способ прокладки и эксплуатации трубопроводов

область техники изобретение относится к способам транспортировки и переработки нефти и газа, прокладки и обслуживания нефтегазовых трубопроводов, технике прокладки и обслуживания нефтегазовых трубопроводов, в частности к способам прокладки и обслуживания нефтегазовых трубопроводов высокого давления и диаметра больших объемов нефти и газа для магистральной перекачки и транспортировки нефти и газа на большие расстояния.

на современном этапе развития нефте- и газодобычи существует потребность в способах прокладки трубопровода, имеющих малые экономические затраты на прокладку и эксплуатацию трубопроводов, способных к реализации больших магистральных трубопроводов, например, трубопроводов по транспортировке нефти и газа на межконтинентальные расстояния.

предшествующий уровень техники известен способ прокладки трубопроводов, включающий технологические операции проектирования, предмонтажной подготовки земляной основы трассы, строительство наземной, подземной, надводной, подводной и воздушной основ трассы, строительство и прокладку трубопровода, тепло- и баро-компенсационных (компрессорных) сооружений на трассе трубопровода, установку опор, транспортную доставку отдельных готовых труб на трассу прокладки и сварку трубопровода из отдельных готовых металлических труб, испытание и сдачу трубопровода в эксплуатацию, а также ремонтно-эксплуатационные операции, (в. и. кудинов. основы нефтегазопромыслового дела. изд-во: институт компьютерных исследований, удмуртский университет, 2005.). указанный

заменяющий лист (правило 26)

способ не позволяет экономно расходовать материалы и ресурсы на прокладку трубопроводов, в частности, данный способ требует доставки на большие расстояния металлических труб и их сварки.

5 наиболее близким к предложенному является способ прокладки трубопроводов, включающий сооружение цилиндрического трубопровода в открытой в своей верхней части траншее, выполненного на основе отрезка гибкой трубчатой заготовки, в исходном состоянии являющейся плоско сложенной наподобие пожарного рукава при отсутствии в нем воды, ю выполненной с возможностью принятия круглой формы в своем поперечном сечении, но не расширяемой в радиальном направлении под действием внутреннего давления, возникающего в результате ее накачки воздухом, и стенка которой содержит волокнистую основу, охватывающую ее внутреннюю герметизирующую оболочку, при этом размещают отрезок

15 заготовки в непосредственной близости от траншеи; пропитывают волокнистую основу, снабженную оплеткой из перекрещивающихся волокон, препятствующей радиальному расширению стенки заготовки, когда заготовке придают круглую в поперечном сечении форму, отверждаемой в результате термического воздействия смолой непосредственно на месте сооружения

20 трубопровода, причем отрезок заготовки покрывают трубчатой защитной оболочкой после пропитки ее основы отверждаемой смолой и перед укладкой этой заготовки в траншею; укладывают отрезок плоско сложенной заготовки в траншею в направлении сверху вниз; накачивают отрезок заготовки пневматическими средствами после перекрытия его концов для придания ему

25 цилиндрической формы; производят отверждение смолы путем нагрева электрическими сопротивлениями, встроенными в волокнистую основу, причем эти операции производят непрерывно (RU 2248491 C2, F16L 1/038, 01.03.2000).

указанный способ обеспечивает прокладку трубопроводов и зо транспортировку, но не позволяет экономно расходовать ресурсы.

задачей изобретения является упрощение и удешевление способа

заменяющий лист (правило 26)

прокладки трубопроводов для транспортировки углеводородных ископаемых, в частности нефти и газа, из труднодоступных и удаленных мест их добычи на буровых скважинах путем изготовления трубопроводов из материала добываемого углеродного ископаемого материала, в частности нефти или

5 газа, непосредственно в месте прокладки трубопровода с помощью мобильного мини-завода по переработке нефтегазовых продуктов, за счет исключения затрат времени и денежных средств на доставку секций трубопровода к месту его прокладки.

