Offshore-putki

Kokeneet kirjoittajat eivät ole vielä tarkistaneet sivun nykyistä versiota, ja se voi poiketa merkittävästi 21. tammikuuta 2022 tarkistetusta versiosta . tarkastukset vaativat 2 muokkausta .

Offshore-putki - merenpohjaan  tai merenpohjan alla olevaan kaivantoon laskettu putki. Se on eräänlainen vedenalainen putkisto .

Yleistä tietoa

Offshore-putkia käytetään ensisijaisesti öljyn tai kaasun kuljettamiseen , mutta niitä voidaan käyttää myös muiden tuotteiden, kuten makean veden , kuljettamiseen .

On kaupallisia offshore-putkistoja ja tärkeimpiä offshore-putkistoja.

Kenttäputkistot palvelevat nesteen ( öljyn tai kaasun ) siirtämistä kentän sisällä ( virtauslinjat , haaralinjat ) tai kenttien välillä ( kenttien välinen putkisto). Lisäksi on olemassa vientiputkia ( eng.  export pipeline ) louhittujen raaka-aineiden siirtämiseksi pääputkeen tai offshore-alustalla olevaan varasto- ja kuljetusterminaaliin, jossa raaka-aineet lastataan uudelleen tankkereihin, sekä tuontiputkia ( eng.  import ). putki ) makean veden syöttämiseksi kaivoveteen, joka sitten pumpataan säiliöön vaaditun paineen ylläpitämiseksi siinä [1] [2] .

Putkilinjan reitti

Reitin valinta on ensimmäinen askel offshore-putken (MT) rakentamisen järjestämisessä. Asetettaessa reittiä, jota pitkin putket lasketaan, on otettava huomioon monet tekijät: poliittisista geologisiin ja ympäristöllisiin. Tulevan putkilinjan reitin määrittäminen alkaa tutkimalla geologisia karttoja, ilma- ja satelliittikuvausta, syvyysmittausta, tietoja kalastuspaikkojen läsnäolosta sekä tiedoista merenkulusta ehdotetun rakentamisen alueella.

Luonnolliset tekijät

Vedenalaisen putkilinjan ja merenpohjan, jolla se lepää, vuorovaikutus (neljä mahdollista skenaariota) (kuva).

Tärkein fyysinen tekijä, joka on otettava huomioon MP:tä rakennettaessa, on merenpohjan topografia. Jos pohjan osassa, jota pitkin putkilinja lasketaan, on merkittäviä epäsäännöllisyyksiä, painaumien yläpuolelle muodostuu tukemattomia jännevälejä , jotka voivat taipua oman painonsa vaikutuksesta muodonmuutokseen tai tuhoutumiseen asti. Myös pitkillä tukemattomilla jänteillä voi esiintyä voimakasta tärinää pohjavirtojen vaikutuksesta. Tällaisten ilmiöiden estämiseksi pohja tasoitetaan mahdollisuuksien mukaan ennen putkilinjan laskemista. Muita vaihtoehtoja ovat pohjakannen käyttö, kivipenkkien täyttö, tukien asennus [3] .

Toinen tärkeä parametri on maaperän mekaaniset ominaisuudet. Jos maaperän kantokyky on heikko, putkisto voi uppoaa maaperään siten, että tarkastus, huolto ja ehdotetut liitokset ovat vaikeita tai mahdottomia. Toisaalta kallioisessa merenpohjassa putken kaivannon kaivaminen on vaikeaa, ja se voi myös vahingoittaa putken ulkopinnoitetta. (Tarve laskea putki ojaan voi johtua useista syistä, esimerkiksi merijään aiheuttamasta pohjan irtoamisesta ).

