Тараканов Александр Иванович Заместитель директора ООО «Технология композитов»

Наружный и внутренний слои гибких труб Anaconda™ выполняются из трубного полиэтилена с минимальной длительной прочностью MRS 10 МПа (ПЭ 100). Армирование трубы производится с использованием полиэфирных малоусадочных нитей с повышенной адгезией с пределом прочности 900 МПа (рис. 1, табл. 1). При хранении трубы соединительные узлы должны быть защищены от прямого воздействия ультрафиолетового излучения. Температура хранения составляет от -50°С до +50°С (рис. 2).

Разматывание труб из бухт следует осуществлять при температуре наружного воздуха не ниже +5°С. Разматывание труб при более низких температурах допускается только если созданы условия для предварительного подогрева труб в бухтах до температуры не ниже +5°С. Рекомендуемая скорость разматывания бухты – до 1 км/ч (рис. 3, табл. 2).

Работы по укладке трубопроводов рекомендуется производить при температуре наружного воздуха не ниже -15°С и не выше +45°С (рис. 4). Вследствие высокого коэффициента линейного удлинения летом укладка труб должна производиться в наиболее холодное время суток, а зимой – в наиболее теплое. Повороты трубопровода следует осуществлять упругим изгибом с радиусом не менее 20 наружных диаметров трубы.

Надземная прокладка «теплых» трубопроводов, как правило, приводит к потере устойчивости и разрушению трубы из-за наличия сжимающих продольных сил, большого (до 220·10-6 1/К°) коэффициента линейного термического расширения и низкого модуля ползучести полиэтилена при повышенных температурах. Для того чтобы удержать трубопроводы из труб Anaconda™ в проектном положении, прокладка осуществляется подземным способом, поскольку только в этом случае труба защемляется грунтом.

Впрочем, при этом также может произойти потеря устойчивости трубопровода из-за низкой удерживающей способности грунта, например, при недостаточном заглублении трубопровода или обводнении грунта.

ОШИБКИ ПРИ СТРОИТЕЛЬСТВЕ ТРУБОПРОВОДОВ

Для наглядности приведем несколько примеров нарушения правил строительства и эксплуатации трубопроводов из труб Anaconda™ на нефтепромыслах. Так, потеря устойчивости надземного участка нефтепровода в компании AB LOTOS Geonafta (Литва) вылилась в изгиб трубы (рис. 5). Разрушения удалось избежать за счет своевременного перевода трубы в подземное положение.

К более серьезным последствиям привела потеря устойчивости незасыпанного участка нефтепровода ООО «ЛУКОЙЛ Узбекистан Оперейтинг Компани». В данном случае открытый участок трубопровода длиной около двух метров разрушился спустя всего месяц использования (рис. 6). После ремонта разрушенного участка и его засыпки нефтепровод был вновь запущен в эксплуатацию.

Практика показывает, что подземные трубопроводы могут разрушиться из-за изменения их начального проектного положения – потери устойчивости на прямых участках, при перемещении труб в поперечном направлении и всплытии труб на обводненных участках и т.д. Наиболее неблагоприятным для нормальной эксплуатации трубопровода оказывается перемещение вверх, так как при этом он выходит из грунта и подвергается различным внешним воздействиям (погодные условия, механические воздействия и т.п.). Особенно опасно, когда трубопровод на выпучившемся участке не защемлен грунтом: этот участок оказывается наиболее слабым местом, которое собирает продольные перемещения с прилегающих участков, что, в свою очередь, приводит к еще большему искривлению труб, их перенапряжению и в итоге – к разрушению.

Обеспечение проектного положения подземного трубопровода достигается путем соблюдения достаточной глубины траншеи, ее правильной подготовкой, засыпкой и трамбовкой грунта в пазухах трубы (рис. 7).

Минимальное заглубление над верхом трубы должно составлять 0,8 м, а на участках болот, подлежащих осушению, – 1,1 м; в песчаных барханах, считая от нижних отметок межбарханных оснований, на пахотных и орошаемых землях – 1,0 м.

Заглубление трубопроводов при положительном перепаде температур проверяется расчетом на продольную устойчивость под воздействием сжимающих температурных напряжений.

Так, в одном из нефтедобывающих предприятий Юга России недостаточная глубина заложения привела к потере устойчивости выкидных нефтепроводов, а в другом – к выходу их на поверхность в двух местах и разрушению (рис. 8, 9).

Последствием небрежной засыпки траншеи в НГУ «Чернiговнафтогаз» (Украина) стал выход трубопровода на поверхность практически по всей длине (рис. 10). После ремонта траншеи и правильной засыпки трубопровод до сих пор находится в эксплуатации.

В ООО «ЛУКОЙЛ-Калининградморнефть» выход нефтепровода из проектного положения (потеря устойчивости в горизонтальной плоскости) произошел при размыве грунта транспортируемой средой из пересекающего разрушенного стального трубопровода (рис. 11). Вследствие этого при раскопках стального трубопровода был поврежден смещенный участок полиэтиленового армированного нефтепровода.

БАЛЛАСТИРОВКА ТРУБОПРОВОДОВ НА ОБВОДНЕННЫХ УЧАСТКАХ

На участках трасс, сложенных преимущественно песчаными, вечномерзлыми грунтами, и на обводненных территориях может использоваться способ, в котором полотнище из нетканого синтетического материала (НСМ) укладывается на лежащий на дне траншеи (на проектных отметках) трубопровод и на откосы траншеи, закрепляется на бермах специальными металлическими штырями и засыпается минеральным грунтом с устройством грунтового валика над траншеей и полотнищем из НСМ (местным или привозным). Таким способом на проектных отметках был закреплен выкидной нефтепровод в ОАО НК «Магма» (г. Нижневартовск) (рис. 12).

Балластировка полиэтиленового трубопровода может производиться с применением мешков с песчано-цементной смесью (ООО «ЛУКОЙЛ-Калининградморнефть»). При этом расстояние между пригрузами должно составлять не более трех метров (рис. 13).

Таким образом, соблюдение требований нормативно-технической документации по обустройству траншеи и балластировки – это основа безаварийной эксплуатации промысловых полиэтиленовых армированных трубопроводов. Об этом свидетельствует опыт строительства и эксплуатации более 500 км трубопроводов из труб Anaconda™.