директ пайп что это
Директ пайп что это
Ключевые слова: ГОРИЗОНТАЛЬНО НАПРАВЛЕННОЕ БУРЕНИЕ; МИКРОТОННЕЛИРОВАНИЕ; ПРОДАВЛИВАНИЕ ТРУБОПРОВОДА; БЕСТРАНШЕЙНАЯ ПРОКЛАДКА ТРУБОПРОВОДА; HERRENKNECHT; HORIZONTAL DIRECTIONAL DRILLING; MICROTUNNELING; PIPELINE DRIVING; TRENCHLESS PIPELAYING; HERRENKNECHT.
Введение
На сегодняшний день для бестраншейной прокладки нефтегазопроводов через естественные и искусственные преграды применяются различные методы и оборудование. Важным этапом является сравнение имеющихся технологий и определение наиболее подходящей с точки зрения безопасности процесса, скорости работ и энергетических затрат, а также целесообразности применения данной технологии в текущих условиях.
Во время использования бестраншейных методов прокладки нефтегазопроводов работа в ограниченном пространстве требует эффективного и качественного контроля и оценки как со стороны исполнителей, так и со стороны проектировщиков. Необходимо тщательно подходить к решению каждой проблемы, например, при возникновении проблемы обхождения препятствий на пути линии прокладки трубопровода.
До настоящего времени среди методов бестраншейной прокладки нефтегазопроводов активно применялись технологии ГНБ и микротоннелирование, однако немецкая компания Herrenknecht разработала свою одноэтапную технологию Direct Pipe, являющуюся комбинацией этих двух методов. Таким образом данная технология позволяет решать новые масштабные задачи и выполнять работы на более качественном уровне [1].
Горизонтально направленное бурение
Технология ГНБ позволяет прокладывать нефтегазопроводы через естественные и искусственные преграды с заданными параметрами, используя непрерывный контроль процесса бурения и корректировку трассы в процессе строительства.
Бестраншейная прокладка трубопровода включает в себя три этапа, схематичное отображение которых, представлено на рисунке 1:
Рисунок 1 – Схема бестраншейной прокладки трубопровода через естественную преграду методом ГНБ [4]
Метод ГНБ до недавнего времени находил широкое применение в качестве альтернативы традиционному траншейному методу, однако, невозможность применения ГНБ повсеместно заставило специалистов искать иные способы бестраншейной прокладки трубопроводов. ГНБ не может осуществляться в монолитных скальных породах, либо в грунтах, с высокой концентрацией валунов, также ограниченный изгиб буровых штанг для ГНБ не дает возможность выполнять короткие и неглубокие корректировки в направлении скважины (до 5 м) [4, 6].
Метод микротоннелирования
Одним из современных методов бестраншейной прокладки нефтегазопроводов является микротоннелирование – технология, не требующая выполнения работ открытым способом, что, как и методом ГНБ, сводит к минимуму воздействие на окружающую среду, транспортные системы и системы жизнеобеспечения. Данный метод отличается высокой степенью точности строительства и позволяет осуществлять прокладку трубопроводов почти в любых условиях.
Сущность технологии микротоннелирования заключается в том, что прокладка труб в грунте осуществляется проходческой машиной – щитом. Поступательное движение машины обеспечивается за счет мощной домкратной станции, установленной в шахте на глубине, необходимой для прокладки трубопровода. Домкратная станция передает толкающее усилие к щиту через колонну железобетонных труб, которая наращивается по мере продвижения вперед. Во время подготовительного периода производится строительство двух шахт — стартовой и приемной, что представлено на рисунке 2 [2, 3, 7].
Рисунок 2 – Схема прокладки трубопровода методом микротоннелирования [7]
Главным недостатком данной технологии, побудившей специалистов искать иной метод бестраншейной прокладки нефтегазопроводов, является протяженность трубопровода, длина которого с применением специальных промежуточных домкратных станций достигает до 450 м, как показывает практика, часто требуется более протяженная трасса [7].
Технология Direct pipe
Современный метод бестраншейной прокладки стальных трубопроводов большого диаметра Direct Pipe представляет собой одноэтапную операцию, во время которой рабочее пространство требуется только вблизи стартового котлована (рисунок 3а).
Плеть труб (рисунок 3в), которая заранее сваривается, испытывается и выкладывается на стройплощадке, продавливается в грунт в один этап, что позволяет прокладывать трубопроводы на большие дистанции за короткое время. Разработка грунта ведется дистанционно управляемой микротоннелепроходческой установкой также, как и при обычной прокладке трубопровода методом продавливания. Управляющие и транспортные линии располагаются внутри рабочей трубы на специальных колесных рамах, которые обеспечивают быстрый монтаж и демонтаж. Во время процесса бурения разработанный режущим инструментом грунт на забое транспортируется системой гидротранспорта на сепарационную установку. Грунт обрабатывается (выносится шлам), а затем направляется обратно к рабочему органу. Контроль скорости проходки, местоположение и величина давления грунта на груди забоя ведется ежесекундно, при необходимости каждый параметр может корректироваться. Необходимое усилие для продавливания трубопровода в грунт достигается за счет специального доталкивателя, который располагается в непосредственной близости от точки входа буровой установки на поверхности или в приямке (рисунок 3б). Руководство всего процесса проходки происходит в кабине управления, которая располагается вблизи стартового приямка.
