Обоснование теории и технологии строительства глубоководных трубопроводов в условиях шельфа Вьетнама

Для освоения морских нефтянных и газовых месторождений, необходимо построить также морские нефтегазовые сооружения (МНГС) как подводные трубопроводы, причалы, подводные комплексы и различные платформы для бурения, добычи, сбора, подготовки и транспорта нефти и газа.

На шельфе Вьетнама уже 30 лет эксплуатируются морские месторождения как «Белый Тигр», «Дракон», «Большой Медведь», «Черный Лев», «Желтый Лев» и др. На этих месторождениях построены различные МНГС на глубинах 50 — 120 м. В ближайщее время морские месторождения «Лан Тау», «Лан До», «Хай Тхань», «Бунга Кеква» и др. будут введены в эксплуатацию. Это связано с строительством новых морских внутрипромысловых и магистральных трубопроводов, а также платформ. Кроме этого, различными зарубежными компаниями (в том числе Российскими) в тесном содружестве с Петровьетнамом будут выполнены поисково-разведочные работы в глубоководных районах.

Укладку морских трубопроводов на шельфе Вьетнама осуществляют различными способами:

— протаскивание трубопровода по дну моря;

— укладка погружением с поверхности моря;

— опускание трубопровода с опор;

— укладка трубопроводов с трубоукладочных барж без натяжения, с натяжением, со стингером и без него.

Анализ этих способов показывает что, все они применимы для укладки на малых и средних глубинах. На больших глубинах для укладки морских внутрипромысловых и магистральтных трубопроводов используется J-метод. В будущем на шельфе Вьетнама актуальной для освоения месторождений на глубоководных акваториях станет проблема укладки морских трубопроводов в сложных метеорологических и гидрологических условиях.

В связи с этим особую важность и актуальность приобретает разработка методов расчёта напряжённо-деформированного состояния трубопровода при укладке J-методом, обеспечивающего управление процессом укладки трубопроводов в зависимости от глубины моря и скорости трубоукладочного судна.

Главной целью диссертации является разработка методов расчёта напряжённо-деформированного состояния трубопровода при укладке J-методом в случае вертикального опускания трубы, а также при любом угле наклона оси трубопровода по отношению к поверхности моря, расчёта устойчивости стенки трубопровода и расчёта на переменные воздействия волн, течений и судовой качки.

Поставленная цель достигается решением следующих задач:

Обоснована технология строительства глубоководных трубопроводов, укладываемых J-методом с учётом природных воздействий (волн, течений, ветра, судовой качки);

Выполнен вероятностный расчёт параметров волн;

Разработан метод расчёта напряжённого состояния трубопровода при укладке J-методом в случае вертикального опускания трубы;

Разработан метод расчёта напряжённого состояния трубопровода при укладке J-методом в случае любого угла наклона оси трубопровода;

Разработан метод расчёта устойчивости стенки трубопровода при укладке J-методом;

Разработан метод расчёта прочности стояков и трубопроводов, укладываемых J-методом, на переменные воздействия волн, течений и судовой качки.

На защиту выносятся:

— Метод расчёта напряжённого состояния трубопровода при укладке J-методом в случае вертикального опускания трубы;

— Метод расчёта напряжённого состояния трубопровода при укладке J-методом в случае любого угла наклона оси трубопровода, который также позволяет определить конфигурацию и напряжённо-деформированное состояние трубопровода;

— Метод расчёта устойчивости стенки трубопровода при укладке J-методом;

— Метод расчёта прочности трубопроводов, укладываемых J-методом, на переменные воздействия волн, течений и судовой качки.

Научная новизна диссертационной работы:

Разработанный метод расчёта напряжённого состояния трубопровода при укладке J-методом в случае вертикального опускания трубы позволяет определить конфигурацию, изгибающие моменты, поперечные силы в различных сечениях трубопровода.

Разработан метод расчёта напряжённого состояния трубопровода при укладке J-методом для любого угла наклона оси трубопровода. Это позволяет определить пространственное положение трубопровода, углы поворота сечений, а также изгибающие моменты, поперечные силы в различных сечениях трубопровода.

Разработан метод расчёта устойчивости стенки трубопровода при укладке J-методом на внешнее давление воды.

Разработан метод расчёта прочности стояков и трубопроводов, укладываемых J-методом, на переменные воздействия волн, течения и судовой качки.

Практическая ценность:

1. Разработанные в диссертации методы расчёта параметров трубопровода и технология укладки J-методом позволяют обеспечить безаварийную укладку трубопроводов на больших глубинах, а также контролировать и управлять процессом строительства трубопровода на этих глубинах.

2. Материалы исследований используются в учебном процессе для обучения студентов по специальности «Морские нефтегазовые сооружения» .

Апробация результатов работы:

Основные результаты диссертации докладывались на международной научно-технической конференции «Нефть, газ Арктики-' в июне 2006 года и на 7-й научно-технической конфереции «Актуальные проблемы состояния и развития нефтегазового комплекса России» в январе 2007 года. Автором опубликовано 3 статьи по теме диссертации в различных научно-технических журналах, в том числе и включённые в список ВАК для обязательной публикации. Материалы диссертации используются в работах, выполняемых в корпорации «Петровьетнам» .

Общие выводы и рекомендации по диссертации.

1. Разработан метод расчёта напряжённого состояния трубопровода при укладке J-методом в случае вертикального опускания трубы, который позволяет определить конфигурацию и напряжённо-деформированное состояние трубопровода.

2. Разработан метода расчёта напряжённого состояния трубопровода при укладке J-методом в случае любого угла наклона оси трубопровода, который также позволяет определить конфигурацию и напряжённо-деформированное состояние трубопровода.

3. Показано, что расчёты напряжённого состояния трубопроводов, укладываемых на больших глубинах зависят не только от глубины укладки, но и от воздействия волн и течений, имеющих вероятностный характер.

4. Разработан расчёт устойчивости стенки трубопровода при укладке J-методом, позволяющий определить необходимые толщины стенки труб, а также условия предотвращения лавинного смятия трубопровода.

5. Разработан расчёт трубопроводов, укладываемых J-методом, и стояков на переменные воздействия волн, течений и судовой качки, позволяющие определить колебания трубопровода при укладке и его напряжённо-деформированное состояние, что даёт возможность обеспечить безаварийную укладку трубопровода.

Принятые сокращения.

БК — блок — кондукторов.

КС — компрессорная станция.

МНГС — морское нефтегазовое сооружение.

МСП — морская стационарная платформа.

М/Р — месторождение.

НДС — наряжённо-деформированное состояние.

ПБУ — погружная буровая установка.

ППБУ — полугружная буровая установка.

ППД — поддержание пластового давления.

СПБУ — самоподьёмная буровая установка.

УБН — установка безпричального налива.

УБНХ — установка безпричального налива с хранилищем.

ЦТ — центр тяжести.

ЦТП — центральная технологическая платформа.

ЭВМ — персональный компьютер

PLEM — pipeline and manifold.