Материал: Суда-трубоукладчики

Суда-трубоукладчики

Министерство образования и науки, молодёжи и спорта Украины Национальный университет кораблестроения им.адм.Макарова

Херсонский филиал

Кафедра морских технологий

Реферат №1

по дисциплине «Океанотехника»

Суда-трубоукладчики

Подготовил:

ст.группы 3111 Саламатников В.О.

Руководитель:

проф.,д.т.н. Зайцев В.В.

Херсон 2012

Содержание

Введение

. Укладка глубоководных трубопроводов и средства ее обеспечения

. Трубоукладочные суда и баржи

.1 Суда-трубоукладчики нового поколения

. Укладка трубопровода с применением барабана

Список использованной литературы

глубоководный трубопровод трубоукладчик судно баржа

Введение

При разработке и дальнейшем строительстве каждого газового месторождения участвуют средства, каждое из которых выполняет свою задачу глубоководного строительства. Прежде чем приступить к разработке нового проекта по прокладке газопровода тщательно изучается характер морского дна, а также выбирается оптимальный маршрут трубопровода.

Сложностей проекту прибавляют большие морские глубины, неравномерности океанского дна в сочетании мощных течений и низких температур, а также неутихающий ветер, который то и дело что прибавляет высоту волнам.

В общем сам процесс можно описать так: морское дно исследуется глубоководными беспилотными аппаратами. Затем буровые установки определяют месторождения нефти и газа и производят свои непрерывные бурения в определенном районе.

Укладка труб производится на трубоукладочном судне, на нём установлен специальный конвейер - на него поступают трубы, которые здесь же свариваются. Затем каждый сварной шов проходит ультразвуковую проверку на наличие дефектов. После сварки все швы покрываются антикоррозионным покрытием. Сваренные между собой трубы продвигаются по конвейеру в направлении кормы. Здесь расположен стингер - специальная стрела, под углом уходящая в воду, по которой трубы постепенно опускаются на морское дно. Именно он задает требуемый прогиб верхней части трубопровода, что позволяет не допускать деформации металла.

Процесс укладки морского газопровода, как правило, начинается не с берега, как можно было бы подумать, а в море. Газопровод может состоять из нескольких участков, построенных в разное время с разных судов и потом соединенных между собой - ведь на разных участках газопровод должен выдерживать разное давление, а для этого используются трубы с разной толщиной стенок. После завершения строительства морской части трубы протаскивают на берег при помощи специальной лебедки, установленной на суше, которая соединяется с трубой железными тросами и медленно вытягивает ее из моря. Затем трубопровод соединяют с его сухопутной частью - делают «захлест».

Обязательным этапом является проведение гидроиспытаний газопровода. Для этого его наполняют водой под требуемым давлением и выдерживают так некоторое время для обнаружения возможных дефектов. Тщательный мониторинг состояния газопровода ведут и после его запуска в эксплуатацию. Для этого применяют специальные электронные устройства внутритрубной диагностики.

После откачки «голубого топлива» из недр, оно транспортируется по газопроводам к месту переработки, где из него создают топливо пригодное к использованию.

1. Укладка глубоководных трубопроводов и средства ее обеспечения

Строительство глубоководных трубопроводов осуществляется как традиционными способами, применяемыми при строительстве переходов через крупные реки и водохранилища (протаскиванием, свободным погружением, с опорных устройств), так и специальными способами. Способы, применяемые при строительстве переходов через реки, детально разработаны в Советском Союзе и могут быть в определенных условиях использованы при укладке трубопроводов в море.

Рисунок 1.1

В Канаде при работах на континентальном шельфе широко используются способы протаскивания трубопроводов по разработанным схемам.

Схема I (Рисунок 1.1, а). Для протаскивания применяется баржа с лебедками, причем сам процесс протаскивания осуществляется за счет выбора якорной цепи. Обычно используются отрезки трубопровода длиной около 500 м, которые по мере необходимости соединяются со следующими отрезками, подготовляемыми на берегу. Максимальное усилие протаскивания достигает 12 МН, а общая длина трубопровода 30 км.

Схема II (Рисунок 1.1, б). Выполняется так же, как схема 1, только вместо барж используются суда для протаскивания трубопроводов.

Схема III (Рисунок 1.1, в). Вместо заякоренных барж или судов для протаскивания трубопроводов используются морские буксиры, идущие своим ходом с мощностью судовых двигателей около 16 500 кВт. Работы, проводимые по этой схеме, наиболее скоростные. Однако и суда для протаскивания трубопроводов и морские буксиры развивают меньшие тяговые усилия по сравнению с заякоренными баржами. Поэтому при их использовании длина трубопроводов ограничена до 10 км.

Схема IV (Рисунок 1.1, г) разработана для укладки трубопроводов с трубоукладочной баржи, которые будут рассмотрены ниже.

