Технологии и организация строительства магистральных трубопроводов за рубежом

Организационно -технологические схемы строительства. Методы организации строительства во всех зарубежных странах примерно одинаковы. Строительство ведется по хорошо отработанной типовой схеме, рекомендованной Международной ассоциацией трубопрово-достроительных фирм. Сооружение магистрального трубопровода ведется поточным методом крупными комплексными подразделения­ми, каждое из которых имеет единое оперативное подчинение, не­смотря на то, что в подразделении могут быть бригады из субподряд­ных фирм.

При осуществлении строительства магистрального трубопровода за рубежом большое значение придается правильной и четкой орга­низации управления проектно-строительными работами на основе методологии управления проектами (см. часть V).

В зарубежной практике подготовительные работы, как правило, вы­полняются на 1—1,5 года раньше основных, что создает условия для беспрерывного производства основных работ. В каждом строительном потоке постоянно имеется 20—25-процентный запас основных машин. Гнутье труб выполняется на трассе с помощью передвижных трубоги-бочных машин, после рытья траншеи, что обеспечивает полную впи-сываемость в нее трубопровода, позволяет уменьшить уровень напря­женного состояния трубопровода в период его эксплуатации.

Технические средства и способы прокладки трубопроводов в раз­личных странах примерно одинаковы. Некоторая разница в приме­няемой технике и методах строительства объясняется характерным для каждой страны климатом, геологической структурой и действую­щими техническими нормами.

Как правило, общий технологический процесс сооружения линей­ной части магистрального трубопровода, как и в России, делится на

Глава 17. Технология и организация строительства магистральных трубопроводов 541

технологические операции, выполняемые в определенной последова­тельности:

• разбивка трассы, установка вех, пикетов, в случае необходимости
ограждение строительной полосы;

• расчистка строительной полосы от леса и кустарника, обработ­
ка вырубленной растительности;

■ планировка строительной полосы и строительство вдольтрассо-вого проезда, снятие плодородного слоя земли;

- осушение монтажной полосы и полосы рытья траншеи (при не­обходимости);

• развозка труб или трубных секций и раскладка их по трассе;

• рытье траншеи заданной глубины, при необходимости, подсып­
ка мягкого грунта на дно;

• измерение профиля траншеи и гнутье труб «по месту»;

• монтаж трубопровода — центровка труб или трубных секций и
сварка кольцевого стыка;

• контроль качества сварных соединений;

• изоляция трубопровода или мест стыковых соединений (при при­
менении изолированных на заводе труб), контроль качества изо­
ляционного покрытия;

• укладка трубопровода в траншею, при необходимости, совме­
щенная с ремонтом поврежденных мест в изоляционном покры­
тии;

• засыпка трубопровода, при необходимости, присыпка мягким
грунтом, уплотнение грунта;

• соединение в траншее длинных плетей трубопровода (ликвида­
ция захлестов) и врезка запорной арматуры;

• очистка полости и испытание трубопровода;

• возвращение на место плодородного слоя почв (рекультивация),
окончательная зачистка трассы.

Параллельно с выполнением этих основных работ выполняют ра­боты по сварке труб в секции в базовых условиях; нанесению изоля­ционного покрытия на базе, сооружению переходов дорог, перехо­дов рек, строительству систем катодной защиты, связи и т. д.

Прокладка надземного трубопровода включает в себя следующие технологические операции:

• бурение скважин под вертикальные свайные опоры;

• установка свай;

• раскладка труб по трассе;

• монтаж и сварка труб в нитку;

• установка ригелей опор;

542 Часть IV. Технология и организация строительства нефтегазовых объектов

• установка и регулировка опорных конструкций;

• подъем трубопровода и укладка на опорах;

• монтаж теплоизоляции трубопровода;

• очистка полости и испытание трубопровода;

• соединение плетей (замыкание).

По прогнозам специалистов, такая последовательность операций в основном сохранится и в ближайшем будущем. При этом можно применять обычное оборудование (например, трубоукладчики), но в большем количестве.

Исключением являются землеройные машины: понадобятся более мощные и производительные роторные и одноковшовые экскаваторы.

Предполагают, что сварка труб в секции на базах будет нецелесо­образна при применении длинных труб (18—24 м) из-за усложнения транспортных работ при перевозке, погрузке и разгрузке тяжелых секций. При применении труб большого диаметра повышаются эко­номичность и техническая целесообразность использования автома­тической сварки.

При использовании труб диаметром 1020 мм и более нанесение изо­ляционного покрытия на заводах или базах становится обязательным, так как возрастают трудности трассового нанесения высококачест­венного изоляционного покрытия.

При увеличении диаметра труб возможно придется усложнить их засыпку в траншее: сначала засыпать только нижнюю половину тру­бы, утрамбовать засыпку и потом досыпать верхнюю часть. Это необ­ходимо, чтобы не изменилось сечение трубы под давлением насыпан­ного грунта.

Увеличение длины труб (18—24 м) позволяет отказаться от тради­ционных трубосварочных баз и сократить число сварных швов в трас­совых условиях.

Для антикоррозионной защиты стыков широко применяются термо-усаживающиеся манжеты, изготовленные из полимерных материалов. В странах ЕС практически все трубы поставляются с заводской изоляцией.

Все большее распространение за рубежом (Швейцария, Италия, Финляндия) получает прокладка трубопроводов (особенно газопро­водов) в тоннелях при пересечении горных хребтов и других естест­венных препятствий (особенно в скальных грунтах).

Земляные работы. Параметры земляных сооружений, применяе­мых при строительстве магистральных трубопроводов (ширина, глу­бина и откосы траншеи, сечение насыпи и крутизна ее откосов и др.), устанавливают в зависимости от диаметра прокладываемого трубо-

Глава 17. Технология и организация строительства магистральных трубопроводов 543

провода, способа его закрепления, рельефа местности, грунтовых условий и определяют проектом. Размеры траншеи (глубина, ширина по дну, откосы) устанавливают в зависимости от назначения и диамет­ра трубопровода, характеристики грунтов, гидрогеологических и других условий.

В США нефтепроводы полагается прокладывать ниже уровня пло­дородных почв, минимальная глубина заложения в мягких грунтах должна составлять 76 см, а в скальных — 45,7 см. При пересечении дорог глубина заложения по отношению к дренажным кюветам долж­на быть не менее 91,5 см.

