Чухарева Н.В., Рудаченко А.В., Бархатов А.Ф., Федин Д.В. Транспорт скважинной продукции

Подождите немного. Документ загружается.

а)

б)

Рис. 1.1. Подземная прокладка промыслового трубопровода:

а) в горной местности; б) на равнинной местности

а)

б)

в)

г)

Рис. 1.2. Техника, применяемая при строительстве промыслового трубо-

провода при подземной прокладке [6]:

а) одноковшовый экскаватор; б) роторный траншейный экскаватор с рабо-

чим органом навесного типа; в) бульдозер); г) трубоукладчик

В отличие, от трубопроводов, уложенных в плотных грунтах, тру-

бопроводы, уложенные на болотах

по подземной схеме, с течением

времени изменяют свое первоначальное положение. Это объясняется

чрезвычайно сильной сжимаемостью болотистых (торфяных) грунтов

под воздействием даже незначительных уплотняющих нагрузок. По-

скольку в период эксплуатации в трубопроводе возникают продольные

усилия, то они обусловливают более значительные поперечные пере-

мещения труб [7]. Кроме этого на участках с высоким состоянием грун-

товых вод на трубопровод действует Архимедова сила, что дополни-

тельно требует применения балластировки (рис. 1.3).

а)

б)

в)

г)

д)

Рис. 1.3. Балластировка промыслового трубопровода [6]:

а) контейнер текстильный КТБ; б) полимерно – контейнерное балласти-

рующее устройство; в)винтовой анкер; г) забивной раскрывающейся ан-

кер; д) выстреливаемый анкер

По строению и условиям образования болота классифицируют следующим

образом:

• верховые болота (рис. 1.4) (наиболее распространенные в России). Находятся

в зонах избыточного увлажнения, имеют выпуклую форму поверхности. Бо-

лота обычно имеют незначительный лесной покров;

• низинные болота (рис. 1.5). Их характерные признаки: вогнутая поверхность;

богатое грунтовое водно-минеральное питание; растительный осоковый или

осоково-гипсовый микроландшафт;

• переходные болота (рис. 1.6), не имеющие четко выраженного рельефа по-

верхности.

Рис. 1.4. Верховые болота [7]

Рис. 1.5. Низинные болота [7] Рис. 1.6. Переходные болота [7]

Все болота подразделяются на три типа: I тип – болота, целиком

заполненные торфом, допускающие работу и неоднократный проход

машин и механизмов с удельным давлением 0,2-0,3 кгс/см

; II тип – бо-

лота, целиком заполненные торфом, допускающие работу машин с

удельным давлением до 0,1 кгс/см

; III тип – болота, допускающие ра-

боту только плавучих машин и механизмов.

Таким образом, тип болота определяет не только технологическую

схему выполнения работ, но и те требования, которые должны предъяв-

ляться к прочности и устойчивости трубопроводов [7].

Разработку траншей на болотах осуществляют по следующим схе-

мам ведения землеройных работ:

• с применением выторфовывания;

• с применением специальной техники, щитов или сланей, снижаю-

щих удельное давление на поверхность грунта;

• в зимнее время;

• взрывом.

При глубине торфяного слоя до 1 м с подстилающим основанием,

имеющим высокую несущую способность, используется разработка

траншей с предварительным выторфовыванием. Предварительное уда-

ление торфа до минерального грунта осуществляется бульдозером или

экскаватором.

Для разработки траншей на слабых грунтах используются болот-

ные экскаваторы с сильно развитой опорной поверхностью (рис. 1.7)

[6], оборудованные обратной лопатой или драглайном. Разработку

траншеи также можно осуществлять экскаватором, расположенным на

пеносанях, которые перемещаются по болоту с помощью лебедки, уста-

новленной на плотном минеральном грунте.

Рис. 1.7. Экскаваторы с сильно развитой опорной поверхностью [6]

Болота, глубокие и большой протяженности с низкой несущей спо-

собностью торфяного покрова, разрабатывают зимой, а мелкие неболь-

шие болота и заболоченные участки в летний период.

В зимний период в результате промерзания грунта на полную (про-

ектную) глубину разработки траншеи значительно увеличивается несу-

щая способность грунта, что позволяет использовать обычную земле-

ройную технику (роторные и одноковшовые экскаваторы) без примене-

ния сланей. На участках с глубоким промерзанием торфа работы вы-

полняют комбинированным способом:

• разрыхление мерзлого слоя с использованием бульдозера-

рыхлителя;

• буровзрывным методом;

• одноковшовым экскаватором.

В случае проведения земляных работ в условиях вечной мерзлоты,

с глубиной промерзания на 0,4 м и более, в зимний период предусмат-

риваются мероприятия по предохранению грунта от промерзания (рых-

ление поверхностного слоя, устройство снежного валика, утепление

древесными остатками и др.).