Muut fyysiset tekijät, jotka on otettava huomioon ennen putkilinjan rakentamista:

• Pohjan kohokuvion dynamiikka : hiekka-aallot ja megarifelit [4] liikkuvat ajan mukana, joten esimerkiksi hiekka-aallon harjalle asetettu putki voi jonkin ajan kuluttua päätyä syvennykseen. Näiden esineiden kehitystä on vaikea ennustaa, joten on parasta välttää alueita, joilla niitä on.
• Vedenalaiset maanvyörymät : esiintyy jyrkillä rinteillä. Voi johtua korkeista sedimentaatiomääristä tai johtua maanjäristyksistä. Maanvyörymän aiheuttama maaperän siirtyminen putken paikallisen osan ympärillä voi johtaa sen tuhoutumiseen.
• Virrat : Voimakkaat virtaukset estävät putkistojen laskemista. Esimerkiksi kahden saaren välisessä matalassa salmessa voi olla melko voimakkaita vuorovesivirtoja. Tällaisessa tapauksessa on parempi sijoittaa putki muualle, vaikka tämä vaihtoehtoinen reitti olisi pidempi.
• Aallot : Matalan veden aallot voivat myös aiheuttaa ongelmia putkilinjan asennuksessa. Lisäksi pohjan vuorovesieroosio uhkaa sen vakautta . Näistä syistä putkilinjan rantautumiskohdan määrittely on kriittinen vaihe suunnitteluprosessissa.
• Jääolosuhteet : Ajelehtivaa jäätä nähdään usein matalissa vesissä jäätymissä vesissä. Liikkuessaan ne naarmuttavat (auraavat) pohjaa ja voivat vahingoittaa pohjalle asetettua tai matalasti pohjan alle haudattua putkistoa. Myös struudellin kaltainen ilmiö voi olla vaarallinen putkilinjalle - siihen valuva vesi voi huuhtoa putken alta maaperän ja muodostaa siten tukemattoman jänteen. Alueilla, joilla kuvatut riskit ovat olemassa, putkilinja on laskettava riittävän syviin suljettuihin kaivantoihin.

Teknogeeniset tekijät

Reitin suunnittelussa otetaan huomioon merenpohjan nykyinen ja ennakoitu käyttö ehdotetulla reitillä. Mukaan lukien:

• Muut putkistot : Suunnitellun putkilinjan ja nykyisen putkilinjan leikkauskohdassa tarvitaan erityisrakenteita niiden suoran kosketuksen tai haitallisten hydrodynaamisten vaikutusten estämiseksi. Risteyksen tulee olla suorassa kulmassa.
• Kalastusalukset  : Teollisessa kalastuksessa käytetään raskaita kalastustrooleja, jotka kulkevat troolarin takana useita kilometrejä. Nämä troolit voivat tarttua putkilinjaan.
• Laivan ankkurit : Laivan ankkurit ovat mahdollinen uhka putkilinjoille, erityisesti satamien lähellä.
• Sotilaalliset näkökohdat : ​​Joillakin merenpohjan alueilla on merimiinoja ja muita sotatarvikkeita, mukaan lukien kemiallisia aseita, jotka ovat jääneet jäljelle aikaisemmista taisteluista tai harjoituksista. Lisäksi pohjassa voi olla aktiivisia sotilasvarusteita (esim. sukellusveneen ilmaisinlaitteita). Ensimmäisessä tapauksessa tehdään töitä reitin raivaamiseksi, toisessa ohitetaan armeijan käyttämät alueet.
• Hylyt : Hylyt tai muut suuret ihmisen tekemät esineet löydetään ehdotetun reitin tutkimisen aikana.

Offshore-putkilinjan ominaisuudet 

Offshore-putkilinjan putken halkaisija vaihtelee tyypillisesti 3 tuumasta (76 mm) 72 tuumaan (1800 mm). Seinän paksuus vaihtelee välillä 10 mm (0,39 tuumaa) - 75 mm (3,0 tuumaa). Materiaali on terästä, yksi tärkeimmistä valintakriteereistä on hyvä hitsattavuus. Putket suojataan yleensä ulkoiselta korroosiolta erityisillä pinnoitteilla, kuten bitumimastiksilla tai epoksilla. Lisäksi käytetään katodista suojausta .  Betoni-  tai  lasikuitupinnoite  antaa lisäsuojaa hankaavaa kulumista vastaan. Betonipeite toimii myös negatiivisena kelluvuutena putkilinjalle, kun sen läpi kuljetetaan pienitiheyksisiä materiaaleja, kuten maakaasua. Öljyn kuljetukseen tarkoitetuissa putkissa ei ole sisäistä korroosionestopinnoitetta, vaan korroosiota aiheuttavien aineiden kuljetuksessa putki voidaan päällystää sisältä epoksilla, polyuretaanilla tai polyeteenillä.