В ФРГ высота засыпки трубопроводов, уложенных в местах, где возможно действие нагрузок от движения транспорта, железных до­рог и взлетно-посадочных полос, должна составлять минимум 1 м. Во всех других местах трубопровод должен быть засыпан слоем грунта высотой 0,8—1 м, на небольших участках — 0,6—2 м.

Во Франции минимальная высота засыпки трубопровода — 0,8 м. Если эта высота уменьшена, то подрядчик должен обеспечить трубо­проводу дополнительную защиту в виде кожухов, патронов, полускор­луп, бетонных плит и т. д. Если трубопровод забалластирован, то глу­бина его заложения исчисляется от верхней образующей балластно­го устройства. В том месте, где на дне траншеи сделано соединение плетей трубопровода (ликвидация захлеста), отрывается приямок дли­ной 1,5 м, шириной 1 м сверх обычной ширины траншеи, глубиной не менее 0,6 м.

Выбору глубины траншеи за рубежом придается гораздо большее значение, чем в России, так как там во много раз больше объем тру-богибочных работ, трубопровод приспосабливается к профилю вы­рытой траншеи. Траншея, как правило, имеет стабильную глубину, практически не зависящую от рельефа местности. Это позволяет из­бежать планировки микрорельефа (срезки грунтов) и, следователь­но, эрозии грунтов.

Иногда трубопровод может быть проложен на больших глубинах. Так, в Канаде глубина заложения трубопровода «Эдмонтон—Саска-чеван» составляла 1 м, Трансканадского газопровода — 1,2 м, газопро­вода диаметром 1321 мм в Кувейте — 1,2—1,5 м₍ трубопровода «Эль Пасо—Аризона» (США) — 1,5 м.

Согласно Американскому стандарту ASME B31.4, заглубление неф­тепровода до верха трубы близко требованиям СНиП 2.05.06-85* и Канадского национального стандарта CAN3-2183-M86.

Чтобы обеспечить темп рытья траншей, равный темпу сварочных и изоляционных работ, зарубежные землеройные бригады оснащены

544 Часть IV. Технология и организация строительства нефтегазовых объектов

большим количеством техники: 2—3 роторных экскаватора, 1—6 буль­дозеров-рыхлителей, 5—12 одноковшовых экскаваторов. Особенностью зарубежной технологии является то, что вся эта техника, особенно роторные экскаваторы, не расставляется по отдельным захваткам, как это большей частью принято в отечественной практике, а используется в одной колонне.

Несмотря на довольно высокие темпы производства работ, трубо-проводостроительные фирмы не удовлетворены существующими машинами для разработки траншей, особенно на мерзлых грунтах с включением скальных обломков.

В РФ при сооружении трубопроводов большого диаметра (1020, 1220 и 1420 мм) для разработки траншей применяется в основном им­портная мощная техника — трубоукладчики, бульдозеры, рыхлители, одноковшовые экскаваторы фирм «Komatsu», «Caterpillar», «Kato», «Hitachi», «Fiat-Alles» и др. И только роторные траншейные экскава­торы используются отечественного производства.

Особенно эффективны роторные траншейные экскаваторы при раз­работке траншей в многолетнемерзлых фунтах. В настоящее время ни один вид землеройной техники не может сравниться с ними по эконо­мическим показателям разработки мерзлых грунтов при строительстве линейной части магистральных трубопроводов. Применение машин с рабочим процессом разрушения грунта рыхлением или взрывом в условиях Крайнего Севера приводит к значительному увеличению объемов разрабатываемого грунта, размеров полосы земляных работ. Дно и стенки траншеи получаются неровными, поэтому для защиты изо­ляции в нижней части трубопровода под ним делают подсыпку из при­возного песчаного грунта. Отвал вынутого фунта представляет собой нагромождение мерзлых глыб, полученных при рыхлении мерзлых фун­тов бульдозерами-рыхлителями. Для защиты изоляции при засыпке тру­бопровода его сверху присыпают привозным песчаным фунтом. Зава­ленный затем крупными комьями грунта трубопровод через некоторое время обнажается из-за отсутствия эрозионно-устойчивой формы у валика фунта, против размывания талыми водами.

Дно траншеи является проектным ложем трубопровода и поэтому
оно тщательно подготавливается. В США специально созданы миниа­
тюрные бульдозеры с узким ножом для планировки дна траншей. При
строительстве трубопровода на скальных фунтах дно траншеи под­
сыпается мягким грунтом толщиной не менее 10—15 см. Мягкий фунт
подается в траншею с помощью роторного траншеезасыпателя либо
с помощью одноковшового экскаватора с последующим разравнива­
нием вручную.»

Глава 17. Технология и организация строительства магистральных трубопроводов 545

Обычно требуется, чтобы засыпку трубопровода в траншее выпол­няли сразу же за его укладкой. В некоторых странах существуют пра­вила, ограничивающие длину незасыпанного трубопровода. Например, во Франции требуется, чтобы расстояние между местом производства этих двух видов работ не превышало 1 км или 1—2 рабочих дней.

При засыпке траншей бульдозеры применяют не во всех странах. Более широко используются шнековые траншеезасыпатели. Траншее-засыпатели передвигаются по отвалу грунта и сдвигают его в тран­шею.

В Западной Европе бульдозеры применяются редко; в некоторых странах (например во Франции) их использование на засыпке за­прещено. Наибольшее распространение получили скребковые тран­шеезасыпатели (бэкфиллеры), представляющие собой экскаватор с удлиненной стрелой и широким ковшом (скребком) или трубо­укладчик с удлиненной стрелой, к которой подвешивается скребок, подтягивающийся по направлению к гусеницам быстродействующей лебедкой. Бэкфиллеры при работе передвигаются по монтажной полосе.

Многие фирмы считают, что после засыпки необходимо уплотнить рыхлый грунт в траншее. Эту работу иногда выделяют в самостоятель­ную технологическую операцию. Простейший способ ее выполнения заключается в многократном прохождении гусеничного трактора по засыпанной траншее.

Самой трудной проблемой при строительстве трубопроводов в гор­ных условиях является выполнение подготовительных и земляных работ.

