Главная Архив номеров N-15 июнь 2007 Инвестиционный проект корпорации «КОРАБЛЕСТРОЕНИЕ» по созданию многофункциональных судов обеспечения безопасной эксплуатации мор�
 

Авторизация



Инвестиционный проект корпорации «КОРАБЛЕСТРОЕНИЕ» по созданию многофункциональных судов обеспечения безопасной эксплуатации мор� Печать

И.В. НИКОЛАЕВ, Генеральный директор ЗАО «Корпорация «Кораблестроение»; Р. Ц.ГУЛИЯНЦ, руководитель Инвестиционного проекта, к. т. н., с.н.с.,

Уникальная инициатива Корпорации «Кораблестроение» по созданию многофункциональных судов обеспечения безопасной эксплуатации морских магистральных газонефтепроводов, о которой сообщалось в «Оборонном заказе», №11 (декабрь 2006 г.), продолжает движение к реализации. Полезность таких проектов существенно выходит за рамки объявленных целей, поскольку они служат локомотивами развитию целого ряда наукоемких технологий и способствуют развитию широкой кооперации научных, проектных и производственных организаций. Важным шагом на пути реализации проекта станет сотрудничество Корпорации «Кораблестроение» с ЦНИИ имени академика А.Н. Крылова, который принимает участие в технико-экономическом обосновании освоения Штокмановского газоконденсатного месторождения. В этом спецвыпуске публикуется расширенная статья, дающая наиболее полное представление о проекте Корпорации.

Эксплуатация континентальных магистральных газопроводов (КМГ) производится в соответствии с концепцией обеспечения безопасной эксплуатации и продления срока службы действующих газопроводов, разработанной компанией ОАО «Газпром».
Исходные положения этой концепции базируются на том, что в условиях локального развития коррозионных процессов, напряженно-деформированного состояния и усталостных повреждений для обеспечения работоспособности газопровода необходимо восстановление несущей способности только на тех участках газопровода, где произошла потеря ресурса или его снижение до опасного уровня. Остальные участки периодически диагностируются, по результатам мониторинга выявляются дефекты, их опасность, разрабатываются программы профилактических и ремонтно-восстановительных работ, определяются безопасные режимы перекачки газа.
Концепция мониторинга морских магистральных газопроводов (ММГ) рассмотрена в статье [1] «Концепция мониторинга подводной трубопроводной транспортной системы углеводородов» в контексте «Единой программы создания целостной системы обеспечения нефтегазовых месторождений морскими технологиями и оборудованием для решения задач мониторинга (экологического, строительного, эксплуатационного, технологического), производства аварийно-спасательных работ...».
Отличия морских газопроводов обусловлены природными условиями морских акваторий: глубиной укладки, протяженностью, наличием дополнительных статических и динамических нагрузок от воздействия волн, течений и ледовых образований. Наибольшую опасность для ММГ в замерзающих морях представляют дрейфующие торосы и айсберги, которые достигают дна и внедряются в него, литодинамические процессы переформирования морского дна в прибойной зоне и нагрузки природного происхождения:
- гидродинамические, вызванные придонными течениями;
- сейсмические (сейсмические подвижки морского дна, гидродинамические нагрузки, вызванные сейсмическими возмущениями).
При размещении трубопровода на неровном дне возможно образование свободных пролетов большой протяженности, что создает предпосылки для возникновения колебательных процессов даже в условиях сравнительно низких показателей скорости придонного течения. Опыт эксплуатации подводных трубопроводов показывает, что наличие даже небольшого зазора, не превышающего 0,1D (D - диаметр трубопровода), может приводить к появлению интенсивных колебаний, сопровождающихся ударами трубопровода о грунт.
Несущая способность трубопровода в период эксплуатации проверяется с учетом как предела текучести, так и предела прочности материала труб. Анализ усталости выполняется для всех участков трубопровода, которые могут быть подвержены циклическим нагрузкам. Предусматриваются проверки на смятие трубы под влиянием внешнего давления, осевой силы, изгиба и кручения или комбинаций этих нагрузок, а также на лавинное распространение смятия [8]. Выполнение условий прочности и устойчивости во время эксплуатации включает:
- проверку уровня кольцевых напряжений под действием внутреннего и наружного давления и изгиба (местное смятие);
- оценку продольных и (или) эквивалентных напряжений;
- определение предельно допустимых накопленных пластических деформаций;
- оценку деформации поперечного сечения (овализация);
- расчет на усталость;
- проверку условий лавинного смятия (местной потери устойчивости);
- расчет на общую потерю устойчивости трубопровода;
- проверку устойчивости трубопровода на морском дне;
- расчет на ударные нагрузки;
- оценку сейсмостойкости трубопровода.
Основные положения концепции обеспечения безопасности и продления срока службы КМТ [2] распространяются на морские газопроводы с учетом дополнений, вызванных спецификой эксплуатации морских газопроводов:
- дефекты любого происхождения должны быть выявлены средствами внутритрубной и наружной диагностики и устранены при проведении ремонта до того, как получат опасное развитие;
- значения параметров внешних (литодинамических, гидродинамических и сейсмических) воздействий на газопровод должны быть, определены и учтены при мониторинге технического состояния газопровода;
- по данным о параметрах дефектов пораженных участков ММГ, а также по данным о параметрах гидродинамических и сейсмических воздействий и их распределении по длине трубопровода на основе расчетов на прочность должна быть произведена оценка опасности дефектов;
- на основе данных об опасности дефектов, особенностях их распределения по длине пораженных участков трубопровода должны разрабатываться программы ремонта, назначаться безопасные режимы эксплуатации;
- ремонт должен проводиться без вывода газопровода из эксплуатации, с использованием эффективных технологий, восстанавливающих прочность и долговечность отремонтированных участков на период не менее 30 лет;
- диагностика и мониторинг должны выполняться на протяжении всего жизненного цикла трубопровода с определенной периодичностью.
Компанией ОАО «Газпром» был взят курс на создание системы, реализующей концепцию обеспечения безопасной эксплуатации магистральных газопроводов.
Применительно к ММГ оценка технического состояния, выработка рекомендаций по составу профилактических и ремонтно-восстановительных работ с целью продления ресурса ММГ наиболее полно осуществляется судовыми средствами диагностики и мониторинга технического состояния трубопроводов [3].
Функциональная схема оценки технического состояния ММГ приведена на рис. 1.