Putkilinjan puhdistamiseen ja vikojen havaitsemiseen käytön aikana käytetään " pigsejä" ("PIG" - putkilinjan tarkastusmittari) "- erityisiä puhdistusmäntäkaapimia ja diagnostisia antureita.

Putkitekniikka

Offshore-putkistojen putket valmistetaan yleensä korroosionesto- ja kitkanestopinnoitteilla ja betonivaipalla pohjan asennon vakauttamiseksi. Joten Nord Stream 2 -projektia varten valmistettiin yli 200 000 putkea , joiden halkaisija oli 1143 mm ja paksuus 41 mm, ja jotka käsitellään ennen putkea [5] :

1. Putken sisäpuoli on päällystetty kitkaa ja korroosiota estävällä epoksipinnoitteella. Kerroksen päätarkoituksena on vähentää vastustuskykyä kaasun liikkumiselle, korroosiosuojaus on toissijainen, koska kaasu käsitellään erityisillä puhdistus- ja kuivauslaitteistoilla.
2. Korroosionestopinnoitteen levitys putken ulkopuolelle, paksuus 4,2 mm 3 polyeteenikerroksesta [6] .
3. Putken päällystäminen betonivaipalla, jonka paksuus on 60-110 mm hydroteknisestä betonista, jossa on galvanoitu raudoitus pääputken lisäksi suojaamiseksi korroosiolta, suojaamiseksi mekaanisilta vaurioilta sekä putken upottamiseksi veteen sen alle. oman painon ja estää putken liikkumisen pohjassa virtojen vaikutuksesta [7] .

Putkilinjojen asennustavat 

Pääputkilinjan asennusjärjestelmiä on neljä: ripsien hinaus , S-käyrän asennus ,   J-käyrän asennus ja rumpuasennus .

Piiskahinaus

Tätä menetelmää käytettäessä putket hitsataan pitkiksi säikeiksi maalla ja hinataan sitten laskupaikalle merihinaajilla. Piiskakokoonpano voidaan suorittaa sekä yhdensuuntaisesti että kohtisuoraan rantaviivaan nähden. Ripsien hinausjärjestelmän merkittävä etu on, että siiman esitestaus ja tarkastus tapahtuu maalla eikä merellä. Putkilinjan rakentamiseen hinauksen avulla on neljä erilaista tekniikkaa [8] :

• Pintahinaus : Hinauksen aikana ruoskat, joihin on kiinnitetty erityiset kelluvuusmoduulit, jäävät veden pinnalle. Sukelluspaikalle saavuttuaan kelluvuusmoduulit irrotetaan tai täytetään vedellä ja piiskat lasketaan merenpohjaan. Tätä menetelmää ei voida soveltaa kovassa meressä ja se on herkkä virroille.
• Pintahinaus : Vitsauksia hinataan veden pinnan alle, mutta ei syvälle - tämä heikentää aaltojen vaikutusta. Mutta ei paljoa - ruoskan pinnalla pitämiseen käytettyihin virstanpylväisiin vaikuttaa edelleen kova meri.
• Keskisyvyyden hinaus : Tämä menetelmä vaatii vähemmän kelluvuusmoduuleja. Ruoskat on ripustettu ketjuihin kahden hinaajan väliin, joista toinen vetää piiskaa ja toinen luo jännitystä. Sallitun painumisen määrää rajoittaa syvyys.
• Pohjahinaus : käytetään lisäpainoja ketjujen muodossa. Kun ketjut koskettavat pohjaa, niiden paino laskee ja piiska lakkaa uppoamasta. Yleensä pohjahinauksen aikana ruoskat liikkuvat 1-2 m etäisyydellä pohjasta.
• Pohjahinaus : Putkilinja tulvii, minkä jälkeen se vedetään pohjaa pitkin. Tätä tekniikkaa käytetään vain pehmeällä, tasaisella pohjalla ja vain matalassa vedessä.