Подготовительные работы включают в себя расчистку трассы на косогорах от леса и валунов, планировку трассы с устройством вы­емок, насыпей, полок, устройство водоотводных канав и противооб­вальных сооружений, производство буровзрывных работ по рыхле­нию скальных грунтов, строительство подъездных дорог.

В земляные работы, выполняемые непосредственно для укладки трубопровода, входят разработка траншеи, устройство мягкой под­сыпки и присыпки, устройство перемычек в траншее против размы­вов грунта на больших уклонах, засыпка трубопровода, зачистка трас­сы и рекультивация.

Для упрощения конфигурации трубопровода при прокладке через горные кряжи идут по пути увеличения объема земляных работ. Так, на строительстве нефтепровода в Канаде при пересечении хребта для придания трассе плавной конфигурации были выполнены вертикаль­ные выемки глубиной до 7,5 м, а в отдельных местах — до 40 м.

546 Часть IV. Технология и организация строительства нефтегазовых объектов

Для тех же целей (при прокладке в горах) широкое распростране­ние получает строительство трубопроводов в тоннельной прокладке. В Швейцарии тоннельным способом проложено 40% всех трубопро­водов, самый длинный тоннель — 12,6 км. В России этим способом проложены участки трубопровода на газопроводе Владикавказ—Тби­лиси, Россия—Турция и др. По оценкам американских специалистов, темп работы в горах по сравнению с равнинными районами снижа­ется в 4 раз а из-за сложности трассы.

Сварочно-монтажные работы. В последние годы отечественное трубопроводное строительство претерпевает весьма существенные изменения, связанные с внедрением прогрессивной технологии сва­рочных работ зарубежных стран, возрастанием требований к каче­ству, сокращением сроков строительства.

В последние годы за рубежом, а также в России, начиная со строитель­ства газопровода «Ямал—Европа», при сооружении линейной части на­блюдаются постоянный рост объемов применения полуавтоматической и автоматической сварки и снижение объемов применения ручной дуго­вой сварки покрытыми электродами. Эта тенденция, наметившаяся при сооружении указанного выше газопровода, наиболее полно отразилась при строительстве нефтепроводов «Тенгиз—Новороссийск» (КТК), «Баку—Тихорецк», «Суходольная—Родионовское», газопровода «Рос­сия—Турция», нефтепроводов Балтийской системы (БТС).

К настоящему моменту накоплен весьма значительный опыт при­менения оборудования и материалов зарубежных фирм для полуав­томатической и автоматической сварки.

В настоящее время в зарубежном трубопроводном строительстве используются следующие способы сварки стыков трубопроводов:

• ручная дуговая с применением электродов с целлюлозным и
основным видами покрытия для сварки корневого и последую­
щих слоев шва;

• полуавтоматическая сварка самозащитной порошковой прово­
локи с использованием специального комплекта оборудования
для сварки всех слоев шва, кроме корневого;

• полуавтоматическая сварка корневого слоя шва в среде защит­
ных газов проволокой сплошного сечения с использованием ис­
точников питания сварочной дуги специального назначения;

• полуавтоматическая сварка неповоротных стыков в среде защит­
ных газов сплошной электродной проволокой;

• механизированная и автоматическая сварка под слоем флюса
проволокой сплошного сечения поворотных стыков труб на тру­
босварочных базах;

Глава 17. Технология и организация строительства нефтегазовых объектов 547

• односторонняя автоматическая сварка порошковой проволокой
в среде защитных газов с помощью специальных сварочных го­
ловок;

• двусторонняя автоматическая сварка проволокой сплошного
сечения в среде защитных газов;

• односторонняя автоматическая сварка в среде защитных газов
с помощью специальных головок;

• односторонняя автоматическая сварка проволокой сплошного
сечения в среде защитных газов с использованием при сварке
корневого слоя технологических подкладок.

Большинство приведенных выше способов и процессов нашли при­менение как в составе комбинированных вариантов сварки, так и при сварке всех слоев шва одним способом.

Изоляционные работы. В настоящее время при строительстве и вводе в эксплуатацию магистральных нефтегазопроводов за рубежом, применяются преимущественно стальные трубы с заводским анти­коррозионным покрытием. При этом в качестве заводских покрытий труб могут использоваться следующие типы защитных покрытий:

• заводское эпоксидное покрытие;

• заводское полиэтиленовое покрытие;

• заводское полипропиленовое покрытие.

Данные типы покрытий отвечают самым современным техниче­ским требованиям и обеспечивают эффективную защиту трубопро­водов от коррозии.

Получившие широкое применение в США, Канаде, Великобрита­нии и ряде других стран тонкопленочные (350—500 мкм) заводские эпоксидные покрытия труб отличаются высокими защитными и экс­плуатационными характеристиками, повышенной теплостойкостью (до 100—11О °С), но при этом имеют недостаточно высокую ударную прочность, особенно при отрицательных температурах окружающей среды, что в значительной степени ограничивает область их приме­нения.

Заводские полипропиленовые покрытия труб характеризуются высокой теплостойкостью, повышенной стойкостью к продавлива-нию, истиранию, абразивному износу и предназначены прежде все­го для строительства трубопроводов, строящихся методами «закры­той» прокладки (проколы, «микротоннелирование», наклонно-направ­ленное бурение). Кроме того, данный тип покрытия рекомендуется к применению при строительстве подводных переходов, морских и шельфовых трубопроводов, а также для строительства трубопрово­дов с температурой эксплуатации 80—110 "С.

548 Часть N. Технология и организация строительства нефтегазовых объектов

На вновь строящихся нефтегазопроводах в качестве антикоррози­онного покрытия трубопроводов в настоящее время применяются в ос­новном заводские двухслойные и трехслойные полиэтиленовые покрытия.

Накопленный опыт применения заводских полиэтиленовых покры­тий подтвердил их высокую эффективность и способность обеспечи­вать надежную защиту трубопроводов от коррозии при температу­рах эксплуатации до плюс 60 "С.

Помимо стальных труб, при строительстве магистральных нефте­проводов применяются: запорная арматура, фасонные соединитель­ные детали трубопроводов, кривые «горячего» и «холодного» гнутья. Требования к их надежности и долговечности по крайней мере долж­ны соответствовать требованиям, предъявляемым к стальным трубам. Из этого следует, что уровень противокоррозионной защиты перечис­ленных элементов трубопроводов должен быть сопоставим с уровнем противокоррозионной защиты стальных труб.