а)
б)
в)
Рисунок 3 – Принципиальная схема расположения оборудования на стройплощадке при работе методом Direct Pipe с установленным на поверхности Доталкивателем труб HK750PT: а) стартовый приямок, б) доталкиватель труб НК750РТ; в) плеть труб.
Технология Direct pipe в сравнении с аналогичными методами ГНБ и микротоннелированием имеет ряд преимуществ:
Выбор предпочтительной технологии
Преимущества и недостатки трех бестраншейных методов прокладки стальных трубопроводов представлены в таблице 1.
Таблица 1 – Сравнительная таблица методов DirectPipe, Микротоннелирования и ГНБ [8]
Прокладка трубопровода МЕТОДом DIRECT PIPE.
Технология DirectPipe ® сочетает в себе, все преимущества микротоннелирования и Горизонтально-направленного бурения. Прокладку трубопровода, можно осуществить в один этап путем одновременных процессов формирования скважины и продавливания плети трубопровода в формируемую скважину. Технический возможно прокладывать трубопроводы длиной более 1500 метров.
Скважина формируется бурением, с помощью тоннелепроходческих щитов AVN-800,-1000,-1200, удалением насосами разбуриваемой породы через транспортные коммуникации, размещенные внутри щита и трубопровода. Формирование скважины бурением и продавливание трубопровода синхронизированы между собой.
Бурение породы осуществляется режущими головками 3 типов, в зависимости от геологического строения и категории грунтов (пески, глины, известняки, гравий, скальные породы), вода и буровой раствор подаются в забой по питающим коммуникациям, размещенным внутри щита и трубопровода.
Вода и буровой раствор на основе бентонита служит для размыва породы, удаления разбуренной породы и заполнения за трубного пространства.
Затрубное пространство в скважине заполнено раствором бентонита, который обеспечивает смазку и снижает трение при продавливании.
При износе режущих органов есть возможность замены режущего инструмента, путем извлечения щита и трубопровода обратным ходом с помощью доталкивателя и последующей прокладки трубопровода по той же траектории.
Доталкиватель и микротоннелепроходческая установка
Обратное извлечение возможно при наличии дистанции, позволяющей разместить извлекаемую плеть трубопровода без расстыковки.
В стесненных условиях, при ограниченной дистанции размещения плети трубопровода есть возможность работать коротким секциями трубопровода, сваривая короткие секции во время проходки и продавливания.
По окончании проходки щит выходит на заданную отметку (поверхность земли, котлован), производится расстыковка щита и трубопровода, из трубопровода извлекаются питающие и транспортные коммуникации, демонтируются рельсовые пути, по которым перемещается, в случае необходимости ремонта, рабочий персонал.
Данная технология позволяет безопасно работать со всеми типами изоляции (полиэтилен, полипропилен, стеклопластик, эпоксидное покрытие, бетонное покрытие), толщина изоляционного покрытия определяется проектом.
Следует отметить, что два основных компонента оборудования тоннеле проходческая машина AVN, используемая при микротоннелировании и доталкиватель труб, используемый при ННБ (наклонно-направленном бурении) стоят на вооружении специализированных предприятий, что позволяет компаниям, после незначительной модернизации расширить свои технологические возможности и реализовывать разные методы строительства подводных переходов (ННБ, микротоннелирование и Direct Pipe).
Сферы применения технологии Direct Pipe
Подводные переходы через реки и каналы, выходы в море, переходы через холмы и горы, переходы под археологическими и особо охраняемыми территориями, авто и железнодорожными путями в осложненных геологических условиях, при которых применение технологии ННБ ограничено из-за дистанции проходки, диаметра трубопровода или когда применение технологии микротоннелирования ограничивается сроками строительства, сложными условиями логистики поставки железо-бетонных труб, стоимостными показателями.
Диаметры трубопроводов: от 30”/762mm до 60”/1520mm.
Протяженность проходки: зависит от диаметра, геологии, возможности замены режущего инструмента «обратным ходом» или в промежуточных котлованах и др.
Рекорд проходки: 1930 м (трубопровод 48” с установкой AVN1000).
Основные преимущества Direct Pipe
Установка трубопровода в один этап
Минимизация геологических рисков
Возможность разделения на несколько секций труб
Минимизированные экологические риски
Уменьшенный диаметр скважины
Односторонние пространственные требования для морского водовыпусков и береговых подходов
Простые котлованы входа и выхода
Direct Pipe®
Технология Direct Pipe
За годы реализации проектов Direct Pipe мы приобрели не только опыт, квалификацию персонала в управлении рисками и все необходимое сверхточное оборудование, но и доверие субъектов отрасли.
Описание технологии
Технология Direct Pipe ® сочетает в себе все преимущества микротоннелирования и Наклонно-направленного бурения. Прокладку трубопровода можно осуществить в один этап путем одновременных процессов формирования скважины и продавливания плети трубопровода в формируемую скважину. Это позволяет быстро и экономично прокладывать трубопроводы длиной более 1500 метров.