Целесообразно, чтобы такое судно также обеспечивало: контроль экологической безопасности, взаимного влияния окружающей среды и газопровода и производство профилактических и ремонтно-восстановительных работ первой очереди, что соответствует современным мировым тенденциям по унификации при создании судов аналогичного назначения.
Учитывая уязвимость экосистемы Баренцева моря и тот факт, что газопровод относится к экологически опасным объектам в экологический мониторинг включается мониторинг морских вод, донных осадков и биоты.
ЗАО «Корпорация «Кораблестроение» разработано техническое предложение по созданию судов обеспечения безопасности ММГ (СОБ ММГ) при их эксплуатации применительно к Балтийскому и Штокмановскому проектам газопроводов [4].
НА СОБ ММГ ВОЗЛАГАЕТСЯ РЕШЕНИЕ СЛЕДУЮЩИХ ЗАДАЧ:
- диагностика и мониторинг технического состояния ММГ;
- производственно-экологический мониторинг морской среды по трассе газопровода;
- выполнение профилактических и ремонтно-восстановительных работ первой очереди.
В ОБЕСПЕЧЕНИЕ ВЫПОЛНЕНИЯ ВОЗЛОЖЕННЫХ НА СОБ ММГ
ЗАДАЧ СУДНО ОСНАЩАЕТСЯ:
- стационарными средствами наружной диагностики;
- буксируемыми средствами наружной диагностики;
- средствами досмотра и наружной диагностики, установленными на телеуправляемых необитаемых подводных аппаратах;
- средствами наружной диагностики на малых глубинах залегания (менее 30 м) трубопровода, размещаемыми на катере;
- экспертной системой анализа и обработки данных диагностического контроля; выполнения расчетов на прочность, долговечность и надежность; оценки ресурса; разработки плана мероприятий и программы профилактических и ремонтно-восстановительных работ;
- средствами производственного экологического мониторинга (ПЭМ);
- системами производства и жизнеобеспечения водолазных работ;
- оборудованием и материалами для производства профилактических и ремонтно-восстановительных работ первой очереди.
СБОР ДИАГНОСТИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ ИМЕЕТ ЦЕЛЬЮ:
- определять плановое и высотное положение трубопровода в абсолютных координатах по данным GPS и подводной навигации;
- обнаруживать и измерять подвижки грунта, направления и скорости придонных течений;
- обнаруживать и измерять провисы трубопровода;
- обнаруживать обнажения и наносы на трубопровод;
- определять положение трубопровода относительно грунта (подвижки трубопровода);
- обнаруживать и идентифицировать посторонние предметы по трассе прокладки трубопровода;
- стратифицировать донные слои грунта;
- проверять состояние утяжеляющего покрытия;
- обнаруживать коррозию, наличие деформаций и механических повреждений трубопровода;
- обнаруживать утечки транспортируемого продукта и определять размеры течи;
- обнаруживать и оценивать параметры вибрации трубопровода;
- оценивать величину коррозийного повреждения наружных стенок трубопровода, остаточную толщину стенок и скорость процессов коррозии;
При этом важная роль отводится: средствам наружной диагностики (СНД) интегрированным в специализированный судовой гидроакустический комплекс (СГАК) и СНД телеуправляемых подводных аппаратов (ТНПА).
В состав СГАК СНД входят акустические модули (АМ):
1. Гидролокатор секторного (кругового) обзора (ОБО).
2. Многолучевой эхолот, интегрированный с гидролокатором бокового обзора и интерферометром (БО-НЧ).
3. Профилограф вертикального действия с линейным и параметрическим излучателем (ПР).
4. Измеритель скорости звука (ИСЗ).