S-käyrän asettaminen

Laskettaessa S-käyrälle ( eng.  S-lay system ) putkilinjan asennus suoritetaan putkenlaskupaikalla putkenlaskualukseen, jossa on kaikki putken hitsaukseen tarvittavat laitteet, vika ilmaisinmoduulit, pinnoitusasennukset putkien liitoksissa jne. Putket ja muut tarvittavat materiaalit tuodaan kuljetusaluksilla työn aikana. Laivan putki on vaakasuorassa asennossa, minkä jälkeen se uppoaa oman painonsa alaisena taipuneen erityisen ohjausrakenteen - stingerin avulla pohjaan muodostaen kuperan käyrän ( englanniksi  overbend ). Ennen kuin putki kohtaa merenpohjan, putki taipuu vastakkaiseen suuntaan muodostaen koveran käyrän ( englanniksi  sagbend ). Jotta kaasuputki ei vahingoittuisi liiallisesta taipumisesta, putken on oltava jatkuvassa jännityksessä asennuksen aikana. Tämä menetelmä on erittäin tehokas eikä vaadi erityistä logistista lisätyötä. Perinteisesti laskeminen S-muotoista käyrää pitkin tapahtuu pääasiassa matalissa syvyyksissä (jopa kahteen kilometriin). Jos putkilinjan asennus on keskeytettävä, tiivistetty tulppa ja korvakkeet hitsataan ripsiin ja ripaus lasketaan pohjaan. Töitä jatkaessaan putkenlaskija tarttuu pistokkeeseen kaapelilla ja vetää piiskaa ylös [8] [9] .

J-käyrän asettaminen

Putkenlaskua J-muotoista käyrää pitkin ( englanniksi  J-lay system ) käytetään putkilinjojen laskemiseen suurissa syvyyksissä. Tätä putkenlaskujärjestelmää käytettäessä aluksen putki on lähes pystysuorassa asennossa ja menee siten syvyyteen taipuen ja kääntyen vaaka-asentoon lähemmäs pohjaa. Tällä asennuksella vältetään putken korkea jännitys ja kaksinkertainen taipuminen, joka on tyypillistä S-käyräasennukselle. Putkilinja kestää asennuksen aikana merkittäviä putkenlaskimen vaihteluita ja voimakkaampia alivirtoja. Toisin kuin S-lay- järjestelmässä , jossa putkien hitsaus voidaan suorittaa samanaikaisesti useissa kohdissa aluksen kannella, tässä tapauksessa voidaan asentaa vain yksi hitsausasema, mikä hidastaa työtä [8] .

Rumpujen pinoaminen

Rullausjärjestelmässä putkilinja hitsataan maalla ja  kiedotaan suurelle rummulle, jonka halkaisija on yleensä noin 20 metriä ja leveys 6 metriä, minkä jälkeen rumpu asennetaan putkenlaskualukseen. Putkenlaskimen rumpu voidaan asentaa aluksen rakenteesta riippuen sekä vaaka- että pystysuoraan. Jotkut putkenlaskijat pystyvät vaihtamaan rumpua työmaalla ilman, että ne menevät porttiin. S-käyrän putkien asennuksessa käytetään pääsääntöisesti vaakarumpuja ja J-käyrässä pystyrumpuja. Rummulle kelattavan putken pituus riippuu sen halkaisijasta ja halkaisija puolestaan ​​on rajoitettu noin 450 mm:iin [8] .

Teknologia putkiosien liittämiseen

Putkisegmenttien liittämistekniikka koostuu yleensä seuraavista teknologisista vaiheista [10] :

