Магистральный газопровод: нюансы проектирования и строительства

Проектирование магистральных трубопроводов

Проектирование трубопроводов — процесс создания комплексной технической документации, содержащей технико-экономическое обоснование (ТЭО), расчеты, сметы, макеты, чертежи, пояснительные записки и иные материалы, необходимые для строительства объектов трубопроводного транспорта. Методология комплексного проектирования трубопроводов предполагает строгую регламентацию последовательности и содержания этапов проектирования согласно правилам Единой системы конструкторской документации.

Проектирование трубопроводов включает комплекс геологических, геодезических, гидрологических и экологических исследований, сбор географических и экономических сведений, необходимых для формирования проекта трубопровода. В ТЭО на строительство магистрального трубопровода выявляются потребности заказчиков в текущий момент и на перспективу, определяется зона снабжения, обосновываются объёмы перекачки, приводятся сведения о размещении головных и конечных пунктов трубопровода, а также информация о пунктах путевого отбора продукта.

При составлении ТЭО определяются основные характеристики трубопровода: его диаметр, рабочее давление, количество перекачивающих станций. Также, по укрупненным показателям, рассчитывается стоимость строительства, и сопоставляются экономические параметры трубопровода с иными видами транспорта.

После выполнения ТЭО создается задание на проектирование, в котором указываются назначение трубопровода, его годовая пропускная способность, разбивка по очередям строительства объекта, свойства всех подлежащих транспортировке продуктов, начальный, конечный и промежуточные пункты трубопровода, список пунктов путевого отбора или подкачки продуктов, сроки старта и конца строительства по очередям, сроки представления технической документации по стадиям проектирования, а также названия проектировщика и генерального подрядчика.

Задание на проектирование трубопровода — основной исходный документ, все содержащиеся в нём положения обязаны получить отражение в проекте. На стадии технического проектирования производятся все необходимые исследования, разрабатываются основные инженерные решения по проектируемым трубопроводным объектам и охране окружающей природной среды, а также определяются вопросы организации строительства. Помимо этого, в задании на проектирование определяется общая стоимость строительства и основные технико-экономические параметры проекта. В англоязычной практике стадии проектирования включают в себя подготовку Feasibility Study, Design Basis Scoping Paper и Project Specifications.

Исследования для подготовки проекта трубопровода включают комплексное изучение природных условий района строительства. После рассмотрения технического проекта и сметной документации экспертной комиссией и их утверждения проектная организация приступает к составлению рабочих чертежей. Также размещаются заказы на оснащение и материалы, заключается контракт с генеральным подрядчиком (одним или несколькими). Рабочие чертежи составляются согласно с утверждённым техпроектом.

Морские трубопроводы и вопросы их проектирования

Морские трубопроводы — это трубопроводы, которые расположены в морских акваториях. Вопросы их проектирования, в частности, освещены в американском национальном стандарте ASME B31.8-1995 «Газотранспортные и распределительные трубопроводные системы», а также в дополнении к этому стандарту API 1111 «Проектирование, строительство, эксплуатация и техническое обслуживание морских трубопроводов для углеводородов». Помимо этого, правила проектирования морских трубопроводов описаны в британском стандарте BS 8010, часть 3: 1993 «Нормы и практики для трубопроводов. Подводные трубопроводы: проектирование, строительство, монтаж». Также применяется норвежский стандарт Det Norske Veritas (DNV) OS-F101 «Подводные трубопроводные системы». В России основным документом, регламентирующим проектирование и строительство трубопроводов, включая подводные, является СНиП 2.05.06-85 «Магистральные трубопроводы».

Состав магистральных трубопроводов

В состав магистральных трубопроводов входят:

1. трубопровод с ответвлениями и лупингами, запорной арматурой, переходами через препятствия естественные и искусственные, узлами подключения нефтеперекачивающих станций, компрессорных станций, узлов замера расхода газа, пунктов редуцирования газа, узлами пуска и приема очистных устройств, конденсатосборниками, а также устройствами для ввода метанола;
2. установки антикоррозионной электрохимической защиты трубопроводов;
3. линии и сооружения технологической связи;
4. средства телемеханики трубопроводов;
5. линии электропередач, в том числе предназначенные для управления установками электрохимической защиты трубопроводов и запорной арматурой;
6. противопожарные средства;
7. ёмкости для хранения и разгазирования конденсата;
8. амбары для аварийного выпуска нефти, нефтепродуктов, сжиженных углеводородов и конденсата;
9. здания и сооружения службы эксплуатации трубопроводов;
10. дороги и вертолетные площадки, опознавательные знаки местонахождения трубопроводов;
11. головные и промежуточные перекачивающие и наливные насосные станции, компрессорные станции, газораспределительные станции, резервуарные парки;
12. станции подземного хранения газа;
13. пункты подогрева нефти и нефтепродуктов;
14. предупредительные знаки и указатели.

Электронная исполнительная документация «как построено» по магистральным трубопроводам

Электронная исполнительная документация «как построено» представляет собой базу данных, отражающих фактическое исполнение проектных решений и фактическое положение объектов магистрального трубопровода и их элементов после завершения строительства, реконструкции, капитального ремонта.

Структура базы данных, используемых для описания конструкции, технического состояния и состояния окружающей среды магистрального трубопровода, разрабатывается на основе модели данных по трубопроводным системам PODS (Pipeline Open Data Standard).

В состав электронной исполнительной документации «как-построено» входят паспортные данные смонтированных деталей и конструкций, данные о фактической геометрии трубопровода, сведения о выполненных работах, характеристики трассы и пересекаемых объектов.

Точность данных должна обеспечивать возможность проверки соответствия построенного, реконструированного, отремонтированного магистрального трубопровода требованиям технических регламентов (норм и правил), иных нормативных правовых актов и проектной документации.