Особенности технологий укладки трубопроводов. Анализ зару­бежного опыта строительства трубопроводов показал, что в большин­стве случаев технологические решения, связанные с производством укладочных работ, во многом совпадают с теми, которые использу­ются в отечественной практике трубопроводного строительства.

Как в России, так и за рубежом, основным методом укладки явля­ется опуск предварительно заготовленных плетей с бермы траншеи. Укладочные работы одинаково выполняются с использованием колон­ны трубоукладчиков. При этом взаимная их расстановка производит­ся на основе расчетов, выполняемых по однотипным методикам.

Тем не менее, в связи с использованием определенных исходных ограничений результаты расчетов в ряде случаев заметно расходятся.

Одним из таких ограничений является критерий, согласно кото­рому максимальный угол наклона упруго изогнутой плети при уклад­ке трубопровода не должен превышать 4°. Это требование, в частно­сти, является всегда обязательным при строительстве объектов, со­оружаемых канадской фирмой «Лавалин».

Использование в расчетах такого ограничения влечет за собой уве­личение числа трубоукладчиков в колонне, особенно при укладке тру­бопроводов малых диаметров. Другим исходным требованием (в от­личие от наших) является заведомое ограничение уровня напряже­ний изгиба в укладываемом трубопроводе. Как правило, этот уровень не должен превышать величину 140 МПа (1400 кгс/см²).

Здесь необходимо заметить, что указанное ограничение вводится без учета фактического соотношения между толщиной стенки труб и

Глава 17. Технология и организация строительства нефтегазовых объектов 549

диаметром трубопровода (8/В). В отечественной практике строитель­но-технологического проектирования (т. е. при расчетах монтажной прочности трубопроводов) подход к аналогичному вопросу дифферен­цированный, и к тому же он привязан к действительным свойствам трубной стали, точнее, к пределу текучести.

Не случайно, что в проекте новых нормативных документов, рег­ламентирующих правила производства работ, приводятся на этот счет более «гибкие» исходные критерии, чем те строго фиксированные, о которых сказано выше.

В связи с этим следует отметить, что ограничение напряжений при укладке практически не сказывается на расчетном количестве трубо­укладчиков в колонне (если не принимать во внимание трубопрово­ды диаметром менее 150 мм). В основном этот критерий предопреде­ляет выбор оптимальных расстояний между трубоукладчиками, что представляется особенно актуальным, когда рассматриваются схемы цикличной укладки. В этих случаях операции взаимного «замещения» трубоукладчиков (переезд, перехват) могут потребовать более щадя­щих условий технологического цикла.

Одной из наиболее отличительных сторон в рассматриваемом во­просе является подход к «вписываемости» уложенного трубопровода в продольный профиль дна траншеи. В зарубежной практике практи­чески все кривые вставки в нитке трубопровода изготавливаются «по месту» с помощью передвижной трубогибочной установки. Это обес­печивает полное прилегание трубопровода к дну траншеи по всей ее длине.

Кроме того, в этом случае отпадает необходимость оставлять в нит­ке трубопровода так называемые технологические разрывы (предна­значенные для последующего монтажа кривых или варки «катушек»).

Особое место в разработках зарубежных специалистов занимают вопросы создания специальной технологической оснастки для выпол­нения укладочных и монтажных работ. Хорошо известна такая про­дукция фирмы CRC «Crose», как катковые полотенца (канатно-роли-ковые подвески), самозажимные полотенца, различные траверсы и захваты.

Основное преимущество Катковых полотенец (по сравнению с традиционно используемыми в нашей стране трехрядными трол­лейными подвесками) состоит в том, что при наличии множества широких катков (их число составляет от 24 до 40) обеспечиваются более благоприятные условия опирания трубопровода на захватное приспособление, и за счет этого снижается риск повреждения трубы и изоляционного покрытия. Освоение подобных изделий у нас

550 Часть IV. Технология и организация строительства нефтегазовых объектов

в стране на сегодняшний день весьма ограничено (в основном под­вески такого типа сейчас используются только при капитальном ремонте нефтепроводов).

Самозажимные полотенца предназначены в основном для монтажа и укладки участков трубопровода с кривыми вставками или для обслуживания трубогибочных станков. Применение таких устройств на трассе позволяет более качественно осуществлять сборку стыков, не опасаясь за возможные искажения проектной оси трубопровода.

Используемые в качестве альтернативы монтажные «удавки» из ка­проновых канатов или из облицованных тканью стальных тросов хотя и способны обеспечить целостность изоляции и стенок труб, но с точ­ки зрения безопасности труда являются крайне ненадежными.

В зарубежной практике в последнее время особое внимание стало уделяться вопросам обеспечения неповреждаемости труб после укладки. С этой целью рядом фирм (в том числе итальянских) разра­ботаны и внедрены специальные машины, обеспечивающие создание вокруг трубопровода однородной грунтовой среды (подсыпка-при­сыпка), при наличии которой полностью исключается возможность овализации труб и появления на них вмятин. Измельченный грунт из отвала с помощью этих машин равномерно заполняет все простран­ство вокруг трубопровода и препятствует ударам, которые могут воз­никать при выполнении завершающей стадии засыпки (т. е. с исполь­зованием неизмельченного грунта).

Наряду с этими мерами для обеспечения сохранности формы тру­бы ряд зарубежных фирм требует выполнения тщательной послой­ной трамбовки грунта засыпки. В особой степени это относится к участ­кам, где свойства грунтов неоднородные, а также к тем местам на трас­се, где расположены переходы через дороги, крановые узлы и другие ответственные инженерные сооружения.

Для реализации указанного требования ряд фирм, производящих строительную оснастку, наладил выпуск специальных переносных трамбовок с пневматическим (для нужд капремонта трубопроводов) или электрическим приводом, которые обеспечивают заданную сте­пень уплотнения грунта.

Среди других видов технологической оснастки необходимо отме­тить траверсы, используемые при монтаже и укладке труб со специ­альным покрытием (теплоизолированных, обетонированных и т. п.).

Следует обратить внимание на то, что за рубежом обетонирован-ные трубы широко используются не только как обладающие отрица­тельной плавучестью, но и как обеспечивающие целостность изоля­ционного покрытия, т. е. как защитное (футеровочное) средство.

