Статьи

Суда-трубоукладчики. Способы укладки трубопровода

23 Мая 2018 Судостроение.инфо (Sudostroenie.info)

В настоящее время актуальным стал вопрос о прокладке второй нитки "Северного потока" (Nord Stream). Прокладка трубопровода по морскому дну предусматривает работу судов–трубоукладчиков.

Суда-трубоукладчики используют различные способы укладки трубопровода. К таким основным способам относятся способы укладки трубопроводов методом S-Lay, J-Lay и Reel-Lay. Каждый из этих методов имеет свои особенности. На рис.1-6 приведена схема укладки трубопроводов каждым из методов, со своими достоинствами и недостатками.

Рис. 1. Судно-трубоукладчик для укладки трубопровода методом S-lay. Источник

Рис.2. Схема укладки трубопровода на дно методом S-Lay. Источник

Tensioners – устройство для создания усилий натяжения трубопровода; S-lay barge – баржа-трубоукладчик, работающая по методу S-lay; Stinger – стингер (опускная стрела): Sagbend region – район изгиба трубопровода; Seabed – морское дно; Touchdown point – точка касания трубопроводом дна; Unsupported span – неподдерживаемый участок; Waterline – уровень воды; Overbend region – участок опасный с точки зрения возможного перелома трубопровода.

Укладка трубопровода методом S-lay, в основном, практикуется на мелководье, и скорость укладки данным методом составляет примерно 6,5 км/день. Изгибающие моменты при таком методе укладки становятся главным фактором. Поэтому необходим длинный натяжное устройство больших размеров.

Метод неприемлем для укладки трубопроводов на больших глубинах. Натяжное устройство и стингер необходимы для снижения изгибающих моментов.

Перед укладкой трубопровода на дно каждый сегмент трубопровода сваривается, инспектируется и покрывается защитным слоем, проходя через станции сварки, инспекции, нанесения покрытия на борту судна.

Смонтированный трубопровод опускается с кормы судна, усилие натяжения обеспечивается натяжным устройством, а сам трубопровод поддерживается спускной стрелой, причем кривизна спуска трубопровода строго контролируется. Затем трубопровод изгибается под действием собственного веса, и укладывается на дно.

Рис.3. Судно для укладки трубопровода методом J-Lay

Рис.3. Судно для укладки трубопровода методом J-Lay. Источник

J-Lay Tower – вышка для укладки трубопровода методом J-Lay; J-Lay DP Vessel – судно, оснащенное системой динамического позиционирования, с которого укладывается трубопровод методом J-Lay; Thrusters – винто-рулевые колонки; Unsupported span – неподдерживаемый участок; Sagbemd region – участок изгиба трубопровода; Seabed – морское дно; Touchdown point – точка касания дна трубопроводом; Waterline – уровень воды.

В то время как метод укладки трубопровода S-lay приемлем только для мелководья, метод укладки J-lay может быть использован на глубинах. Это возможно благодаря относительно короткому участку провисающего трубопровода и меньшим требуемым усилиям натяжения при укладке.

Монтаж и укладка проводится практически вертикальным способом, причем трубопровод укладывается на морское дно с одинарным радиусом изгиба. Скорость укладки составляет 3,2 км/день. При укладке каждый сегмент трубы сначала поднимается в вертикальное положение, и затем они свариваются один с другим.

Инспектирование и нанесение покрытий также проводится на борту судна. При движении судна по маршруту трубопровод медленно опускается на дно. Поскольку трубопровод в отличие от метода S-lay, имеет только один изгиб, риск структурных повреждений за счет излома трубопровода минимален.

Рис.5. Судно для укладки трубопровода методом Reel-Lay. Источник

Рис.6. Схема укладки трубопровода на дно методом Reel-Lay. Источник

Water – уровень воды; Touchdown point – точка касания дна трубопроводом; Tensioner – устройство для создания усилий натяжения; Stinger – стингер; Reel – барабан; Reel–Lay Barge – баржа для укладки трубопровода методом Reel–Lay; Pipeline – трубопровод.