другой задачей изобретения является существенное повышение ιо экологичности строительства магистральных трубопроводов за счет исключения необходимости подвоза секций трубопровода по бездорожью, связанного с неизбежным и невосполнимым разрушением почв и нарушением условий обитания животных. для чего способ также включает строительство и использование специально для этого

15 предназначенных железнодорожной и автомобильной магистрали, используемых впоследствии при ремонте и обслуживании трубопровода по перекачке нефтегазовых продуктов.

предложенное изобретение направлено на устранение недостатков известных способов прокладки и обслуживания

20 трубопроводов для транспортировки углеводородов.

раскрытие изобретения

поставленная задача решается тем, что в предлагаемом способе прокладки и эксплуатации трубопроводов:

25 подготавливают земляную основу трассы, прокладывают трубопровод, строят тепло- и барокомпенсационные сооружения, проводят испытание, сдачу трубопровода в эксплуатацию и транспортировку нефти и газа по трубопроводу, переработку нефти в пластмассу, в горюче-смазочные и асфальтово-битумные материалы на мобильном нефтеперерабатывающем зо мини-заводе, производят литье под давлением пластмассовых изделий через экструдер, проводят строительство железной и автомобильной дорог,

заменяющий лист (правило 26)

контроль прочности пластмассы, удаление и замену аварийных участков трубопровода, осуществляют проведение регламентных и оперативных ремонтных работ, при этом закрывают герметично выходное отверстие начального участка трубопровода, изготовленного из пластмассы, мобильным поршнем со штоком, имеющем Z - образную форму, соединенным одним своим концом с мобильным поршнем, а другим своим концом закрепленным на железнодорожной платформе, имеющей возможность передвигаться в направлении, параллельном направлению прокладки трубопровода, на расстоянии от него, соответствующем размеру Z-образного мобильного штока, при этом создают в трубопроводе давление, достаточное для транспортировки нефти или газа по начальному участку трубопроводу от его начала до мобильного поршня, формируют в мобильном поршне дозировочное отверстие, устанавливают на железнодорожные платформы того же железнодорожного состава, в который входит железнодорожная платформа, на которой установлен шток мобильного поршня, мобильный нефтеперерабатывающий мини-завод, соединенный через мобильный поршень с дозировочным отверстием герметичным каналом связи с встроенным в него клапаном, при этом канал связи имеет Z - образную форму, аналогичную форме Z - образного мобильного штока мобильного поршня, создают в начальном участке нефтепровода избыточное давление, достаточное, для поступления нефти или газа из трубопровода через клапан в герметичном канале связи в мобильный нефтеперерабатывающий мини-завод, осуществляют непрерывное изготовление гранулированной пластмассы, горюче-смазочных и асфальтово-битумных материалов на мобильном нефтеперерабатывающем мини-заводе из нефти или газа, поступающих из начальной части нефтепровода, устанавливают на железнодорожную платформу, входящую в железнодорожный состав, при этом мобильный экструдер цилиндрической формы в сечении и Z - образной формы, выходное отверстие сопла которого имеет фронтальную форму поперечного разреза трубопровода и герметично соединено скользящим соединением с выходным отверстием начального участка трубопровода, между выходным отверстием

заменяющий лист (правило 26)

начального участка трубопровода и тем структурным отделением мобильного нефтеперерабатывающего завода, на котором изготавливается гранулированная пластмасса, так, что герметичный канал связи между начальным участком трубопровода и мобильным нефтеперерабатывающим мини-заводом, предназначенный для движения нефти из трубопровода в мобильный нефтеперерабатывающий мини-завод, проходит через внутреннюю полость мобильного экструдера, свободную от пластмассы, формируют запасы строительных материалов и сегментов железной дороги, устанавливают строительную технику для строительства железной и автомобильной дорог на железнодорожных платформах железнодорожного состава, перерабатывают нефть или газ в гранулированную пластмассу, горюче-смазочные и асфальтобитумные материалы, строят продолжение железной и автомобильной дороги в направлении, параллельном направлению прокладки трубопровода, используя имеющиеся в железнодорожном составе запасы материалов и технику, плавят в экструдере гранулированную пластмассу, поступающую из мобильного нефтеперерабатывающего завода, подают её под давлением через сопло экструдера на кромку выходного отверстия трубопровода, охлаждают расплавленную пластмассу в выходной части экструдера, передвигают железнодорожный состав в направлении, параллельном направлению прокладки трубопровода, используя произведенные на мобильной нефтеперерабатывающем мини-заводе горючесмазочные материалы, восстанавливают запасы строительных материалов, используя построенные дороги, повторяют эти действия, прокладывая трубопровод от его начала до места конечного пункта в направлении, параллельном проложенным железной и автомобильных дорог, на расстоянии от железной дороги, соответствующем размерам Z-образных штока мобильного поршня и мобильного экструдера, устанавливают на железнодорожную платформу, входящую в железнодорожный состав, мобильный измеритель для контроля прочности трубопровода, мобильный нож для удаления аварийных участков, мобильный сварщик для сварки цилиндрического шва пластмассовых трубопроводов и мобильный