Электронную исполнительную документацию «как-построено» по магистральным трубопроводам составляет исполнитель строительных работ. Данные о фактическом исполнении проектных решений и фактическом положении элементов конструкции магистрального трубопровода собираются до их засыпки.

Данные электронной исполнительной документации «как-построено» могут использоваться для формирования исполнительной документации в бумажном виде для итоговой проверки органом государственного строительного надзора.

Электронная исполнительная документация «как-построено» после ввода магистрального трубопровода в эксплуатацию передается заказчиком в установленном порядке эксплуатирующей организации для использования в качестве исходных данных («нулевой точки») в информационных системах управления производственными активами: инвентаризации, технического обслуживания и ремонта, управления целостностью, анализа рисков чрезвычайных ситуаций, экологического мониторинга и др.

Изоляционные покрытия магистральных трубопроводов

Противокоррозионные покрытия на подземных магистральных трубопроводах, должны обладать диэлектрическими свойствами, быть сплошными, водонепроницаемыми, механически прочными, термостойкими и эластичными.

Виды защитного покрытия делятся на 1) изоляционные полиэтиленовые покрытия заводского нанесения (полиэтилен порошковый для напыления или полиэтилен гранулированный для экструзии); 2) изоляционные покрытия трассового нанесения на основе полиэтилена (лента полиэтиленовая, дублированная), поливинилхлорида (лента поливинилхлоридная липкая), кремнийорганики (лента кремнийорганическая термостойкая) или битума (мастика битумно-резиновая). Также используются лакокрасочные материалы (эпоксидная краска).

Самыми распространенными являются покрытия на основе битумных мастик. Электрохимическая защита выполняется с помощью катодной поляризации путём подключения внешнего источника постоянного тока.

Прокладка трубопроводов

Согласно СНиП, магистральные трубопроводы следует прокладывать подземно. В качестве исключения при необходимости (переходы через естественные и искусственные препятствия) допускается прокладка трубопроводов по поверхности земли в насыпи или на опорах. Допускается совместная прокладка нефтепроводов (нефтепродуктопроводов) и газопроводов в одном техническом коридоре.

Выбор трассы трубопроводов должен производиться по критериям оптимальности, при этом в качестве таких критериев принимают затраты на сооружение, техобслуживание и ремонт трубопровода при эксплуатации, учитывая и затраты по обеспечению охраны окружающей среды. Кроме того, учитывается металлоёмкость, безопасность, заданное время строительства и наличие дорог.

Прокладка магистральных трубопроводов не допускается в населенных пунктах, сельскохозяйственных и промышленных предприятиях, на аэродромах и железнодорожных станциях, а также в пределах морских и речных портов и пристаней. Также не разрешается прокладка магистральных трубопроводов в тоннелях железных и автомобильных дорог, в тоннелях совместно с электрическими кабелями и кабелями связи и трубопроводами иного назначения. Также запрещена прокладка трубопроводов по мостам железных и автомобильных дорог. Помимо этого, не допускается прокладка трубопроводов в одной траншее с электрическими кабелями, кабелями связи и другими трубопроводами — исключение составляют кабели технологической связи данного трубопровода на подводных переходах и на переходах через железные и автомобильные дороги. Ещё одним исключением является прокладка газопроводов диаметром до 1000 мм и нефтепроводов (нефтепродуктопроводов) диаметром до 500 мм по несгораемым мостам автомобильных дорог отдельных категорий. При прокладке трубопроводов по таким мостам, где проложены ещё и кабели связи, требуется согласование с Министерством связи России.

Минимальное расстояние от оси подземных (или наземных в насыпи) трубопровода до населенных пунктов, отдельных сельскохозяйственных и промышленных предприятий, зданий и сооружений, а также иных инфраструктурных объектов, рассчитывается в зависимости от класса и диаметра трубопровода и составляет от 10 м (кабели междугородной связи и силовые электрокабели) до 3000 м (от нефтепроводов до водозаборов). Допустимые расстояния указаны в части 3 СНиП 2.05.06-85 (СП. 36. 13330. 2012 -актуализированная редакция)

Заглубление трубопроводов до верха трубы следует принимать не менее 0,8 метра при диаметре трубы менее 1000 мм, и 1 метр при диаметре 1000—1400 мм (также при прокладке трубы в песчаных барханах, на пахотных и орошаемых землях). При этом на болотах или торфяных грунтах, подлежащих осушению, глубина заглубления должна составлять не менее 1,1 метра (то же — при пересечении оросительных и осушительных каналов). В скальных грунтах и болотистой местности при отсутствии проезда транспортных средств глубина заглубления должна составлять не менее 0,6 м.

Трубы для магистральных трубопроводов

Материалом для труб магистральных трубопроводов является сталь. По способу изготовления трубы для магистральных трубопроводов делятся на бесшовные, электросварные прямошовные и сварные со спиральным швом. Трубы диаметром до 500 мм включительно изготавливаются из спокойных и полуспокойных углеродистых и низколегированных сталей. Трубы диаметром до 1020 мм изготавливаются из спокойных и полуспокойных низколегированных сталей. А при изготовлении труб диаметром до 1420 мм применяются низколегированные стали в термически или термомеханически упрочненном состоянии.

Сварное соединение труб должно быть равнопрочным основному металлу. При этом кривизна труб не должна быть больше, чем 1,5 мм на 1 м длины, а общая кривизна — не больше, чем 0,2 % длины трубы. Длина поставляемых заводом труб должна быть в пределах 10,5—11,6 м. В качестве материала для труб диаметром 1020 мм и более используется листовая и рулонная сталь, прошедшая 100%-ный контроль физическими неразрушающими методами (ультразвуком с последующей расшифровкой дефектных мест путём рентгеновского просвечивания).