image
energas.ru

...

ИННОВАЦИИ В ОБЛАСТИ МОРСКОГО СТРОИТЕЛЬСТВА: ОТ ТРУБ ДО ТРУБОПРОВОДА – ПРОЕКТ «ТУРЕЦКИЙ ПОТОК»

Дж. Чаудури, South Stream Transport B.V. (Амстердам, Нидерланды), jay.chaudhuri@turkstream.info

А.В. Никулин, South Stream Transport B.V., aleksandr.nikulin@turkstream.info

Э. Юрдик, д.ф.-м.н., South Stream Transport B.V., erich.jurdik@turkstream.info

О.Е. Аксютин, д.т.н., чл.-корр. РАЕН, чл.-корр. МАТН, ПАО «Газпром» (Санкт-Петербург, РФ)

Планирование строительства газопровода в условиях сверхглубоких вод (глубина более 1500 м) длится годы. Каждый такой проект представляет собой сложнейшую инженерную задачу, но немногие могут сравниться по технической сложности с проектом «Турецкий поток» (рис. 1), инициированным ПАО «Газпром» в 2011 г. с целью поставки 31,5 млрд м3 природного газа в год в Турцию и Европу. Условия в Черном море, по дну которого проложены две нитки газопровода, весьма сложны для прокладки трубопроводов. Сложности связаны не только с глубиной Черного моря, достигающей около 2200 м (внешнее давление ~22 МПа), но и с существенным содержанием в воде сероводорода, обладающего коррозионным действием.

Морской участок газопровода проходит по крутому склону на границе континентального шельфа в российских водах. Укладка труб на 43-градусном склоне на обрыве российского шельфа – чрезвычайно сложный вызов для большинства обычных трубоукладочных судов (рис. 2).

«Турецкий поток» стал первым проектом ПАО «Газпром» по укладке газопровода в сверхглубоких водах, который компания реализует полностью самостоя-тельно. Проект предполагает морскую укладку двух ниток газопровода протяженностью по ~935 км каждая. Работы начались в 2011 г. на базе знаний, полученных ПАО «Газпром» при реализации проекта «Голубой поток» (2003 г.) совместно с партнером – компанией ENI.

1_1.png

Ведущим трубопрокатным заводам из разных стран было предложено решить непростую задачу – произвести трубы, способные выдержать экстремально высокое давление под водой, сохраняющие целостность в агрессивной среде на протяжении расчетного срока эксплуатации в 50 лет, с диаметром и толщиной стенки, обеспечивающими максимальную экономичность при строительстве и эффективность при поставках газа.

После тщательных производственных испытаний в 2012 г. для выпуска труб были выбраны российские трубопрокатные заводы – Выксунский металлургический и Ижорский трубный, а также немецкий завод Europipe и японский консорциум Marubeni-Itochu and Sumitomo. В 2013 г. предприятия начали производство 155 тыс. труб для проекта.

1_1_1.png

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ТРУБ

В процессе прокатки листового металла и формирования труб, особенно с учетом требований проекта «Турецкий поток», происходит частичное снижение прочности материала в связи со смещением межзеренных границ. Термообработка изогнутых стальных труб может восстановить исходную твердость материала, но на практике 100%-ное восстановление твердости требует специализированных знаний о поведении сплавов при термической обработке. До проекта «Турецкий поток» этот процесс не применялся в трубопроводной отрасли в условиях массового производства. Впервые в массовом производстве труб трубопрокатные заводы разработали надежный производственный процесс, обеспечивающий восстановление свойств материала на 100 %.

Конструкция трубопровода проиллюстрирована на рис. 3 и 4. Толщина стенки 39 мм обеспечивает достаточную прочность труб для сопротивления не только внутреннему давлению газа (28,4 МПа), но и внешнему давлению воды, а также силам, действующим на трубопровод при укладке в условиях экстремальной глубины воды.

1_1_2.png

Для уменьшения трения при прохождении потока газа на внутреннюю поверхность труб нанесено гладкое эпоксидное покрытие толщиной чуть больше десятой доли миллиметра. Эпоксидное полипропиленовое покрытие наружной поверхности защищает трубы от коррозионной среды и внешнего воздействия.

