Способы прокладки трубопровода

Основные элементы магистрального трубопровода - это сваренные в непрерывную нитку трубы, представляющие собой собственно трубопровод.

Магистральные трубопроводы прокладываются в самых разнообразных топографических, геологических, гидрогеологических и климатических условиях.

В настоящее время при сооружении магистральных трубопроводов применяют подземную, наземную и надземную схемы прокладки.

 

Независимо от способа прокладки МТ должен иметь охранную зону, отвечающую требованиям «Правил охраны магистральных нефтепроводов».

Для обеспечения безопасной эксплуатации объектов МТ и исключения возможности повреждения трубопровода установлены охранные зоны:

- вдоль трасс МТ – в виде участка земли, ограниченного условными линиями, находящимися в 25м от оси трубопровода с каждой стороны;

- вдоль трасс многониточных МТ – в виде участка земли, ограниченного условными линиями, проходящими в 25м от осей крайних трубопроводов с каждой стороны;

- вдоль ПП МТ – в виде участка водоема на расстоянии 100м с каждой стороны от осей крайних ниток трубопроводов;

- вокруг емкостей нефти/нефтепродуктов, земляных амбаров для аварийного выпуска нефти/нефтепродуктов – в виде участка земли, ограниченного замкнутой линией, отстоящей от границ территории указанных объектов по 50м во все стороны;

- вокруг головных и промежуточных НПС, ЛПДС, НБ, НС, ПСП, терминалов (причальных комплексов), резервуарных парков, узлов учета, сливоналивных эстакад, ППН – в виде участка земли, ограниченного замкнутой линией, отстоящей от границ территорий указанных объектов на 100м во все стороны;

- вокруг устройств электрохимической защиты, выходящих за пределы охранной зоны ЛЧ МТ – в виде участка земли шириной 5м от ограждения.

 

Охранная зона объектов связи:

- для подземных кабельных и воздушных линий связи, расположенных вне населенных пунктов на безлесных участках, устанавливается в виде участка земли вдоль этих линий, определяемых параллельными прямыми, отстоящими от трассы подземного кабеля связи или от крайних проводов воздушных линий связи на 2м с каждой стороны;

- для надземных и подземных необслуживаемых усилительных и регенерационных пунктов на кабельных линиях связи – участок земли, определяемый замкнутой линией, отстоящей от центра установки усилительных и регенерационных пунктов или от границы их обвалования не менее, чем на 3м и от контуров заземления не менее, чем на 2м;

- для кабельных линий связи при переходах через судоходные и сплавные реки, озера, водохранилища и каналы (арыки) – участок водного пространства по всей глубине от водной поверхности до дна, определяемых параллельными плоскостями, отстоящими от трассы на 100м с каждой стороны.

Вдоль трассы МТ должен быть предусмотрен проезд для машин аварийно-ремонтной службы. В полосе отвода должны находиться в исправном состоянии кабельные, радиорелейные или воздушные линии связи, обеспечивающие надежную связь с диспетчерской службой.

Подземная схема прокладки является наиболее распространенной (около 98% общего объема сооружаемой линейной части). При этой схеме отметка верхней образующей трубы располагается ниже отметки дневной поверхности грунта. Глубина заложения трубопроводов (от верха трубы) зависит от диаметра трубы, рельефа и характеристики грунтов местности должна быть не менее 0,8 м при Ду<1000 мм и 1,0 м при Ду³1000 мм.

Рисунок 5.1.2 – Способы прокладки трубопровода

Анализ опыта трубопроводного строительства показывает, что подземный способ прокладки имеет преимущества перед остальными:

- обеспечивает лучшую защиту труб от разрушений;

- обеспечивает постоянство температуры перекачиваемой нефти;

- защищает трубопровод от лесных пожаров;

- сводит к минимуму экологические последствия аварий, а для газопроводов и объем разрушений в результате аварий;

- не затрудняет миграцию диких животных;

- не создает препятствий для обеспечения стока поверхностных вод.

Однако, он не лишен недостатков и его повсеместное использование сдерживается мерзлотно-грунтовыми условиями. В частности, при подземной прокладке горячего трубопровода вокруг труб образуются большие ореолы оттаивания и грунт в основании труб проседает, деформируя трубопровод. Для обеспечения его устойчивости в этих условиях требуются дорогостоящие технические мероприятия.

К недостаткам подземного способа прокладки следует отнести сложность обнаружения и устранения аварий. Особую трудность представляет вскрытие трассы в зимнее время, когда грунты слоя сезонного промерзания-оттаивания находятся в твердомерзлом состоянии.