1. Erittäin tarkka putken päiden leikkaus parantaa istuvuutta
2. Useiden putkien osan hitsaus
3. Osiohitsauksen laadunvalvonta ultraäänitomografilla metallin sisällä olevien vikojen havaitsemiseksi
4. Syöttö kokoonpanolinjalle, putken lämmitys lämpötilasta laajenevan lämpökutistuvan mansetin asentamista varten
5. Hitsaus edellisellä putkiosuudella, joka on jo hitsattu
6. Hitsauksen laadun tarkistaminen ultraäänitomografilla
7. Kutistemansetin asennus . Mansetti suojaa hitsaussaumaa ja putkien päitä hitsauskohdassa korroosiolta. Mansetti on lämpökutistuvasta materiaalista valmistettu teippi, joka kiedotaan hitsauskohdan ympärille, asennetaan "lukituslevy" ja jäähtymisen jälkeen teippi kiristyy itsekseen suurella vaivalla [11] [12] . Sen jälkeen sauman tilalle asennetaan lomake ja polyuretaanivaahto kaadetaan betonivaipan tasolle mansetin suojaamiseksi mekaanisilta vaurioilta. Polyuretaanivaahto tuhoutuu normaaleissa olosuhteissa ulkoilmassa auringon ultraviolettisäteilyn vaikutuksesta , mutta merenpohjassa ilman ultraviolettisäteilylle altistumista materiaali on erittäin kestävää.

Asennon vakaus

Seuraavia menetelmiä käytetään merenalaisten putkilinjojen ja niiden komponenttien stabilointiin ja suojaamiseen:

Suljetut kaivannot

Putkilinjan suojaamiseksi ankkureilta, trooleilta, virroilta ja kelluvalta jäältä se upotetaan kaivantoon, minkä jälkeen se haudataan. Kaivanto voidaan kaivaa ennen putken laskemista siihen tai sen jälkeen. Jälkimmäisessä tapauksessa kaivuri liikkuu putkilinjaa pitkin. Asennusjärjestelmissä käytetään useita menetelmiä:

• Vesihankaus : Prosessi, jossa lika poistetaan putken alta korkeapaineisella vesisuihkulla.
• Mekaaninen leikkaus : ketjuja tai leikkuulaikkoja käytetään kovan lian, mukaan lukien kivien, poistamiseen putkilinjan alta.
• Kyntö : Kaivanto aurataan erikoisauralla .
• Kaivaminen erikoisvarusteilla : Matalassa vedessä kaivanto voidaan kaivaa ruoppaajalla tai kaivinkoneella.

Kaivannot päällystetään joko erikoisaluksista tulevalla soralla tai kaivannuksen aikana kaivetulla maaperällä. Merkittävä haitta putkilinjan asettamisessa suljettuun kaivantoon on putkien ulkoisen tarkastuksen ja vuodon sijainnin määrittämisen vaikeus.

Mats 

Mattoja voidaan asettaa sekä putkilinjan alle että sen päälle maaperästä riippuen.

• Seabed Scour Control Systemsin "Frond Mats" -matot edistävät merilevän kaltaista hiekan kertymistä. Niitä käytetään estämään maaperän huuhtoutumista [13] .
• Betonimattoja käytetään pitämään putkilinja paikallaan ja vähentämään huuhtoutumista. Yleensä ne on valmistettu suuresta määrästä lohkoja, jotka on yhdistetty leveällä teräsverkolla.
• Yhdistetyt matot - betonimatot, joiden päälle on kiinnitetty "Frond Mats" -matot.

Maaankkurit

Putkilinjaan kiinnitetään erikoiskiinnikkeet, jotka vetävät sen pohjaan ruuviankkureilla [14] .

Painot

Käytetään satula- tai naaraspainoja, jotka on valmistettu valuraudasta tai teräsbetonista [15] .

Lisäksi itse putket on usein asennettu "betonivaippaan", joka on putken paino sen asennon kiinnittämiseksi [7] .

Painolastilaukut

Hiekka-/sementti- tai murskattuja säkkejä voidaan sijoittaa joko putkilinjojen alle tai sivuille pysty- tai sivutuen tarjoamiseksi.

Murskattu kivi

Jotkut putkilinjan osat voidaan täyttää soralla hankauksen vähentämiseksi ja sivuttaisliikkeen estämiseksi.

Putkenasennusyritykset

Maailmassa on vain kaksi yritystä, joilla on asiantuntemusta ja koulutettuja nopeita putkenlaskijoita [16] - sveitsiläinen Allseas ja italialainen Saipem [17] .