Глава 17. Технология и организация строительства магистральных трубопроводов 551

В последние годы многие зарубежные фирмы стали уделять при­стальное внимание разработке механизированных комплексов для строительства трубопроводных объектов по «интеллектуальным» тех­нологиям. Такие комплексы являются полностью автоматизирован­ными, имеют собственную систему компьютерного обеспечения.

В основном такие комплексы предназначены для строительства наи­более сложных и уникальных объектов, к их числу, например, относят­ся морские трубопроводы, переходы, сооружаемые методом наклон­но-направленного бурения, тоннельные участки трубопроводов.

Применительно к укладке трубопроводов из полиэтиленовых труб за рубежом в последнее время созданы специальные машины (трубозаглу-бители), которые способны выполнять укладку трубопровода по бестран­шейной технологии. Такой подход позволяет, помимо технико-экономи­ческих задач, решить ряд вопросов, связанных с экологией.

Особенно перспективным представляется применение бестран­шейных методов в сочетании с использованием длинномерных пла­стмассовых труб, поставляемых в бухтах.

В связи с изложенным необходимо отметить, что значительная часть наработок, представленных в этом разделе, известна россий­ским специалистам не столько по литературным источникам, сколь­ко из той ситуации, которая сложилась у нас в стране в связи с при­влечением инофирм к строительству различных трубопроводных объ­ектов.

Сооружение переходов трубопроводов бестраншейным способом. Траншейные способы сооружения переходов трубопроводов наряду с широким практическим применением, имеют ряд существенных не­достатков, которые ограничивают их дальнейшее развитие, поскольку они часто не отвечают современным требованиям, предъявляемым к строящимся объектам — необходимому уровню надежности в про­цессе эксплуатации, экологическим и другим требованиям.

К основным недостаткам траншейных способов относится: боль­шой объем земляных работ, необходимость установки громоздких утяжеляющих грузов, нарушение экологического равновесия в про­цессе работ и др. Недостаточно высокий уровень надежности пере­ходов приводит к многочисленным авариям.

Эти и другие причины обусловили развитие принципиально новых методов сооружения подводных переходов трубопроводов: наклон­но-направленного бурения, продавливания, микротоннелирования.

Метод направленного бурения разработан и впервые внедрен в 1971 г. в США корпорацией «Cherrington» под р. Педжейро в Кали­форнии. Был проложен трубопровод диаметром 115,3 мм протяжен-

552 Часть IV. Технология и организация строительства нефтегазовых объектов

ностью 231,6 м. В дальнейшем началось широкое внедрение его в прак­тику. К 1992 г. диаметр трубопровода, уложенного методом направ­ленного бурения, увеличился до 1200 мм, максимальная длина пере­хода превысила 2 км, а суммарная протяженность превысила 800 км. В последнее время отмечается настоящий бум в развитии и внедре­нии новой технологии строительства. В 1990 г. в одну скважину впер­вые поместили пучок из трех труб. С каждым годом все более совер­шенными становятся технология строительства и технические сред­ства, с помощью которых реализуется эта технология. Расширяется круг стран и фирм, успешно реализующих ее. При этом трубопрово­ды прокладывались через крупнейшие реки мира. Только через р. Мис­сисипи методом направленного бурения проложено около 150 пере­ходов.

В нашей стране интерес к способу направленного бурения появил­ся в 1980-е гг., а в начале 90-х годов была начата и реализована про­грамма по созданию отечественной буровой установки.

Строительство переходов трубопроводов способом наклонно-на­правленного бурения скважин (ННБ) осуществляется:

• на свободных, стесненных или застроенных участках рек шири­
ной (с поймой) до 1500—2000 м, имеющих прямолинейный уча­
сток русла;

• на реках с однорукавным руслом, невысокими берегами;

• в границах технических коридоров действующих трубопрово­
дов и других коммуникаций;

• на участках заповедных или закрытых зон;

• на участках, требующих высокой экологической защиты в про­
цессе строительства перехода;

• в местах интенсивного судоходства.

Строительство переходов трубопроводов способом ННБ выполня­ется по различным технологическим схемам. Наиболее распростра­ненной является технологическая схема, включающая бурение пио­нерной скважины, ее расширение до необходимого размера и про­таскивание в расширенную скважину рабочего трубопровода, смонтированного на берегу.

Величина расширения пионерной скважины зависит от диаметра рабочего трубопровода и грунтовых условий. Площадь поперечного сечения скважины должна не менее чем на 25% превышать диаметр протаскиваемого трубопровода.

Проходка скважины с одновременным протаскиванием трубопро­вода может производиться при его небольшом диаметре (200—300 мм). При прокладке трубопроводов больших диаметров производится мно-

Глава 17. Технология и организация строительства магистральных трубопроводов 553

гократное расширение скважины, для чего, в зависимости от грунто­вых условий, используются различные конструкции расширителей. Расширение ствола скважины проводится поэтапно с нарастающим увеличением диаметра расширителей.

Рабочий трубопровод должен непрерывно протаскиваться в сква­жину, полностью заполненную буровым раствором, при постоянном вращении буровой колонны и расширителя.

Этот процесс прерывается только на время приварки очередной плети рабочего трубопровода, контроля и изоляции стыка.

Микротоннелирование — безлюдная щитовая проходка пород с укреплением стенок тоннеля особо прочными и долговечными же­лезобетонными трубами, которые продавливаются из стартовой шах­ты мощной пресс-рамой, оборудованной домкратами, вслед за про­двигающимся в породах проходческим щитом. После продавливания щита на длину одной железобетонной трубы ее помещают перед пресс-рамой и вдавливают в разработанное отверстие тоннеля, далее процесс повторяется. Для уменьшения сил трения при вдавливании и прохождении железобетонного ствола по разбуренному штреку в за-трубье через специальные форсунки, размещенные в теле трубы, впрессовывается бентонитовая паста. Наращивая трубу за трубой, проходку ведут до выхода щита в приемную шахту, после чего его де­монтируют, а закрепленный тоннель остается в грунте.

Точность проходки и соблюдение расчетных радиусов кривизны тоннеля обеспечиваются компьютерным комплексом управления и высокоточной измерительной лазерной техникой.