Метод укладки трубопровода с барабана Reel-lay считается наиболее эффективным. Скорость укладки составляет 3,5 км/час. Он приемлем для укладки трубопроводов с диаметром трубы менее 18 дюймов и коэффициентом соотношения диаметра трубы к толщине стенок (D/t) между 20 и 24.

Главное преимущество такого метода перед предыдущими в том, что весь производственный процесс, включая сварку, инспектирование и нанесение покрытий проводится на берегу, а не борту судна, что значительно сокращает затраты производственного времени и средств.

Перед укладкой трубопровод наматывается на барабан большого диаметра, смонтированный на борту судна. С этого барабана и производится укладка трубопровода на дно.

Время от времени появляются инновационные проекты судов-трубоукладчиков, как например судно "Lewek Constellation".

Компании, заключающие контракты на прокладку трубопроводов по дну моря, все чаще и чаще решают использовать на борту судна различные способы укладки труб, поскольку инфраструктура нефтегазовых месторождений, по большей части, состоит из различных трубопроводов, которые требуют разных методов укладки труб. Это предъявляет к проектам судов-трубоукладчиков специфические требования: больше гибкости в использовании различных технологий, больше ценовой эффективности для работ на любых глубинах, оснащение оборудованием, пригодным для монтажа различных трубопроводов.

Рис.7. Инновационное судно-трубоукладчик "Lewek Constellation", прокладывающее трубопровод методом Multy-Lay. Источник

Aligner Wheel – выравнивающий барабан; 3000 mT Main Crane – главный кран грузоподъемностью 3000 т; 4x1200 mT Storage reels – четыре барабана для хранения трубопровода весом по 1200 т; 2x1250 mT Carousels – два подпалубных поворотных барабана для трубопроводов весом по 1250 т; 60 mT PLET (pipeline end termination) handling system and work station – оборудование весом 60 т для работы с оконечным устройством трубопровода и рабочая станция; Moon pool 19 m L x 8 m W – шахта со свободной водной поверхностью размерами: длина 19 м, ширина 8 м; 2x600 mt Winches – две лебедки с натяжным усилием 600 т; 2x20mT Storage Reel – два барабана для хранения трубопровода весом по 20 т; 125 mT Secondary Winch – вспомогательная лебедка с усилием 125 т; 2 WROVs TMS (Thether Management System) – два подводных телеуправляемых аппарата (ПА) c устройством контроля кабеля ПА; Helipad Sikorsky 61N&S92 – вертолетная площадка для вертолетов марки Sikorsky 61N и S92; Optional J-Lay Module – опционный модуль для укладки труб методом J-Lay; 2x400mT Tensioners – два устройства для создания усилий натяжения по 400 т; Rigidpipe Straightening – спрямляющее устройство; 80mT Crane – кран грузоподъемностью 80 т.

Наличие на борту судна ПА обеспечивает возможности инспекции и при необходимости проведения подводных работ. ПА является необходимым компонентом оборудования судна-трубоукладчика. Шахта со свободной водной поверхностью с размещенным спускоподъемным оборудованием также представляет собой сложное инженерное сооружение.

Рис.8. Шахта со свободной водной поверхностью и спуско-подъемным оборудованием судна "Lewek Constellation". Оборудование шахты должно обеспечивать работу ТПА на глубине 4000 м в суровых погодных условиях. Источник

Cursor Winch – лебедка; Latch Beam and Subsea Snubber – выдвижная балка и амортизатор для подводных работ; Cursor Frame – рама; HPU (Hydraulic Power Unit) for Hatches and Skidding Pallet – гидравлический привод для люковых закрытий и паллет, движущихся по направляющим; Active Heave Compensation ROV Winches – спуско-подъемная лебедка для ТПА с активной компенсацией качки; Umbilical Sheave – шлангокабельный шкив; Cursor Sheave – шкив; Cursor Rails and Parking Pads – направляющие и поддоны для ТПА; Latch Beam Umbilical Winch – шлангокабельная лебедка; Fall Safe Foldable Top Moon Pool Hatch – безопасный складывающийся верхний люк шахты с открытой водной поверхностью; Skidding Pallet – паллета, перемещающаяся по направляющим; ROV Moon Pool – шахта с открытой водной поверхностью для спуска и подъема ТПА.

Текст: Олег Губарев