Обзор методов минимизации теплового воздействия на подводный трубопровод

УДК 621.391.814.22:65.053:692.4.074.2

ОБЗОР МЕТОДОВ МИНИМИЗАЦИИ ТЕПЛОВОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ПОДВОДНЫЙ ТРУБОПРОВОД

Л.В.Муравьева 1,

СГТУ имени Гагарина Ю. А 1

Морские месторождения нефти и газа находятся в глубоководных местах, необходимы подводные трубопроводы, работающие в условиях высоких температур и давлений. Подводное трубопроводы в большей степени подвержены перемещениям(смещениям) в боковом, и в осевом направлениях за счет нагрузок, создаваемыми высокими температурами и давлениями. Целью данной статьи является рассмотрение феномена перемещений трубопровода, температурные деформации трубопровода и оптимизация теплового расширения  трубопровода.

Ключевые слова: (волочение) трубопровода, компенсация деформаций, анализ напряжений, подводный трубопровод

OVERVIEW METHOD OF THERMAL MINIMIZATION OF THE SUBSEA PIPELINE 

l. V. Muravieva1

Saratov state technical University named after Gagarin Yu. A 1 

Offshore oil and gas fields are located in deep water, underwater pipelines are needed, operating at high temperatures and pressures. Underwater pipelines are more susceptible to displacement (displacement) in the lateral and axial directions due to the loads created by high temperatures and pressures. The purpose of this article is to consider the phenomenon of pipeline displacements, pipeline temperature deformations and optimization of thermal expansion of the pipeline.

Ключевые слова: pipeline walking, deformation compensation, stress analysis, subsea pipeline 

Трубопроводы, эксплуатируемые при высоких температурах или внутреннее давление должны рассчитываться на восприятие продольного расширения. Надземный трубопроводы обычно включают элементы, компенсирующие  продольное тепловой расширение, петли достаточной длины и гибкости. Подземный трубопроводы на суше  включает определенные анкеры, для контроля движения трубопровода на концах и изгибах. Петли и якоря не выполняются в подводных операциях из-за метода, используемого для укладки подводных трубопроводов.

Подводные трубопроводы  изготавливаются из одного сегмента на борту судна и прокладывают виде сосуда [1]. Каждый сегмент трубопровода добавляется в морской трубопровод при строительстве. При укладке сосуд двигает вперед, то есть  трубопровод наращивается по нисходящему пути к морскому дну. Пролет трубы между судном кормовая часть и морское дно, как правило, поддерживаются стрингером, прикрепленным к кормовой и осевой части судна и продольное  напряжение передается трубе. Передача этих напряжений до включения трубопровода и его расширения превышает пределы упругих напряжений в обычном контуре расширения. Типичное расширение петли происходит при укладке трубы с баржи при использовании натяжных машин или стрингеров[2].

Распределение теплового расширения осложняется тем, что подводные трубопроводы на мелководье, укладываются (сминают) в морское дно для обеспечения устойчивости и защиты от повреждения рыболовными снастями и якорями. Установка подводных якорей для управления продольное расширение на концах трубы часто не экономично.  Сдерживание расширения, приводит к  увеличению продольной сжимающие силы в трубе.

Большее  продольное сжимающее усилие, которое трубопровод, проложенный в траншее, выдерживает без потери устойчивости, зависит от свойства трубы, ее начальной конфигурации и ограничений движения, обеспечиваемых окружающим грунтом.

При высокой температуре трубопроводы испытывают осевое смещение по всей длине трубопровода за несколько циклов запуска/выключения, который описывается как смещение трубопроводу". При проектировании трубопровода контролируются меры по снижению накопленных потерь. В течение срока службы трубопроводной системы можно увидеть высоких изменения затрат на установку, связанные со смягчением последствий. Важно отметить, что перемещения(волочение) является потенциальной проблемой в будущем.

Обычно укладка подводного трубопровода и метод разработки траншеи выполняется по высоте отклонения трубы^[1]. Если вес трубы плюс грунта засыпки меньше, чем подъемная сила, вызванная сжимающими силами в трубе, труба поднимет вверх. Труба образует изгиб, расположенный на высокой точке в плоскости от дна траншеи. Это потеря устойчивости. Она может быть причина отказа трубопровода^[2].