Katso myös

• Putkenlaskualus

Muistiinpanot

1. ↑ Raakaöljyn, maakaasun, nestemäisten öljytuotteiden ja muiden kemikaalien varastointi ja kuljetus . base.safework.ru. Haettu: 14. joulukuuta 2016. (määrätön)
2. ↑ Vedenalainen kalastus . proofoil.ru. Haettu 14. joulukuuta 2016. Arkistoitu alkuperäisestä 5. elokuuta 2017. (määrätön)
3. ↑ SOUTHERN STREAM -KAASUPUTKINNAN OFFSHORE-OSA (VENÄJÄN SEKTORI) EI-TEKNINEN YHTEENVETO (PDF) . Arkistoitu (PDF) alkuperäisestä 19.6.2018 . Haettu 18.12.2016 . Käytöstä poistettu parametri |deadlink=( ohje )
4. ↑ Luonnonilmiöiden fysiikka. Sähkö-, materiaali- ja huonekalujulkaisut . www.ultrasonex-amfodent.ru Haettu 14. joulukuuta 2016. Arkistoitu alkuperäisestä 22. syyskuuta 2016. (määrätön)
5. ↑ Putkenlasku- ja käsittelytekniikka . Haettu 27. maaliskuuta 2018. Arkistoitu alkuperäisestä 14. tammikuuta 2019. (määrätön)
6. ↑ EuroPipe GmbH on suurin putkien toimittaja Nord Stream 2 - projektiin . www.armaturka.ru Haettu 19. helmikuuta 2017. Arkistoitu alkuperäisestä 20. helmikuuta 2017. (määrätön)
7. ↑ 1 2 Järjestelmänvalvoja. Putkien betonointi  (englanniksi) . petro-gas.co. Haettu 19. helmikuuta 2017. Arkistoitu alkuperäisestä 6. helmikuuta 2017.
8. ↑ 1 2 3 4 Luku 10. PUTKISTO (PDF) . Arkistoitu (PDF) alkuperäisestä 31.03.2017 . Haettu 18.12.2016 . Käytöstä poistettu parametri |deadlink=( ohje )
9. ↑ Merenalaiset putkistot: miten se toimii , Popmech.ru . Arkistoitu alkuperäisestä 5. tammikuuta 2017. Haettu 17. joulukuuta 2016.
10. ↑ Nord Stream 2 - Rakentaminen (pääsemätön linkki) . www.nord-stream2.com. Käyttöpäivä: 19. helmikuuta 2017. Arkistoitu alkuperäisestä 4. heinäkuuta 2017. (Venäjän kieli) 
11. ↑ TIAL-eristys. Video-opastus TIAL-M lämpökutistuvan mansetin asentamisesta (1. huhtikuuta 2015). Haettu 19. helmikuuta 2017. Arkistoitu alkuperäisestä 20. helmikuuta 2017. (määrätön)
12. ↑ TIAL - lämpökutistuva mansetti TIAL-M . www.tial.ru Haettu 19. helmikuuta 2017. Arkistoitu alkuperäisestä 20. helmikuuta 2017. (määrätön)
13. ↑ SSCS :: Scour . www.sscsystems.com. Käyttöpäivä: 17. joulukuuta 2016. Arkistoitu alkuperäisestä 20. lokakuuta 2016. (määrätön)
14. ↑ Vedenalaisten putkistojen painolastaus - Vedenotto- ja käsittelylaitokset . stroy-spravka.ru. Haettu 17. joulukuuta 2016. Arkistoitu alkuperäisestä 18. lokakuuta 2016. (määrätön)
15. ↑ Painolastilaitteet, UBO-painot, UBO-UM, UBC, UTK, UCHK, ChBU . omeur.ru. Haettu 17. joulukuuta 2016. Arkistoitu alkuperäisestä 23. joulukuuta 2016. (määrätön)
16. ↑ Kuinka Saksan pitäisi auttaa Nord Stream 2 :ta Arkistoitu 13. tammikuuta 2020 Wayback Machinessa // Vzglyad, 12. tammikuuta 2020
17. ↑ Saipem arkistoitu 13. tammikuuta 2020 Wayback Machinessa // orange-business.com