Наземную прокладку обычно применяют на участках трассы с резко пересеченным рельефом или сильной заболоченностью. Преимущества наземной прокладки по сравнению
с подземной заключаются в отсутствии земляных работ на трассе, балластировки труб
и анкерных устройств. К недостаткам следует отнести меньшую надежность при внешних ударных воздействиях, большие объемы завозимого грунта, дополнительное косвенное тепловое воздействие на трубопровод, изменение естественного стока поверхностных вод, препятствие для миграции диких животных.

Надземная прокладка может использоваться всюду, кроме заливных пойм, на которых есть ледоход. Трубы укладываются на отдельно стоящие опоры, расположенные с шагом 20 - 60 м. Опорой является металлическая или железобетонная конструкция. Надземная прокладка трубопроводов обязательно предусматривает компенсацию температурных деформаций труб. Для этого используется прямолинейная прокладка труб с П -, Г - и Z-образными компенсационными контурами, зигзагообразная прокладка и прямолинейная прокладка с неравномерным шагом опор.

Преимуществами надземной прокладки по сравнению с остальными являются:

- доступность трубопровода осмотру и проведению профилактических работ, что снижает вероятность аварий, а при их появлении - меньшие затраты времени на ликвидацию;

- малая зависимость от мерзлотно-геологических условий, поскольку трубопровод
не оказывает теплового воздействия на грунт. Это также снижает вероятность появления аварий;

- отсутствие препятствий естественному стоку поверхностных вод;

- отсутствие препятствий миграции диких животных при высоких опорах.

К недостаткам надземной прокладки можно отнести ее высокую стоимость, уязвимость при внешних ударных воздействиях, большие разрушения конструкций (газопроводы)
и загрязнения окружающей среды (трубопроводы) при авариях.

Поскольку надежность эксплуатации трубопроводов в суровых климатических условиях Севера и удаленности трасс часто является определяющей при выборе способа их прокладки, то, несмотря на существенные недостатки, надземные трубопроводы могут оказаться предпочтительнее остальных.

Самый северный в компании «Транснефть», трубопровода «Заполярье - Пурпе». Значительная часть его расположена за границей полярного круга. Как показали проведенные инженерные геологические изыскания, трасса проходит в многолетнемерзлых грунтах, в связи с этим применяется надземная схема прокладки трубопровода. При строительстве использовались специальные конструкции опор, фундаментов и термостабилизаторов. Термостабилизаторы позволяют закрепить неустойчивые грунты. Применяются четыре вида опор: неподвижные, фиксирующие углы поворота трубопровода, свободно - подвижные и продольно - подвижные, обеспечивающие работу компенсаторов.

Для компенсации деформации трубопровода при изменении температуры и давления применяются термокомпенсирующие блоки.

Отличительной особенностью данного трубопровода является то, что по нему планируется прокачка нефти высокой вязкости. Чтобы избежать ее застывания
при транспортировке, необходимо поддерживать необходимую температуру. С этой целью предусмотрены пункты подогрева нефти (ППН). Для сохранения необходимой температуры нефти трубу покрывают теплоизоляцией толщиной 75 мм, которая наноситься в заводских условиях. Сварные швы изолируют на трассе.

Рисунок 5.1.3 - Переходы нефтепровода через естественные и искусственные препятствия

 

К подводным переходам магистрального трубопровода (ППМН) относится линейная часть трубопровода с сооружениями, проходящими через малые водотоки шириной более 10 м по зеркалу воды в межень и глубиной свыше 1,5 м.

Переходы магистральных трубопроводов (ППМН) через водные преграды по способу прокладки подразделяются на подводные и воздушные.

Воздушные переходы подразделяются на:

- подвесные (вантовые);

- арочные;

- балочные.

В границы воздушного перехода магистрального трубопровода через водную преграду входят надземная часть и участки подземного трубопровода длиной по 50 м от мест выхода трубопровода из земли.

Подводные переходы по количеству трубопроводов подразделяются на однониточные и многониточные, а по количеству пересекаемых преград - однорусловые и комбинированные.

Строительство ППМН проводиться следующими способами:

- траншейным способом;

- методом микротоннелирования (МТ);

- с помощью наклонно-направленного бурения (ННБ);

- методом «труба в трубе».

Переходы под железными и автомобильными дорогами устраиваются в защитном футляре (кожухе) из стальных труб или в тоннеле. Защитный кожух предназначен для предохранения рабочего трубопровода от воздействия внешних нагрузок, создаваемых движущимся транспортом. В зависимости от категории автомобильной дороги трубопровод может прокладываться и без защитного кожуха, но с увеличением толщины стенки трубы.

Рисунок 5.1.4 - Запорная арматура и обратные затворы, площадки обслуживания, ограждения, обвалования

В состав сооружений линейной части магистрального трубопровода также входят: запорная арматура и обратные затворы, площадки обслуживания, ограждения, обвалования.