Вместе с тем толщины стенки в 39 мм недостаточно, чтобы предотвратить лавинное смятие труб в результате инцидента при строительстве или аварийной ситуации. Для борьбы с этим явлением через каждые 4 км устанавливаются гасители лавинного смятия, имеющие толщину стенки 74 мм, достаточную для того, чтобы остановить распространение смятия (рис. 5). Выбранный внешний диа-метр труб (813 мм) обеспечивает эффективную поставку необходимых объемов газа при оптимальном давлении.

1_1_3.png 

ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ КРУПНЕЙШЕГО СТРОИТЕЛЬНОГО СУДНА

Когда проект «Турецкий поток» находился в стадии проектирования, компания Allseas завершала строительство судна Pioneering Spirit, призванного преобразовать весь сектор морского строительства, крупнейшего строительного судна в мире (рис. 6).

Катамаранная конструкция и длина 382 м позволяют судну Pioneering Spirit работать в условиях, недоступных для других судов, что сокращает общую длитель-ность простоев при строительстве морских газопроводов. Согласно расчетам, мощность натяжителей судна Pioneering Spirit (2000 т) и сварочных установок также позволит повысить скорость укладки труб. «Турецкий поток» стал первым проектом судна Pioneering Spirit по укладке труб.

1_1_4.png

Команда свыше 500 чел. и шесть сварочных постов позволили судну Pioneering Spirit вести укладку труб с высокой скоростью. Судно поставило рекорд скорости укладки труб – 6,3 км/сут. Для этого в течение 24 ч было выполнено более 500 сварных стыков, т. е. на каждую трубу приходилось менее 3 мин. При этом высокая скорость укладки на судне Pioneering Spirit не означает компромисса в отно-шении качества, так как для его обеспечения сварные швы проходят проверку ультразвуком.

Кроме того, судно Pioneering Spirit продемонстрировало способность работать с однотрубными и двухтрубными секциями (используемыми на проекте «Турецкий поток») со средней скоростью укладки около 5 км/сут, тогда как средняя скорость по отрасли составляет 3,7 км/сут. Это позволило сэкономить для проекта «Турецкий поток» около 6 мес.

1_1_5.png 

ТЕХНОЛОГИЯ МИКРОТОННЕЛИРОВАНИЯ

Инновации потребовались и на российском береговом участке в Анапе, чтобы соединить линейный участок газопровода от объектов берегового примыкания с морским участком, проложенным по дну Черного моря в условиях крутого склона и высокой плотности населения на прилегающей территории. Австрийская строительная компания Strabag предложила подходящее решение – инновационную технологию микротоннелирования, предполагающую бурение двух закрепленных бетоном шахт через массивные горные породы (рис. 6).

При помощи сверхсовременного тоннелепроходческого комплекса (Herrenknecht AG) и линейной лебедки KTC 800 (Bezemer Group B.V.) максимальной мощностью 800 т две нитки морского газопровода были протянуты через микротоннели на берег.

1_1_6.png 

ОТКАЗ ОТ ГИДРОИСПЫТАНИЙ

По завершении строительства морского трубопровода перед подачей газа или нефти согласно стандартным отраслевым практикам проводятся его гидроиспытания: через трубопровод прокачивается отфильтрованная морская вода, чтобы выявить возможные утечки. Это традиционный, дорогой и долгий процесс. Гидроиспытания на сверхвысокой глубине требуют учета особых условий при проектировании трубопровода для контроля последствий потенциального поперечного выпучивания в связи с высоким внутренним давлением при проведении испытаний. Фактически такие требования создают дополнительные ограничения при проектировании, означающие дополнительные риски и расходы по их снижению. Как правило, испытания проводятся под надзором международного агентства по сертификации (например, DNV-GL), чтобы подтвердить соответствие трубопровода основным техническим требованиям в отношении целостности по окончании строительства.

За счет применения сверхсовременных производственных процессов и в результате строго-го контроля качества на всех этапах проекта агентство DNV-GL освободило ПАО «Газпром» от необходимости проводить гид-роиспытания. «Турецкий поток» стал первым морским газопроводом, построенным по стандартам DNV-GL, который был освобожден от гидроиспытаний. Это позволило значительно сэкономить время и средства на этапах строительства газопровода и пусконаладочных работ.

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Стремление задать новый уровень стандартов в проектировании, строительстве и контроле качества позволило ПАО «Газпром» совместно с многими его поставщиками и подрядчиками реализовать ряд инноваций в сфере сверхглубоководной укладки труб, преодолев множество технических сложностей. Проект будет завершен в ближайшей перспективе (подача газа ожидается в декабре 2019 г.) и станет приносить прибыль в течение многих лет.