заменяющий лист (правило 26)

корректировщик для корректировки профиля трубопровода, периодически контролируют с помощью мобильного измерителя прочность трубопровода, объезжая его на железнодорожном составе вдоль всей трассы трубопровода, подводят железнодорожный состав к месту трубопровода с первым

5 удаленным аварийным участком, удаляют участки трубопровода с предаварийным состоянием с помощью мобильного ножа, прокладывают трубопровод от места начала удаленного аварийного участка до места его окончания, где корректируют с помощью мобильного корректировщика профиль исправного участка трубопровода для стыковки восстановленного и ю исправного частей, сваривают кромку выходного отверстия проложенного участка трубопровода с кромкой ближайшего входного отверстия исправного участка трубопровода с помощью мобильного сварщика, повторяют эти действия для всех удаленных участков до истечения срока обслуживания трубопровода.

15 предпочтительно, в предлагаемом способе прокладки и эксплуатации трубопроводов прокладывают несколько параллельных трубопроводов для увеличения их общей пропускной способности.

указанный способ позволяет экономить значительные материальные и денежные ресурсы при прокладке и эксплуатации трубопроводов путем

20 применения операций по переработке добываемого нефтегазового сырья для изготовления и одновременной прокладки трубопровода, в частности, трубопровода высокого давления и большого диаметра, а также предотвратить экологические загрязнения при эксплуатации нефтегазовых трубопроводов.

25

краткое описание чертежей

на фиг. 1 показана принципиальная схема (общий вид) устройства для осуществления начального этапа способа; на фиг. 2 иллюстрируется принципиальная схема (общий вид) зо устройства для осуществления второго этапа способа; на фиг. 3 иллюстрируется принципиальная схема (общий вид)

заменяющий лист (правило 26)

устройства для осуществления третьего этапа способа; на фиг. 4 иллюстрируется принципиальная схема (общий вид) устройства для осуществления четвертого этапа способа;

пример осуществления изобретения

сущность способа заключается в том, что:

как показано на фиг. 1, в дополнение к основным способам транспортировки нефти и газа, в которых начальный и конечный пункты транспортировки фиксированы в пространстве, конечный пункт транспортировки является мобильным, т.е. перемещается в пространстве с помощью мобильного поршня и прикрепленного к нему Z — образного штока, в свою очередь прикрепленного к подвижной железнодорожной платформе, движущейся параллельно проектному направлению прокладки трубопровода.

как показано на фиг. 2, в дополнение к основным способам переработки нефти и газа, в которых сырье перерабатывается на стационарных нефтеперерабатывающих заводах, нефтеперерабатывающий мини - завод устанавливается на подвижные железнодорожные платформы, движущиеся параллельно проектному направлению прокладки трубопровода, и связывают его с выходным отверстием начального участка трубопровода через отверстие в мобильном поршне Z — образным герметичным каналом связи с установленным в нем клапаном.