Доставленные к месту укладки трубопроводы соединяются между собой в соответствии со схемами, приведенными на Рисунке 1.2. По одной из них (Рисунок 1.2, а) уложенные трубопроводы центруются и свариваются под давлением, по другой (Рисунок 1.2, б) - концы соединяемых трубопроводов поднимаются на поверхность и свариваются между собой. Обе схемы, как показала практика, пригодны для укладки трубопроводов на глубинах до 160 м.

Рисунок 1.2

Трубопроводы можно укладывать с поверхности льда (Рисунок 1.3, а).

Протаскивание по дну достигается за счет использования салазок с подводным понтоном, уменьшающим давление на стенки прорези во льду. Салазки перемещаются по льду при помощи лебедки, они соединены с подводным трубопроводом канатами диаметром 83 мм и прочностью не менее 4,32 МН. Для увеличения несущей способности льда в месте установки лебедок его толщина может быть искусственно увеличена.

Существует комбинированный способ (Рисунок 1.3, б), в котором сочетаются протаскивание трубопровода и укладка его с помощью специальной трубоукладочной баржи. Однако, в данном случае, трубопровод перемещается не по дну, а непосредственно подо льдом, поддерживаемый лотковыми опорами, которые прикреплены ко льду. Потери на трение очёнь низкие, поэтому возможно протаскивание трубопровода значительной длины без промежуточных соединительных операций.

Рисунок 1.3

Для укладки трубопроводов при одновременном устройстве башенных оснований фирма „Хайдротех интернейшенел” разработала три способа. При первом способе (Рисунок 1.4, а) трубы опускаются на дно через направляющую трубу и одновременно протаскиваются. Требуемое усилие протаскивания в этом случае уменьшается примерно в 4 раза по сравнению с обычным способом протаскивания через направляющую трубу.

При втором способе - буксировке трубопровода (Рисунок 1.4, б) - можно отрегулировать напряжение изгиба в нем за счет приложения тягового усилия в осевом направлении.

Третий способ - протаскивание (Рисунок 1.4, в) - предусматривает укладку трубопровода с платформы при помощи трубоукладочной баржи.

Рисунок 1.4

Компания „Бритиш петролеум” (Великобритания) использует для соединения подводного трубопровода со стояком два вспомогательных крана (Рисунок 1.5), обеспечивающих правильность сборки элементов трубопровода.

Рисунок 1.5

2. Трубоукладочные суда и баржи

Существуют специальные способы укладки трубопроводов:

с трубоукладочных барж;

с трубоукладочных судов.

Трубоукладочные баржи получили широкое распространение при строительстве подводных трубопроводов в морских условиях. Обычно они достигают в длину до 185 м и в ширину до 70 м. На трубоукладочной барже предусмотрены участки для хранения труб, крановое оборудование, якорные лебедки, энергетическое оборудование, вертолетная площадка, устройство для создания натяжения трубопровода, балластные цистерны, пульт управления, жилые и бытовые помещения. Баржа перемещается при помощи системы заякорения, состоящей из 10-14 якорей, цепей и якорных лебедок.

Сварка труб и другие работы по сооружению трубопровода выполняются на наклонном участке, оборудованном роликовыми опорами для его спуска. Для ограничения напряжений при изгибе спускаемого трубопровода баржу оборудуют стингерами. С этой же целью иногда используются устройства для натяжения спускаемого трубопровода.

На трубоукладочной барже сварные стыки обетонированных труб изолируют по следующей технологической схеме: сварные стыки труб очищают и обезжиривают, наносят слой цинкополистирольной грунтовки и первый слой горячей битумно-резиновой мастики, наматывают стеклоткань или бризол, затем наносят второй слой битумно-резиновой мастики и производят обмотку двумя слоями бризола, проклеенными между собой той же мастикой. Общая толщина покрытия должна - быть не менее 12 мм.

Способности противостоять пластическим деформациям в трубопроводах в определенной мере отвечает это же эпоксидное покрытие, что позволяет использовать его для покрытия трубопроводов, укладываемых с трубоукладочных барж с барабаном. При прокладке подводного трубопровода по дну моря применятся лазер, луч которого направлялся вдоль трассы трубопровода и служит ориентиром при перемещении трубоукладочной баржи. В наше время маршрут трубопровода моделируется в трехмерном изображении с учетом морского дна. Трубопровод прокладывается по заранее определенному маршруту как одна сплошная труба, которую опускают с судна на морское дно по натяжному устройству, чтобы труба легла без изъянов.

Возможность использования трубоукладочных барж в значительной степени зависит от погодных условий. Например, если критические высоты волн, при которых трубоукладочная баржа вынуждена прекращать работы, составляет 25 % месячного времени с частотой повторяемости 10, 12 и 3 %, то это означает, что для каждого случая будет потерян день на прекращение работ и три дня на возобновление их.

Амплитуда перемещений трубоукладочной баржи зависит от ее конструкции. Наибольшим перемещениям от воздействия волн и течений подвержены обычные трубоукладочные баржи, несколько меньшим - трубоукладочные баржи, имеющие форму судов, и наименьшим перемещениям - трубоукладочные баржи полупогружного типа.