Как показал зарубежный опыт, при использовании необходимого количества промежуточных домкратов для проталкивания наращи­ваемых в стартовой шахте железобетонных труб микротоннели, про­ложенные под дном водоема, могут иметь протяженность несколько километров.

Техника и технология микротоннелирования были разработаны в Японии и ФРГ в первой половине 1980-х гг. Стоимость комплекта оборудования, по данным германских экономистов, окупается за год— полтора. Сегодня в мире проложено несколько тысяч километров микротоннелей.

В нашей стране микротоннелирование впервые было выполнено комплексом АУМ-400 фирмы «Herreknecht» (Германия) в 1995 г. в Мос­кве СУ-64 АО ГПР-3 ПСО «Мосинжстрой» при сооружении канализа­ционного коллектора протяженностью 300 м, диаметром 400 мм.

В 2001 г. этим методом был построен подводный переход нефтепро­вода диаметром 720 мм через р. Неву у Санкт-Петербурга (по проекту

554 Часть IV, Технология и организация строительства нефтегазовых объектов

ОАО «Гипротрубопровод» первой очереди Балтийской трубопровод­ной системы). На данном переходе имелись неблагоприятные условия, выраженные во вкраплении валунов в геологические структуры дна реки, из-за чего был сделан вывод о нецелесообразности использова­ния на данном переходе метода наклонно направленного бурения.

РЕЗЮМЕ

Сооружение объектов нефтяной и газовой промышленности пред­полагает осуществление комплексов строительно-монтажных работ, выполняемых профессиональными коллективами в определенной последовательности и определенными методами/приемами. Базовы­ми понятиями, характеризующими упомянутые методы, являются техника, технология, организация, управление/менеджмент, эконо­мика.

Структура строительно-монтажных работ для линейной части магистрального трубопровода включает в себя: подготовительные работы; основные работы; завершающие работы. Она является уни­версальной, охватывает все сооружения линейной части трубопровода и каждый раз уточняется исходя из конкретного состава сооружений, природных условий и назначения магистраль­ного трубопровода.

Методы организации строительства во всех зарубежных странах примерно одинаковы. Строительство ведется по хорошо отработан­ной типовой схеме, рекомендованной Международной ассоциацией трубопроводостроительных фирм. Сооружение магистрального тру­бопровода ведется поточным методом крупными комплексными под­разделениями, каждое из которых имеет единое оперативное подчи­нение, несмотря на то, что в подразделении могут быть бригады из субподрядных фирм.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ И ЗАДАНИЯ

1. Что входит в понятие «технология нефтегазового строительст­
ва»?

2. В чем состоит различие понятий организация и управление неф­
тегазовым строительством?

3. Какие работы входят в состав подготовительных работ при строи­
тельстве линейной части трубопровода?

4. В чем заключаются различия организационно-технической и ин­
женерной подготовки к строительству трубопровода?

Глава 17. Технология и организация строительства магистральных трубопроводов 555

5. Чем отличаются внетрассовые и трассовые подготовительные
работы?

6. В чем состоит смысл поточной организации строительства тру­
бопроводов?

7. Как осуществляется транспортировка и хранение труб?

8. Какими машинами производится разработка траншей под тру­
бопровод?

9. В чем заключаются особенности разработки траншей в мерзлых
и скальных грунтах?

 

10. Какими методами производят монтаж трубопроводов?

11. Охарактеризуйте способы укладки трубных плетей в траншею.

12. Охарактеризуйте основные способы строительства трубопро­
водов на переходах.

 

13. Каковы основные особенности технологии и организации
строительства в условиях многолетнемерзлых грунтов?

14. Охарактеризуйте основные особенности строительства трубо­
проводов в горных условиях.

15. Каковы основные методы защиты трубопроводов от коррозии?

16. Что понимается под ремонтом трубопроводных систем?

17. Назовите основные технологии ремонта трубопроводов.

18. Охарактеризуйте основные технологические схемы ремонта
трубопроводов.

19. Назовите основные отличия технологии и организации строи­
тельства трубопроводов в России и за рубежом.

ЛИТЕРАТУРА

1. Аварийно-восстановительный ремонт магистральных нефтепро­
водов / А.Г. Гумеров, Х.А. Азметов, Р.С. Гумеров, М.Г. Векштейн; Под
ред. А.Г. Гумерова. — М: Недра, 1998.

2. Белецкий Б.Ф. Технология прокладки трубопроводов и коллек­
торов различного назначения. — М.: Стройиздат, 1992.

3. Веденеев Б.В. Технология закрытой и подводной прокладки сталь­
ных трубопроводов: Учеб. пособие. — Н.Новгород, 1999.

4. ГОСТ 24950-81 «Отводы гнутые и вставки кривые на поворотах
линейной части стальных магистральных трубопроводов». Техниче­
ские условия.

5. ГОСТ Р 5.1.164-98. Трубопроводы стальные магистральные. Об­
щие требования к защите от коррозии.

6. Гумеров А.Г. Защитные покрытия для трубопроводов / А.Г. Гуме­
ров, P.p. Гиззатуллин, Р.С. Гумеров. — С-Пб.: Недра, 2004.

556 Часть IV. Технология и организация строительства нефтегазовых объектов

7. Давыдов С.Н. Катодная и электродренажная защита разветвлен­
ной сети подземных металлических трубопроводов (на стадии проек­
тирования сооружений): Учеб. пособие / С.Н. Давыдов, СЮ. Малы­
шев. — Уфа, 1999.

8. Защита от коррозии и ремонт подземных металлических трубо­
проводов в местах локального нарушения изоляционных покрытий:
Учеб. пособие / С.Н. Давыдов, ИХ. Абдуллин, С.К. Рафиков, Р.Ж. Ахи-
яров. — Уфа: Изд-во Уфим. гос. нефтяного техн. ун-та, 2001.

9. Защита от коррозии подземных трубопроводов и сооружений:
Учеб. пособие для студентов, обучающихся по направлению «Строи­
тельство» / Г.Г. Винокурцев, В.В. Первунин, В.А. Крупин, А.Г. Вино-
курцев. — Ростов н/Д: Ростовский гос. строит, ун-т, 2003.

 

10. Инструкция по разработке проектов производства работ по
строительству нефтегазопродуктопроводов / Минтопэнерго Рос­
сии. — М. — 1999.