производительность такого завода должна быть достаточной для обеспечения заданной скорости укладки трубопровода и, по существу, не должна превышать тех объемов гранулированной пластмассы, горюче- смазочных и асфальтобитумных материалов в единицу времени, которые необходимы для изготовления в ту же единицу времени заданной погонной длины трубопровода. например, для прокладки со скоростью 1 км в сутки трубопровода с общей массовой плотностью 100 кг на погонный метр потребуется мобильный нефтехимический мини завод по изготовлению гранулированной пластмассы мощностью 100 тонн в сутки. для движения такого завода на тепловозной тяге и строительства сопутствующего

заменяющий лист (правило 26)

трубопроводу железнодорожного полотна потребуется расход дизельного топлива порядка 10 тонн в сутки, машинного масла 10 тонн в сутки, асфальтобитумной продукции для подъездных дорог - 100 тонн в сутки. примером производства нефтеперерабатывающих мини-заводов является

5 производство малотоннажной установки для переработки нефти Hпу-8 на миасском машиностроительном заводе челябинской области (www.mmz.ru) производительностью 8 000 - 10 000 тонн в год;

как показано на фиг. 3, в дополнение к основным способам прокладки трубопровода, в которых транспортируют на трассу отдельные готовые ю металлические трубы и сваривают из них трубопровод, устанавливают на железнодорожную платформу, входящую в железнодорожный состав, используемый в способе переработки нефти, экструдер (далее мобильный экструдер) цилиндрической формы в сечении и Z-образной формы в плане, выходное отверстие сопла которого имеет фронтальную форму поперечного

15 разреза трубопровода и герметично соединено скользящим соединением с выходным отверстием начального участка трубопровода. мобильный экструдер устанавливают между выходным отверстием начального участка трубопровода и тем структурным отделением мобильного нефтеперерабатывающего мини-завода, на котором изготавливается

20 гранулированная пластмасса, так, что герметичный канал связи между начальным участком трубопровода и мобильным нефтеперерабатывающим мини - заводом, предназначенный для передвижения нефти из трубопровода в мобильный нефтеперерабатывающий мини-завод, проходит через внутреннюю полость мобильного экструдера, свободную от пластмассы. с

25 помощью мобильного экструдера, передвигая железнодорожный состав в направлении, параллельном проектному направлению прокладки трубопровода, используя произведенные на мобильной нефтеперерабатывающем мини-заводе горюче-смазочные материалы и восстанавливая запасы строительных материалов, используя построенные зо дороги, прокладывают трубопровод от его начала до места конечного пункта в направлении, параллельном проложенным железной и автомобильной

заменяющий лист (правило 26)

дорогам, на расстоянии от железной дороги, равном длине вертикального отрезка Z-образов штока мобильного поршня и мобильного экструдера.

в дополнение к основным способам увеличения пропускной способности трубопровода, в которых прокладывают несколько параллельных

5 трубопроводов, используют способ прокладки трубопровода для прокладки каждого трубопровода из множества трубопроводов малого диаметра и низкого давления (с уменьшением диаметра трубопровода при постоянном давлении насосной станции по перекачке нефти давление в трубопроводе падает, т.к. оно складывается из веса нефти, находящейся в трубопроводе, и ю давления насосной станции по перекачке нефти), суммарные диаметр и давление в которых обеспечивает необходимую пропускную способность и надежность трубопровода.

как показано на фиг. 4, в дополнение к основным способам обслуживания трубопровода, в которых осуществляют контроль прочности

15 пластмассы, удаление аварийных участков трубопровода, проведение регламентных и оперативных ремонтных работ, осуществляют плановые периодические и оперативные измерительные и ремонтно-восстановительные работы на отдельных участках трассы трубопровода с помощью оборудования, использовавшегося ранее для прокладки трубопровода и

20 оставляемого на отдельных участках трассы трубопровода после его прокладки для проведения дальнейших ремонтно-восстановительных работ. при этом используется гидравлическое оборудование для поддержки и корректировки направления трубопровода, позволяющее использовать мобильный экструдер в обычном режиме, а также оборудование для сварки

25 окончательного шва на ремонтном участке трубопровода и мобильное оборудование для измерения прочности пластмассового трубопровода, устанавливаемое на одну из железнодорожных платформ.