Для разработки траншей трубопроводов диаметром до 100 мм в

мерзлых грунтах применяют фрезерные экскаваторы (рис. 1.8) с глуби-

ной копания 1,3 м. Ширина траншей, разрабатываемых этими экскава-

торами, может быть увеличена до 400 мм изменением расстановки зубь-

ев на фрезе.

Траншеи большей шири-

ны в мерзлых грунтах разра-

батывают с использованием

роторных экскаваторов с глу-

биной копания до 2,5 м и ши-

риной рабочего органа 1,2 м.

В немерзлых, частично

мерзлых грунтах и в грунтах с

включениями валунов тран-

шеи

Рис. 1.8. Фрезерный экскаватор [8]

целесообразно разрабатывать одноковшовыми экскаваторами с ковшом

вместимостью от 0,5 до 1,0 м

, а также экскаватором со сменным узким

ковшом.

Строительство трубопроводов в горах это весьма сложная в инже-

нерно-техническом и организационном отношении задача.

Сильная пересеченность рельефа местности обусловливает необхо-

димость выполнения работ на крутых подъемах и спусках, косогорных

участках. Часто встречаются уклоны такой крутизны, что работа машин

на них оказывается невозможной.

Как правило, крутые откосы сложены скальными грунтами, часто

сильно – трещиноватыми и насыщенными водой. Поэтому к сложно-

стям рельефа добавляются сложности, обусловленные необходимостью

устройства полок для прохода строительных колонн и траншей для тру-

бопровода с помощью буровзрывных работ. Возможность внезапного

образования оползней огромных масс грунта или возникновения селе-

вых потоков вызывает опасность ведения строительно-монтажных ра-

бот.

Горные дороги, как правило, имеют большое число крутых подъе-

мов и поворотов. Это создает значительные трудности в транспортиров-

ке длинномерных грузов (секций труб). В некоторых случаях доставка

даже двухтрубных секций оказывается сложной, и строительство тру-

бопроводов приходится вести из одиночных труб.

Затруднения возникают и при организации строительных участков.

Если в обычных условиях можно расставить участки по длине всего

трубопровода, то в горах это часто вызывает большие трудности. От-

сутствие дорог, сложность рельефа и грунтовых условий во многих слу-

чаях диктуют свои требования. Работы можно вести только одной ко-

лонной, устраивая сначала полки, дорогу, траншею.

На очень сложных участках работы ведет обычно комплексная ко-

лонна, выполняя сразу все операции, вплоть до засыпки уложенного

трубопровода.

В числе основных мер по борьбе с оползнями можно назвать сле-

дующие: перехват поверхностных и грунтовых вод, устройство бурона-

бивных железобетонных свай, прорезающих оползень и входящих на

2..3 м в коренной грунт. В некоторых случаях (при малых оползнях) не-

плохие результаты может дать устройство подпорных стенок [7].

Все эти факторы указывают на значительное увеличение стоимости

строительства.

Наземные схемы прокладки (рис. 1.9) преимущественно использу-

ются в сильно обводненных и заболоченных районах при высоком

уровне грунтовых вод и очень малой несущей способности верхнего

слоя грунта, на солончаковых грунтах, при наличии подстилающих

скальных пород, а также при пересечении с другими коммуникациями.

При наземной прокладке верхняя образующая трубопровода располага-

ется выше отметок дневной поверхности, а нижняя образующая – ниже,

на уровне дневной поверхности или на небольшой глубине. Для умень-

шения объема насыпи и увеличения устойчивости трубопровода в гори-

зонтальной плоскости (особе

нно на криволинейных участках) рекомен-

дуется проводить работы по укладке трубопровода в неглубокую тран-

шею глубиной от 0,4 до 0,8 м с последующим сооружением насыпи не-

обходимых размеров [1].

Основное достоинство данного способа связано с меньшими затра-

тами, вследствие уменьшения объема земляных

работ. Однако при над-

земной прокладке увеличивается вероятность ускоренного коррозион-

ного разрушения и при смене температурного режима зима-лето в ре-

зультате процессов теплового переноса (от транспортируемого продукта

к грунту) происходит деформация трубопровода, которая приводит к

сокращению срока его безопасной эксплуатации.

Надземную прокладку трубопроводов (рис. 1.10) или их отдельных

участков рекомендуется применять в пустынях и горных районах, в бо

лотистых местностях, в районах горных выработок, оползней, в районах

распространения многолетней мерзлоты и сейсмических районах, а

также на переходах через естественные и искусственные препятствия.

Рис. 1.9. Надземный способ прокладки промы-

слового трубопровода

Рис. 1.10. Надземная

прокладка трубопровода

Специфика сооружения ПТ в пустыне заключается, прежде всего, в

том, что трасса проходит по безлюдным, безводным и бездорожным

районам с сыпучими песчаными грунтами или по скалистым грунтам,

покрытым толстым слоем пыли. Необычайно сложны климатические

условия в пустынных районах. Достаточно сказать, что летом темпера-

тура достигает 45…50 °С в тени при относительной влажности воздуха

6…10 %, а зимой – 35 °С. Пески, например, в пустынях Кызылкум и Ка-

ракумы прогреваются до 70 °С. Особенно большие помехи создают

почти непрерывные горячие сухие ветры и песчаные бураны [7].