Вертикальные перемещения трубоукладочной баржи в результате волнения моря обусловливают увеличение изгибающего момента и напряжений в трубопроводе на вогнутом участке (вблизи дна) в процессе его укладки. Расчетами показано, что изгибающий момент при этом может увеличиться на 60 - 100 % по сравнению с моментом при нулевой амплитуде вертикальных перемещений баржи.

Укладка трубопровода с трубоукладочных барж осуществляется двумя методами: опусканием прямолинейной секции трубопровода с палубы баржи при ее движении вдоль трассы и опусканием с баржи трубопровода диаметром до 400 мм, предварительно намотанного на барабан большого диаметра.

 В случае укладки с трубоукладочных барж, оборудованных стингерами, трубопровод принимает S-образную форму, имеющую выпуклую часть на стингере и вогнутый провисающий участок от точки схода трубопровода со стингера до дна. Стингер поддерживает трубопровод, создавая в нем распределенные по длине и направленные вверх усилия.

Трубоукладочные баржи стали применяться в конце сороковых годов в Мексиканском заливе. Их конструкция постепенно совершенствовалась, увеличивались габариты, рабочая глубина, уменьшились погодные ограничения. В 1975 г. появились первые баржи третьего поколения, полупогружные, например BOS (Таблица 1).

Таблица 1. Технические характеристики морских трубоукладочных плавсредств.

Эволюция укладки морских трубопроводов включает три поколения трубоукладочных барж. Первое поколение судов было создано для укладки трубопроводов на сравнительно небольшие глубины.

В начале 60-ых годов на трубоукладочных баржах появились специальные поддерживающие рамы-понтоны для спуска трубопровода с борта - стингера, сначала прямолинейного (в виде гибкой плети с равномерно распределенной плавучестью), затем жесткого криволинейного ( в виде рамы, прикрепленной к корме судна) типов. Стингер, а особенно натяжное устройство для труб, появившееся позднее, позволили разрешить проблему увеличения глубины. Освоение нефтяных и газовых месторождений Северного моря и других районов шельфа с суровыми гидрометеорологическими условиями в начале 70-ых годов привело к необходимости коренного улучшения мореходных качеств трубоукладочных судов для обеспечения их устойчивой работы.

Оснащение трубопровода понтонами не должно задерживать процесс его укладки с трубоукладочных барж. С этой целью понтоны прикрепляются после натяжного устройства. Способ их закрепления должен обеспечивать свободное прохождение через ролики или другие приспособления спусковой дорожки и стингера. Понтоны увеличивают конструктивные размеры трубопровода, что, в свою очередь, приводит к возрастанию нагрузок от волн и течений на погружаемый трубопровод, которое должно быть в допустимых пределах. Кроме того, сосредоточенные нагрузки, возникающие в местах крепления понтонов к трубопроводу, так же не должны превышать допустимого предела.

Баржи третьего поколения оснащены комплексом навигационного и контрольно-измерительного оборудования. Управляющая ЭВМ непрерывно определяет координаты баржи и корректирует ее перемещение, учитывает длину уложенного трубопровода. Оператор контролирует процесс укладки трубопровода по показаниям приборов на экране дисплея и по показания навигационной аппаратуры. Все баржи третьего поколения имеют центральное расположение трубоукладочного оборудования. Некоторые из них оборудованы автоматическим сварочным оборудованием, что значительно увеличивает эффективность их работы по сравнению с баржами предыдущих поколений.

Трубоукладочные полупогружные баржи имеют обширные палубы площадью до 3000 м² для хранения и монтажа труб. В настоящее время разработано несколько схем укладки трубопроводов с этих барж. Они показаны на Рисунке 2.1.

Рисунок 2.1

Полупогружные трубоукладочные баржи типа „Викинг Пайпер” являются наиболее распространенными техническими средствами, используемыми для укладки трубопроводов на шельфе. Они применяются для укладки трубопроводов диаметром до 1118 мм, которые невозможно укладывать с судов с вертикальными барабанами. Баржа „Викинг Пайпер” прошла успешные испытания в Северном море при высоте волн до 10 м и скорости ветра до 30 м/с. Высокая остойчивость баржи обеспечивается ее работой в полупогружном состоянии. При этом высота борта составляет 33,2 м. Автоматическое перемещение баржи по заданному курсу обеспечивается благодаря наличию 14 лебедок с якорными канатами диаметром 76 мм. Прочность канатов составляет 3600 кН, а скорость их выбирания достигает 1,1 м/с. Предусматривается управление оператором и полуавтоматическое управление работой баржи Мощность установленных двигателей составляет 13 820 кВт. Баржа „Викинг Пайпер” оборудована автоматической сварочной установкой, позволяющей в течение суток выполнить 254-е сварных соединения. Расчетная рабочая глубина трубоукладки с этих плавсредств 900 м, а скорость укладки трубопроводов 3,7 км/ч.