23Проблемные точки использования обетонированных труб при пересечении водных преград наклонно-направленным бурением_
Наставшев Андрей Евгеньевич,
студент кафедры «Проектирование и строительство объектов нефтяной и газовой промышленности», Уфимский государственный нефтяной технический университет, nastavshev.and@yandex.ru
Хасанов Рустям Рафикович
кандидат технических наук, доцент, заведующий кафедрой «Промысловые трубопроводные системы», Уфимский государственный нефтяной технический университет
В статье исследуется применимость труб, обетонированных в заводских условиях, при пересечении водных преград магистральными трубопроводами с помощью метода ННБ (наклонно-направленного бурения). Трубы с наружным бетонным покрытием получили широкое распространение при сооружении морских магистральных и промысловых трубопроводов, затем они нашли свое применение при пересечении меньших водных преград (реки, озера, каналы).
При использовании обетонированных труб для сооружения переходов через водные преграды достигаются следующие положительные эффекты: балластировка участка перехода против всплытия; предохранение антикоррозионного покрытия труб от механических повреждений; снижения усилия, необходимого для протаскивания трубной плети в створ перехода.
В статье рассмотрены существующие нормативно-технические документы и их требования к обетониро-ванным трубам, проведен анализ.
Ключевые слова: трубопровод, подводный переход, наклонно-направленное бурение, обетонированные трубы.
Трубы с наружным бетонным покрытием получили широкое распространение при сооружении морских магистральных и промысловых трубопроводов, затем они нашли свое применение при пересечении меньших водных преград (реки, озера, каналы).
П.П. Бородавкин установил [1], что обетонирование труб магистральных трубопроводов придаёт множество преимуществ балластировки в сравнении с традиционной балластировкой, выполняемой отдельно смонтированным грузами. Обетонирование труб выполняет следующие задачи:
1) предохранение антикоррозионного покрытия труб от механических повреждений, исключение такого этапа сооружения перехода через водную преграду как футеровка;
2) предохранение антикоррозионного покрытия труб от механических повреждений;
3) снижение усилия, необходимого для протаскивания трубной плети в створ перехода;
4) исключение проблемы нарушения расположения футеровочных реек, так как обетонированные трубы исключают их применение, как следствие, сроки строительства сокращаются, а надежность конструкции перехода повышается.
Помимо морских, бетонное покрытие применяется также и на материковых трубопроводах, особенно на пересечениях с водными объектами.
Не смотря на преимущества прокладки трубопроводов с применением бетонного покрытия, данный выбор имеет ряд недостатков, некоторые из которых будут рассмотрены в данной статье.
В настоящее время большое распространения получила бестраншейная технология сооружения участков пересечения трубопроводов и водных преград под названием наклонно-направленное бурение (нНб).
В [2] приводятся конструктивные требования для труб переходов, сооружаемых методом ННБ, а также в этом документе регламентируются расчетные величины, необходимые для проектирования переходов.
Согласно этого документа труб для участков переходов следует принимать с трёхслойной полимерной антикоррозионной защитой толщиной 3,0-5,0 мм.
В [3] предъявляются следующие требования: «Трубы, балластируемые монолитным железобетонным покрытием, должны иметь противокоррозионное изоляционное покрытие усиленного типа».
Итогом анализа требований нормативно-технической документации к трубам пересечений водных преград МТ является вывод вывод, что при сооружении ППМТ методом ННБ трубы следует рассчитывать по [4], а повышенные требования к трубам закладываются за счет принятия повышенной категории участка ППМТ.
Основной проблемой проектирования переходов трубопроводов через водные преграды является отсутствие нормативной базы и инженерных материалов с описанными расчетными методиками проверки таких участков на прочность.
Второй проблемой с расчетами обетонированных труб для переходов через водные преграды является отсутствие методики определения допустимого радиуса упругого изгиба участка подводного перехода.
На данный момент времени только ВСН 005-88 [5] частично затрагивает вопрос определения НДС (напряженно-деформированного состояния) для обетонированных труб на переходах через водные преграды.
С практической точки зрения обетонированные трубы имеют существенный недостаток, который заключается в больших значениях изгибной жесткости поперечного сечения таких труб. Данная проблема является актуальной к проработке и решению.
На практике трубопроводного строительства имеются следующий прецедент - в мерзлых грунтах при сооружении перехода через реку методом ННБ для сохранности покрытия предусмотрели бетонное покрытие трубной плети. При протаскивании из-за большого значения изгибной жесткости трубная плеть застряла. Попытка смены буровой установки на установку с большей мощностью не помогла «вытащить» трубную плеть. В результате строителям пришлось разрабатывать котлован, чтобы достать застрявшую плеть.
Анализ нормативно-технической документации
Расчет НДС
Рассмотрим ВСН 005-88 [9], в котором затрагивается вопрос НДС трубопровода с бетонным заводским покрытием.
В пункте 8.40 приводится формула для определения радиуса допустимого упругого изгиба обетонированного трубопровода:
Роб = р(1, 03 + 0,00415в),
где р - допустимый радиус упругого изгиба трубопровода без покрытия по [7];
5в - толщина бетона, мм.
В остальных пунктах данный документ только регламентирует производство работ при сооружении переходов через водные преграды магистральных нефте- и газопроводов.
Понижение изгибной жесткости
В настоящее время изгибная жесткость труб с бетонным покрытием (БП) снижается за счет устройства кольцевых прорезей (КП) в обетонированных трубах согласно ВСН 010-88 [6].
Данный документ может быть использован при проектировании участков пересечения водных преград магистральными трубопроводами.
Также возможность применения КП допускается СП 108-34-97 [7]. Этот документ содержит положения о конструкциях БП и порядку сооружения переходов с применением обетонированных труб.