11. Капитальный ремонт подземных нефтепроводов / А.Г. Гумеров,
А.Г. Зубаиров, М.Г. Векштейн и др; Под общ. ред. А.Г. Гумерова. —
М.: Недра, 1999.

12. Кортах. А.А. Основы нефтегазового дела. Проектирование, со­
оружение и эксплуатация газонефтепроводов и газонефтехранилищ:
Учеб. пособие / А.А. Коршак, А.М. Шаммазов. — 2-е изд. — Уфа, 2000.

13. Крылов Г.В. Эксплуатация и ремонт газопроводов и газохрани­
лищ: Учебник / Г.В. Крылов, О.А. Степанов. — М.: Академия, 2000.

14. Мазур И.И., Иванцов О.М. Безопасность трубопроводных сис­
тем. — М: ИЦ ЕЛИМА, 2004.

15. Масловский В.В. Основы технологии ремонта газового обору­
дования и трубопроводных систем: Учеб. пособие / В.В. Масловский,
И.И. Капцов, И. В. Сокруто. — М.: Высшая школа, 2004.

16. Мустафин Ф.М. Контроль качества изоляционно-укладочных ра­
бот при строительстве трубопроводов: Учеб. пособие / Ф.М. Мустафин,
И.Ш. Гамбург, Д.Н. Веселов. —Уфа: ДизайнПолиграфСервис, 2001.

17. Орлов В.А. Стратегия и методы восстановления подземных тру­
бопроводов / В.А. Орлов, В.А. Харькин. — М.: Стройиздат, 2001.

18. Основы нефтегазового дела: Учебник / А.А. Коршак, A.M. Шам-
мазов. — 2-е изд., доп. и испр. — Уфа: ДизайнПолиграфСервис, 2002.

19. СНиП Ш-42-80. Магистральные трубопроводы. Правила про­
изводства и приемки работ.

20. СНиП 2.05.06-85. Магистральные трубопроводы.

21. СНИП 3,01.03-84. Геодезические работы в строительстве.

22. СНиП 3.01.04-87. Приемка в эксплуатацию законченных строи­
тельством объектов. Основные положения.

Глава 17. Технология и организация строительства магистральных трубопроводов 557

23. СНиП 3.02.01-87. Земляные сооружения, основания и фундаменты.

24. СНиП 12-04-2002. Безопасность труда в строительстве.

25. СНИП 3.01.01-85. Организация строительного производства.

26. СНиП 2.05.02-85. Автомобильные дороги.

27. СНиП 1.06,05-85. Положение об авторском надзоре проектных
организаций за строительством предприятий, зданий и сооружений.

28. Современные методы ремонта трубопроводов / Н.Х. Халлыев,
Т.Н. Абасова, В.Г. Селиверстов и др. — М., 1997.

29. Сооружения и ремонт газопроводов и газонефтехранилищ: Сб.
науч. тр. / Уфимский гос. нефтяной техн. ун-т; Ред. А.Г. Гумеров и
др. — Уфа, 2002.

30. Спектор Ю.И. Новые технологии в трубопроводном строительст­
ве на основе технической мелиорации грунтов / Ю.И. Спектор, Л.А. Ба­
бин, М.М. Валеев. — М: Недра, 1996.

31. Строительство магистральных трубопроводов: Справочник /
В.Г. Чирсков, В.Л. Березин, Л.Г. Телегин и др. — М: Недра, 1991.

32. Технологическое проектирование строительства магистраль­
ных трубопроводов: Справ. / В.И. Бармин, Б.Ф. Белецкий, Р.Д. Габе-
лая и др.; Под ред. В.И. Бармина. — М.: Недра, 1992.

33. Ткаченко В.Н. Электрохимическая защита трубопроводных се­
тей. — Волгоград, 1997.

34. Храменков СВ. Бестраншейные методы восстановления трубо­
проводов: Учеб. пособие / СВ. Храменков, О.Г. Примин, В.А. Орлов. —
М., 2002.

35. Эффективные методы ремонта магистральных трубопроводов /
Е.А. Аникин, Р.Д. Габелая, В.В. Салюков и др. — М: ИРЦ Газпром, 2001.

ГЛАВА 18. ТЕХНОЛОГИЯ И ОРГАНИЗАЦИЯ СТРОИТЕЛЬСТВА НАЗЕМНЫХ НЕФТЕГАЗОВЫХ ОБЪЕКТОВ

18.1. Основные положения

18.2. Подготовительный период

 

18.2.1. Разработка проекта производства работ

18.2.2. Подготовительные работы вне площадки строящегося объекта

18.2.3. Подготовительные работы на площадке строящегося объекта

18.3. Нулевой цикл

18.3.1. Земляные работы

18.3.2. Устройство фундаментов

18.4. Наземный цикл. Общестроительные работы

18.4.1. Общие положения

18.4.2. Монтаж металлических конструкций

18.4.3. Монтаж сборных железобетонных конструкций

18.4.4. Монтаж ограждающих конструкций

18.4.5. Бетонные работы

18.4.6. Устройство кровель

18.4.7. Монтаж блочных устройств

18.5. Наземный цикл. Монтаж технологического оборудования и трубопроводов

18.5.1. Подготовка к производству монтажных работ

18.5.2. Изготовление укрупненных узлов трубопроводов

18.5.3. Монтаж технологического оборудования

18.5.4. Монтаж трубопроводов

18.5.5. Сварочные работы

18.5.6. Изоляционные работы

18.5.7. Испытания оборудования и трубопроводов объекта

 

18.6. Наземный цикл. Электромонтажные работы

18.7. Наземный цикл. Водоснабжение, канализация, теплоснабжение, отопление и
вентиляция

18.8. Наземный цикл. Устройство электрохимзащиты

18.9. Наземный цикл. Автоматизированная система управления технологическими
процессами

 

18.10. Заключительный период. Благоустройство территории

18.11. Охрана труда и техника безопасности

18.12. Контроль и управление качеством строительства

18.13. Защита окружающей среды

18.14. Организация сооружения компрессорных станций

 

18.14.1. Общие положения

18.14.2. Стройгенплан площадки КС

18.14.3. Монтаж оборудования КС

18.14.4. Производство пусконаладочных работ и приемка в эксплуатацию

18.15. Организация работ по устройству нефтеперекачивающей станции

18.15.1. Общие положения

18.15.2. Монтаж стальных вертикальных резервуаров

 

18.16. Организация работ по устройству морского нефтеналивного терминала

18.17. Организация работ по строительству установок комплексной подготовки газа
Резюме

Контрольные вопросы и задания Литература

Глава 18. Технология и организация строительства магистральных трубопроводов 559 18.1. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ

В главах 8—14 были рассмотрены конструктивные особенности и архитектурно-компоновочные решения основных сооружений и техно­логических комплексов наземных объектов магистральных трубопро­водов. В данной главе приведены основные принципы технологии и организации их строительства.