Скважина формируется бурением, с помощью тоннелепроходческих щитов AVN-800,-1000,-1200, удалением насосами разбуриваемой породы через транспортные коммуникации, размещенные внутри щита и трубопровода. Формирование скважины бурением и продавливание трубопровода синхронизированы между собой.
Бурение породы осуществляется режущими головками 3 типов, в зависимости от геологического строения и категории грунтов (пески, глины, известняки, гравий, скальные породы), вода и буровой раствор подаются в забой по питающим коммуникациям, размещенным внутри щита и трубопровода.
Вода и буровой раствор на основе бентонита служит для размыва породы, удаления разбуренной породы и заполнения за трубного пространства. Затрубное пространство в скважине заполнено раствором бентонита, который обеспечивает смазку и снижает трение при продавливании.
При износе режущих органов есть возможность замены режущего инструмента, путем извлечения щита и трубопровода обратным ходом с помощью доталкивателя и последующей прокладки трубопровода по той же траектории.
Обратное извлечение возможно при наличии дистанции, позволяющей разместить извлекаемую плеть трубопровода без расстыковки.
В стесненных условиях, при ограниченной дистанции размещения плети трубопровода есть возможность работать коротким секциями трубопровода, сваривая короткие секции во время проходки и продавливания.
По окончании проходки щит выходит на заданную отметку (поверхность земли, котлован), производится расстыковка щита и трубопровода, из трубопровода извлекаются питающие и транспортные коммуникации, демонтируются рельсовые пути, по которым перемещается, в случае необходимости ремонта, рабочий персонал.
Данная технология позволяет безопасно работать со всеми типами изоляции (полиэтилен, полипропилен, стеклопластик, эпоксидное покрытие, бетонное покрытие), толщина изоляционного покрытия определяется проектом.
Следует отметить, что два основных компонента оборудования тоннеле проходческая машина AVN, используемая при микротоннелировании и доталкиватель труб, используемый при ННБ (наклонно-направленном бурении) стоят на вооружении специализированных предприятий, что позволяет компаниям, после незначительной модернизации расширить свои технологические возможности и реализовывать разные методы строительства подводных переходов (ННБ, микротоннелирование и Direct Pipe).
Дополнительная информация
Сферы применения технологии Direct Pipe
Основные преимущества Direct Pipe
Блог о ГНБ и бестраншейных технологиях
Метод Direct Pipe от компании БелТрубопроводстрой
Метод Direct Pipe (прямая труба) и тоннелепроходческий комплекс AVN2000AB производителя компании Herrenknecht был использован компанией БелТрубопроводстрой для достижения успешного прокладывания трубопровода на Дунайской переправе.
Метод прямой трубы Herrenknecht, который сочетает в себе преимущества микротоннелирования и технологии ГНБ, был использован для прокладки трубопровода длиной 1409 м на реке Дунай в Сербии.
Технология интересна тем, что за один шаг одновременно с скважиной прокладывается и сборный трубопровод, обеспечивая быструю и очень экономичную установку трубопроводов.
Кроме того, занимаемая площадь оборудования в точках запуска и приема значительно меньше при использовании Direct Pipe® по сравнению с другими методами.
Поскольку вся инфраструктура рабочей площадки расположена на одной стороне переправы, и машина извлекается со дна моря или дна озера после достижения запланированного расстояния, этот метод идеально подходит для речных проектов.
Тоннелепроходческий комплекс AVN2000AB:
Внешний диаметр щита 2425/3025мм
Внешний диаметр трубы 2400/3000мм
Внутренний диаметр трубы 2000/2400мм
Direct pipe
Технология Direct Pipe компании Herrenknecht сочетает свойства микротоннелирования и ГНБ. Она позволяет выйти на новый технологический уровень и безупречно выполнять сложные задачи.
Технология Direct Pipe
Микротоннелепроходческая установка на дистанционном управлении присоединяется к сваренному и испытанному трубопроводу по аналогии с обычным методом продавливания труб. Управляющие и транспортные линии находятся внутри рабочей тумбы на колесных рамах, которые помогают быстро провести монтаж и демонтаж.
Усилие для бурения создает доталкиватель труб. Он располагается рядом с точкой входа буровой установки на поверхности или в приямке.
Во время бурения разработанный на забое грунт транспортируется на поверхность. Затем специальная сепарационная установка обрабатывает его и возвращает к рабочему органу. Управляют установкой и рабочей частью так же, как при продавливании труб. Специалисты руководят процессом из кабины управления рядом со стартовым приямком.
Преимущества Direct Pipe
Технология обладает рядом преимуществ:
Бестраншейную прокладку нужно согласовывать в контрольных и надзорных органах по минимуму. При проходке не повреждаются дорожные покрытия, газоны и насаждения. Нет причин беспокоиться и об исторически значимых местах: при прокладке коммуникаций окружающая среда и ландшафт не повреждаются.
Помимо этого, бестраншейная прокладка проводится в любых технических и геологических условиях. Благодаря современному оборудованию специалисты работают максимально быстро.