предлагаемый способ позволяет получить значительные техническо- экономические результаты в повышении качества работ, уменьшении затрат зо на их осуществление и в повышении экологической чистоты на трассе трубопровода, в силу отсутствуя в нем необходимости доставки готовых труб,

заменяющий лист (правило 26)

горюче-смазочных и асфальтобитумных материалов на трассу прокладки трубопровода, существующую при использовании ближайших аналогов предлагаемого способа. при этом качество трубопровода повышается в результате отсутствия в нем металлических труб, подверженных внутренней и внешней коррозии, стыков и швов, неизбежных при использовании ближайшего аналога, а уменьшение всех видов затрат - в результате отсутствия необходимости транспортных работ по доставке готовых труб в место прокладки трубопровода. экологическая чистота трассы трубопровода во время и после его прокладки обеспечивается за счет мобильности средств ремонтно-восстановительных работ и развития транспортной инфраструктуры в процессе прокладки трубопровода на всем его протяжении. это обеспечивает повышение сроков эксплуатации трубопроводов, проложенных по предлагаемому способу, по сравнению со сроками эксплуатации трубопроводов, проложенных по ближайшим аналогам. сведения, подтверждающие возможность осуществления (реализации) изобретения.

все операции с материальными объектами в формуле изобретения и в описании являются осуществимыми, промышленно применимыми и отличаются от ближайших аналогов только решениями, реализация которых не представляет практических трудностей.

эти действия создают максимально благоприятную экологическую обстановку в зоне прокладки трубопровода как во время строительства, так и в дальнейшем при эксплуатации и ремонтно-восстановительных работах, что является важнейшим сведением, достаточным для подтверждения возможности осуществления изобретения. действительно, минимальное действие на природу, которое оказывает в данном случае строительство и эксплуатация трубопровода, является вообще основным принципом реализации всех физических процессов, широко известное в физике как принцип наименьшего действия, утверждающий, что из всех возможных траекторий движения реализуется только та траектория, которой соответствует наименьшее действие во внешнем поле, т.е. на природу [2]. в

заменяющий лист (правило 26)

силу того, что осуществление любого технологического проекта, в том числе и способа прокладки трубопроводов, является траекторией движения некоторой системы материальных объектов во времени от начального момента времени до конечного момента времени, в частности от момента закладки трубопровода до момента окончания его эксплуатации во внешнем поле физических взаимодействий с внешней средой, которой является природа, осуществление любого технологического проекта можно представить как движение некоторой материальной системы в пространстве и времени. физическим принципом реализации траектории движения таких систем материальных тел является принцип наименьшего действия, который показал свою истинность практически во всех механических, электромагнитных и квантовых системах [2], [3], [4]. поэтому этот принцип используется при определении реализуемости проектов большинства физико- технических систем и может использоваться для определения реализуемости способа прокладки трубопроводов, несмотря на то, что движение таких материальных систем осуществляется с участием человека, отчего принцип наименьшего действия принимает глубоко экологический смысл.

согласно данному принципу реальной является та траектория, которая имеет минимальное действие в окружающем ее внешнем поле, т.е. в окружающей ее природе, что и имеет место в предлагаемом изобретении. действительно, в природе не могут быть реализованы действия, отличающиеся от минимальных действий на природу, хотя оказать действие на природу, отличное от минимального человечество в состоянии на некоторое время, по истечении которого природа возвращается в свое исходное состояние, проявляя свою способность к самосохранению в силу того, что потенциальная энергия природы всегда направлена против любого кинетического движения материальных тел. именно поэтому для того, чтобы реализация не была прекращена природой раньше заданного срока, необходимо и достаточно оказывать наименьшее действие на природу при попытках реализации любых проектов и, в частности при реализации способа

заменяющий лист (правило 26)

прокладки трубопроводов. доказательство достаточности средств реализации предлагаемого способа состоит по существу в доказательстве того, что любое изменение действий по реализации предлагаемого способа прокладки трубопроводов приведет к большему действию на природу, чем суммарное действие предлагаемой последовательности действий. так, если заменить первое действие на любое другое, например, доставку нефти и газа на транспортных средствах от других месторождений, то это приведет к дополнительному разрушающему действию на природу отходов от средств транспортировки. если заменить второе, третье или четвертое действия на любое другое, то это будет равносильно, например, изготовлению труб на стационарном нефтехимическом заводе и транспортировке готовых труб к месту прокладки трубопровода, что также приведет к дополнительному разрушающему действию на природу. таким образом, предлагаемая последовательность действий над материальными объектами является необходимой и достаточной для реализации изобретения.

