоволоконных кабелей) внутритрубопроводных систем. Обеспечения стратегической скрытности и защиты подводных инфраструктур.
Метод укладки труб J-образной формы — это новый метод укладки труб на глубокой воде.Свое название он получил от характерной J-образной формы, которую трубопровод принимает во время развертывания и простирается от поверхности судна до морского дна. Метод J-Lay применяется для трубопроводов диаметром от 10 до 50 дюймов в глубоких и сверхглубоких водах. вертикальным углом к морскому дну. Несколько труб предварительно собираются в «нити», а затем размещаются вертикально внутри специально спроектированной башни J-образной укладки на судне-укладчике.
Здесь они сварены вместе и опущены под почти вертикальным углом к морскому дну.Метод J-укладки превосходен на глубоких и сверхглубоких водах, предлагая повышенную устойчивость к подводным течениям и превосходную
точность при укладке. установка трубопровода по сравнению с другими
методами, такими как S-образная укладка. Вертикальная схема укладки позволит использовать в качестве подводного укладчика,после
внутреннего переоборудования, выбывшие из эксплуатации, ядерные подводные лодки ВМС.
Преимущества использования списанного подводного крейсера:
Большая грузоподъемность и внутреннее пространство: Крейсера
обладают огромной грузоподъемностью и значительным внутренним
пространством, что потенциально позволяет разместить внутри корпуса большое количество труб или оборудование для их укладки.
Прочный корпус: Подводные крейсера имеют прочный корпус, рассчитанный на болшие глубины, что снижает риски при работе на морском дне.
Относительно низкая стоимость приобретения: Списанные корабли обычно
продаются по цене металлолома, что значительно ниже стоимости строительства нового судна.
Остойчивость и стабильность: Крейсер, благодаря своей большой массе, размерам и систем стабилизации, обеспечивает высокую остойчивость и стабильность в водной среде. Это критически важно для точной вертикальной укладки труб, особенно в условиях морского волнения и течений.
Точность позиционирования и минимальные колебания судна напрямую влияют на качество соединения секций труб.
Вместимость и высота шахты: Крейсер позволит создать вертикальную шахту
внутри корпуса достаточной высоты для размещения,сварки и опускания секций труб длиной 12,3 метра. В процессе укладки необходимо иметь возможность удерживать трубу вертикально,обеспечивать её плавное опускание и точное позиционирование для соединения с предыдущей секцией.
Мощность и энергообеспечение: Укладка труб, особенно в вертикальном
положении, требует значительной мощности для работы манипуляторов, лебёдок, систем позиционирования и подводного сварочного оборудования. Ядерная энергетическая установка крейсера обеспечивает избыточную мощность для этих целей.
Размещение оборудования: Помимо труб, необходимо разместить большое
количество оборудования: системы управления укладкой, системы
позиционирования, сварочное оборудование, оборудование для неразрушающего контроля.
Итак,целесообразность проекта не вызывает сомнения,его контуры охватывают самые последние достижения науки и техники и она сопряжена с огромными техническими сложностями и высокой стоимостью. Реализация такого проекта потребует значительных инвестиций в исследования и разработки, а также прорывных технологий в области судостроения, материаловедения и
подводной робототехники.
На данный момент , насколько мне известно, такая технология не реализована в коммерческом масштабе, нет сообщений и о техническом предложении.
Однако, учитывая развитие подводных технологий, в будущем она может стать экономически целесообразной для определенных специфических проектов. Нужно начинать сегодня. В итоге, сценарий с быстрой организацией трубопроводной связи с необходимыми объектами,в том числе и островными, с помощью подводного трубоукладчика на базе списанного крейсера
демонстрирует реальную необходимость и подчеркивает стратегическую ценность этой технологии.