При строительстве трубопроводов в песках весьма сложным из-за

пыльных буранов оказывается организация доставки на трассу материа-

лов (битума, труб), защита машин и механизмов, а также нанесение

изоляционного покрытия. Проникающая во все узлы машин мельчай-

шая пыль вызывает ускоренный их износ.

При выборе трассы трубопроводов в сейсмических районах необхо-

димо избегать косогорные участки, участки с неустойчивыми и просадоч-

ными грунтами, территории горных выработок и активных тектонических

разломов, а также участки, сейсмичность которых превышает 9 баллов.

При прохождении участка трассы с грунтами, резко отличающими-

ся друг от друга сейсмическими свойствами необходимо предусматри-

вать возможность свободного перемещения и деформирования трубо-

провода [7].

На на

иболее опасных в сейсмическом отношении участках трассы

должна предусматриваться автоматическая система контроля и отклю-

чения аварийных участков трубопроводов [7].

При надземной прокладке сводится к минимуму объем земляных ра-

бот, отпадает необходимость в дорогостоящей пригрузке (балластировке)

и в устройстве защиты от почвенной коррозии и блуждающих токов.

Надземная прокладка имеет следующие недостатки: загроможден-

ность территории, необходимость устройства опор, специальных проез-

дов для техники и миграции животных, значительную подверженность

трубопровода суточным и сезонным колебаниям температуры, что тре-

бует принятия специальных мер.

В мире разработка нефтегазовых запасов континентального шельфа

идет уже более 100 лет, в США с шельфовых месторождений получают

до 30 % нефти и 25 % газа. В России добыча нефти на шельф

е началась

относительно недавно, с 90-х годах прошлого столетия [9]. При этом

обсуждаются и реализуются в первую очередь проекты по разработке

крупных шельфовы

х месторождений с участием мировых грандов неф-

тяного бизнеса. Пример, как выглядит комплекс по добыче углеводоро-

дов в морской зоне и комплекс для строительства морских трубопрово-

дов, представлен на рис. 1.11.

а)

б)

Рис. 1.11. Комплексы, применяемые в морской акватории:

а) для добычи углеводородного сырья; б) для строительства морских трубо-

проводов

Технически доступные ресурсы свободного газа на российских ак-

ваториях оцениваются более 40 трлн. м

и составляют 56 % от общей

величины извлекаемых ресурсов. На северных акваториях России сум-

марный объем рентабельных ресурсов нефти составляет около 4 млрд.

тонн, или 60 % от общего объема технически доступных и 40 % – от

общего объема извлекаемых [9]. Потенциал развития ресурсной базы и

увеличение объемов добычи углеводородов в значительной мере связа-

ны с шельфом Баренцева и Печорского морей. Здесь уже открыты уни-

кальные месторождения, например Штокмановское газоконденсатное

месторождение, Приразломное и Долгинское нефтяные месторождения.

На рис. 1.12 представлено распределение начальных потенциаль-

ных ресурсов углеводородов шельфовых месторождений на территории

Российской федерации.

Рис. 1.12. Распределение начальных потенциальных ресурсов углеводородов

шельфовых месторождений РФ [9]

Применение подводной прокладки (рис. 1.13) при обустройстве шель-

фовых месторождений является производственной необходимостью. Такой

способ необходим для транспорта добытых углеводородов на сушу.

а)

б)

Рис. 1.13. Подводная прокладка трубопровода:

а) судно – трубоукладчик; б) ремонт подводного трубопровода

Согласно [4] ПТ и технологические трубопроводы по виду транс-

портируемой среды классифицируют:

• нефтепроводы;

• газопроводы;

• нефтегазопроводы;

• метанолопроводы;

• конденсатопроводы;

• ингибиторопроводы;

• водопроводы;

• паропроводы;

• канализация.

Классификация ПТ по назначению:

• самотечные;

• напорные;

• смешанные.

ПТ, по которым транспортируют газ и газовый конденсат с газо-

вых и газоконденсатных месторождений по величине давления, согласно

СП 34 – 116 – 97 [3] подразделяются на четыре класса (рис. 1.14).

Рис. 1.14. Классификация промысловых трубопроводов для транспорта газа

и газового конденсата по величине давления

Классификация ПТ по функции:

• выкидные линии (от устья скважин до ГЗУ);

• сборные коллекторы (принимают продукцию от нескольких тру-

бопроводов);

• товарные (товарная продукция).

ПТ, по которым транспортируют нефть по величине давления клас-

сифицируются следующим образом (рис. 1.15).

Рис. 1.15. Классификация нефтесборных трубопроводов по величине дав-

ления [5]

Классификация ПТ по способу соединения:

• разъемные (рис. 1.16);