Наземные объекты должны сооружаться с расчетом на ввод их в эксплуатацию одновременно с линейной частью трубопроводных систем или в обусловленные конкретные сроки. Основными направ­лениями совершенствования организационно-технологических реше­ний при сооружении наземных объектов являются:

• индустриальное техническое оснащение строительства за счет
внедрения инвентарных производственных установок; участков
малой механизации с системой блочных инструментально-разда­
точных пунктов; мобильных лабораторий по контролю качества
строительно-монтажных работ; временных зданий и сооруже­
ний полной заводской готовности;

• комплексная механизация технологических процессов на осно­
ве типовых методов производства работ, основанных на приме­
нении отраслевой базы данных универсальных технологических
схем, типовых проектов производства работ и комплексной ме­
ханизации технологических процессов на основе типовых
средств технологического оснащения;

• обеспечение бесперебойной работы машин за счет совершенст­
вования методов и средств их технической эксплуатации;

• комплексное техническое перевооружение строительной отрас­
ли нефтегазовых объектов;

• повышение заводской готовности деталей и конструкций и обес­
печение их проектных геометрических размеров с пересмотром
действующей системы допусков и требований технологии изго­
товления сборных конструкций. Повышение заводской готов­
ности должно предусматривать полную отделку конструкций,
приклейку герметиков, установку элементов инженерного обо­
рудования и пр.

При проектировании организации строительства следует учитывать основные технические особенности наземных нефтегазовых сооружений:

• рассредоточенность, сравнительную малообъемность, размеще­
ние большинства наземных объектов в отдаленных труднодо­
ступных районах со сложными геокриологическими условиями и
слаборазвитой инфраструктурой;

560 Часть IV. Технология а организация строительства нефтегазовых объектов

• использование высокоиндустриальных технических решений
{блочно-комплектные устройства, сборные, облегченные конст­
рукции, разделение работ нулевого и подготовительного цикла);

• преимущественно разъездной и вахтовый характер труда строи­
телей.

В состав основных технических документов, определяющих орга­низацию строительства, входят: Проект организации строительства (разрабатывается в составе проектной документации) и Проект произ­водства работ.

18.2. ПОДГОТОВИТЕЛЬНЫЙ ПЕРИОД

18.2.1. Разработка проекта производства работ

Проект производства работ (ППР) разрабатывается подрядчиком на весь комплекс работ, выполняемых на площадке наземного объек­та различными специализированными организациями.

Сводный график строительства разрабатывается на основе объ­емов строительно-монтажных работ и расчетных выработок специа­лизированных бригад. График строительства отражает совмещение сроков выполнения различных видов работ по объектам, перемеще­ние бригад и механизмов. К сводному графику строительства прила­гаются следующие документы:

• графики передачи в монтаж оборудования и арматуры;

• графики передачи под монтаж отдельных зданий и сооружений
объекта;

• графики испытаний, пусконаладочных работ и пробных запус­
ков;

• график финансирования.

В основе технологии строительства объектов лежит принцип ве­дения работ поточно-совмещенным методом. Применение этого ме­тода возможно только при комплексном решении основных задач строительного производства:

• индустриальное и технологичное исполнение объектов, включае­
мых в поток, позволяющее разделить во времени работы нуле­
вого цикла и монтажные работы наземного периода;

• ритмичность производственно-технологической комплектации;

• опережающие темпы подготовки и передачи строителям проектно-
сметной документации;

• высокоиндустриальная типовая технология строительного про­
изводства;

• специализация подразделений, занятых в потоке;

Глава 18. Технология и организация строительства магистральных трубопроводов 561

• комплексное оснащение подразделений универсальными маши­
нами и механизмами; инвентарность (мобильность) техническо­
го оснащения;

• обеспечение стабильности кадров рабочих высокой квалифика­
ции;

• широкое совмещение профессий исполнителей;

• совершенствование диспетчерской связи и применение совре­
менной вычислительной техники.

Для соблюдения этого принципа при разработке Проекта произ­водства работ решаются следующие основные вопросы:

• разделение основных объектов на отдельные подобъекты (захват­
ки) и параллельное ведение строительно-монтажных работ, вы­
полняемых отдельными бригадами;

• строгая технологическая последовательность ведения строительно-
монтажных работ.

При разделении целого объекта на отдельные объекты строительства учитывается очередность сооружения объектов, которая определяет­ся совмещенным графиком строительства, разработанным в составе Проекта производства работ.

Проект производства работ отражает комплекс решений по под­готовительным работам, в том числе:

• решения стройгенплана площадки с учетом развития, времен­
ных и постоянных дорог, постоянных инженерных сетей и т. п.;

• решения по энерго-, водо- и теплоснабжению и т. п. всех субпод­
рядчиков на весь период строительства с учетом перехода от вре­
менных схем к постоянным;

• решения по устройству временных зданий и сооружений при
максимально возможном использовании постоянных сооруже­
ний для нужд строительства;

• разработка внешней и внутренней транспортной схемы на весь
период строительства.

Выбор технологических методов производства работ определяется:

• видом работ;

• отдельными операциями внутри вида работ.

Виды укрупненных комплексов работ по сооружению наземного нефтегазового объекта представлены в табл. 18.2.1.

В каждом виде работ отдельно должны быть рассмотрены опера­ции контроля качества и испытания. В технологических схемах проек­та производства работ указываются:

• необходимая готовность предшествующих операций;

• расстановка оборудования и грузоподъемных механизмов;

562 Часть IV. Технология и организация строительства нефтегазовых объектов

• методы и последовательность производства работ;

• применяемая такелажная оснастка и схемы строповок оборудо­
вания и трубопроводов и т. п.;

• условия обеспечения безопасности работ.

Таблица 18.2.1