В Р 589-86 [3] также рекомендуется устраивать КП с целью снижения изгибной жесткости.
Документ [8] содержит положения по проектным решениям при выборе ЖБ-приг-рузов, бетонных покрытий для сплошного обетонирования труб на переходах магистральных трубопроводов через водные преграды. К тому же в этом документе содержатся положения по принятию состава бетонных смесей и технологии их приготовления для последующего обетонирования.
Не смотря на частичное рассмотрение вопросов применения обетонированных труб при сооружении переходов МТ через водные преграды, недостаток нормативной базы очевиден. К примеру, в [9, 10] полностью отсутствует упоминание обетониро-ванных труб.
Выводы
В результате проведенного анализа нами были выделены следующие проблемы применения обетонированных труб при сооружении ППМТ методом ННБ:
- определение допустимого радиуса упругого изгиба обетонированных трубопроводов;
- понижение изгибной жесткости поперечного сечения труб с бетонным покрытием;
- недостаток нормативной базы.
Таким образом, дальнейшая проработка вопросов применимости труб с бетонным покрытием при строительстве переходов через водные преграды методом ННБ является актуальным направлением.
Литература
1. Бородавкин П.П. Подводные трубопроводы / П.П. Бородавкин, В.Л. Березин, О.Б. Шадрин. - М.: Недра, 1979. - 415 с.
2. РД 91.040.00-КТН-308-09. Строительство подводных переходов нефтепроводов способом наклонно-направленного бурения. - Введ. 2009-01-01. - М.: ОАО «АК «Транснефть», 2009. - 77 с.
3. Р 589-86. Рекомендации по балластировке трубопроводов на подводных переходах. - Введ. 1986-01-01. - М.: ВНИИСТ, 1986. - 50 с.
4. СП 36.13330.2012. Магистральные трубопроводы. - Введ. 2012-01-01. - М.: Госстрой, ФАУ «ФЦС», 2013. - 119 с.
5. ВСН 005-88. Строительство промысловых стальных трубопроводов. Технология и организация. - Введ. 1988-01-01. - М.: ВНИИСТ, 1989. - 83 с.
6. ВСН 010-88. Строительство магистральных трубопроводов. Подводные переходы. - Введ. 1988-01-01. - М.: ВНИИСТ, 1988. - 115 с.
7. СП 108-34-97. Свод правил по сооружению магистральных газопроводов. Сооружение подводных переходов. - Введ. 1997-01-01. - М.: ИРЦ Газпром, 1998. - 44 с.
8. СП 86.13330.2014. Магистральные трубопроводы. - Введ. 2014-01-01. - М.: Минстрой России, 2014. - 225 с.
9. РД 75.200.00-КТН-012-14. Магистральный трубопроводный транспорт нефти и нефтепродуктов. Переходы магистральных нефтепроводов через водные преграды.
- Введ. 2014-01-01. - М.: ОАО «АК «Транснефть», 2014. - 120 с.
10. ГОСТ Р 54382-2011. Нефтяная и газовая промышленность. Подводные трубопроводные системы. Общие технические требования. - Введ. 2011-01-01. - М.: Стан-дартинформ, 2012. - 293 с.
Problematic points in the use of weight-coated pipes when crossing water barriers by directional drilling Nastavshev A.E., Khasanov R.R.
Ufa State Petroleum Technological University
The paper investigates the applicability of factory coated pipes when crossing water barriers with main pipelines using HDD (Directional Drilling) method.
Pipes coated with external concrete have been widely used for offshore and onshore pipelines and later found in smaller water
crossings (rivers, lakes, canals). When using weight-coated pipes for water crossings, the following beneficial effects can be achieved
- ballasting of the crossing section against floatation;
- protection of anticorrosion coating of pipes against mechanical damage;
- reducing the force required to pull the pipe string into the crossing channel.
The paper considers existing normative and technical documents and their requirements for weight-coated pipes and analyses them.
Keywords: Pipeline, underwater crossing, directional drilling, weight-coated pipes. References
1. Borodavkin P.P. Underwater pipelines / P.P. Borodavkin, V.L. Berezin, O.B. Shadrin. - M.: Nedra, 1979. - 415 p.
2. RD 91.040.00-KTN-308-09. Construction of underwater crossings of oil pipelines by the method of directional drilling. - Input.
2009-01-01. - M.: OAO AK Transneft, 2009. - 77 p.
3. R 589-86. Recommendations for ballasting pipelines at underwater crossings. - Input. 1986-01-01. - M.: VNIIST, 1986. - 50 p.
4. SP 36.13330.2012. Main pipelines. - Input. 2012-01-01. - M.: Gosstroy, FAU "FTSS", 2013. - 119 p.
5. VSN 005-88. Construction of field steel pipelines. Technology and organization. - Input. 1988-01-01. - M.: VNIIST, 1989. - 83 p.
6. VSN 010-88. Construction of main pipelines. Underwater crossings. - Input. 1988-01-01. - M.: VNIIST, 1988. - 115 p.
7. SP 108-34-97. Code of rules for the construction of main gas pipelines. Construction of underwater crossings. - Input. 1997-01-
01. - M.: IRTs Gazprom, 1998. - 44 p.
8. SP 86.13330.2014. Main pipelines. - Input. 2014-01-01. - M.: Ministry of Construction of Russia, 2014. - 225 p.
9. RD 75.200.00-KTN-012-14. Main pipeline transport of oil and oil products. Transitions of main oil pipelines through water barriers.
- Input. 2014-01-01. - M.: OAO AK Transneft, 2014. - 120 p.
10. GOST R 54382-2011. Oil and gas industry. Subsea pipeline systems. General technical requirements. - Input. 2011-01-01. -M.: Standartinform, 2012. - 293 p.