используемые же в настоящее время способы прокладки трубопроводов оказывают на природу гораздо большее влияние, чем минимально возможное. поэтому заданный срок эксплуатации трубопроводов, проложенных существующими способами весьма ограничен. известен значительный экологический ущерб, наносимый существующими трубопроводами в местах утечки нефти или газа, связанный с трудностями и определения места утечки и доставки в это место ремонтно- восстановительной техники. при этом размеры экологического ущерба столь значительны, что из землепользования на многие годы исключаются обширные земельные области. так в россии из-за утечек ежегодно теряются и загрязняют окружающую среду от 10 до 20 миллионов тонн нефти и от 6 до 50 миллиардов кубических метров газа. масштаб утечек составляет от 3 до 7 % от общего количества добываемой нефти. в основном, аварии на нефтепроводах происходят по причине износа труб (более 1/3 нефтепроводов имеют возраст более 30 лет), из-за внутренней коррозии (внутрипромысловые

заменяющий лист (правило 26)

нефтепроводы) и из-за внешней коррозии (магистральные нефтепроводы). на внутрипромысловых нефтепроводах 42 % труб служат менее 5 лет из-за внутренней коррозии. в результате сокращения утечек до уровня мирового стандарта можно сохранить до 24 миллиардов кубометров газа (по произведённым расчётам) [5].

в конечном итоге это неизбежно приведет к пересмотру технологии прокладки и эксплуатации трубопроводов и исключению из эксплуатации трубопроводов, построенных по существующей технологии в силу их экологической вредности. это и будет проявлением реакции природы на действия большие, чем минимально возможные, в результате которой реализация существующих технологий прокладки трубопроводов будет ограничена 100 -150 годами. это вытекает из данных внутритрубной диагностики, не учитывающих того, что внутритрубная диагностика пока не в состоянии решить многие из проблем, связанных с эксплуатацией магистральных трубопроводов [6]:

табл. 1. зависимость доли дефектных труб от срока их службы, %

действительно, учитывая, что после 30 лет эксплуатации с использованием ремонтно-восстановительных работ 35,3 % труб имеют дефекты, приходим к выводу, что ориентировочно через 100-150 лет (по оптимистической оценке!) все трубопроводы придут в 100 % непригодность.

в этой связи, очевидно, что сроки эксплуатации трубопроводов, проложенных по предлагаемому способу, будут значительно превосходить сроки эксплуатации трубопроводов, проложенных по существующим способам.

заменяющий лист (правило 26)

специалисту в данной области техники должно быть очевидно, что в настоящем изобретении возможны разнообразные модификации и изменения. соответственно, предполагается, что настоящее изобретение охватывает указанные модификации и изменения, а также их эквиваленты, без 5 отступления от сущности и объема изобретения, раскрытого в прилагаемой формуле изобретения. литература:

1. в. и. кудинов. основы нефтегазопромыслового дела. изд-во: институт компьютерных исследований, удмуртский университет, 2005. ю 2. л.д. ландау, е.м. лифшиц, механика, 1988 г., M., наука.

3. л.д. ландау, е.м. лифшиц, теория поля, 1988 г., M., наука.

4. л.д. ландау, е.м. лифшиц, квантовая механика. нерелятивистская теория, 1989г., M., наука.

5. O.ю. таргулян, «Teмныe страницы черного зoлoтa», апрель 2002 г 15 (http://www.greenpeace.org/russia/ш/press/reports/29731 ).

6. о. иванцов, д т. н., «Kaк продлить "жизнь" трубопроводных cиcтeм», «Heфть Poccии», X° ю, октябрь 2000 г. (http://www.oilru.com/nr/77/700/ ).

заменяющий лист (правило 26)