5. Модуль бокового обзора в области средних частот (БО-СЧ).
6. Модуль бокового обзора в области верхних частот (БО-ВЧ).
7. Измеритель глубины под килем буксируемого тела (ИГ).
8. Течеискатель (ТИ) [5, 6].
9. Определитель уровня вибрации (ОУВ).
10. Стационарная система обнаружения подводных диверсантов.
11. Система позиционирования судна по маякам ответчикам (ПМО).
В состав СГАК СНД также включаются аппаратура и программное обеспечение для формирования трехмерного отображения водной среды, обработки и отображения информации о трубопроводе, рельефе дна, стратификации грунта.
Создание СГАК СНД связывается с разработкой гидроакустических технологий освещения подводной обстановки, обеспечивающих с высокой разрешающей способностью, обзор водной среды, трехмерную съемку донного рельефа и стратификацию донных осадков, глубокое зондирование осадочного слоя, определение планового и высотного положений ММГ, провисов, оголений и подвижек трубопровода.
Научно-технический и производственный потенциал ОАО «Концерн «Океанприбор» (г. Санкт-Петербург) и НИИ Приборостроения им. В.В. Тихомирова (г. Москва), подтвержденный созданием аналогичных гидроакустических средств: гидролокаторов бокового и секторного обзора «Крильон» (1978), «Лотос» (1982), «Палтус» (1986), «Кетмень» (1995), интерферометра «Съемка» (2004), профилографа ПГ-300М (2004), мобильного гидролокационного комплекса «Гидра» (2004) обеспечит разработку и оснащение СОБ ММГ СГАК СНД имеющим характеристики соответствующие мировому уровню.
Решение задач диагностики, выполнение сюрвейерских, инспекционных, сервисных, профилактических и ремонтно-восстановительных работ также обеспечивается ТНПА - привязными и автономными.
ТНПА широко представлены на мировом рынке фирмами: Oceaneering, MacArtney A/S, Guildline Instruments и др. В РФ также ведутся работы по созданию инспекционных и рабочих ПА.
К наиболее известным разработчикам отечественных привязных телеуправляемых необитаемых подводных аппаратов можно отнести НИИ СМ МГТУ им. Н. Баумана (г. Москва), ЦНИИ «Гидроприбор» (г. Санкт-Петербург), НИПИ «Океангеофизики» (г. Геленджик), ДВПИ им. В. Куйбышева (КБ «Дальнее») - г. Владивосток, ООО ИЦ «Глубина» (г. Москва), МП «ПАП» (г. Москва) и др. (рис. 2).

Для проведения инспекционных работ на подводных участках трубопроводов применяются НПА, решающие следующие задачи:
- определение пространственного положения трубопроводов;
- детальный осмотр трасс подводных трубопроводов;
- обнаружения наносов;
- получения детального рельефа участков морского дна под прокладку трубопроводов;
- определение незакрепленных зон и повреждений;
- детальный осмотр, видеозапись и фотографирование их внешнего состояния;
- измерение потенциала катодной защиты трубопроводов;
- измерение геофизических параметров водной среды в районе прокладки трубопроводов.
Для проведения диагностических работ СОБ ММГ оснащается НПА, которые должны:
- определять положение трубопровода относительно грунта (подвижки трубопровода);
- определять положение трубопровода в абсолютных координатах по данным GPS и подводной навигации;
- обнаруживать и измерять провисы;
- обнаруживать обнажения трубопровода (толщину засыпки);
- осматривать рельеф дна по сторонам трубопровода;
- обнаруживать посторонние предметы (камни);
- проверять состояние утяжеляющего покрытия;
- обнаруживать повреждения трубопровода и соединений, коррозию;
- оценивать величину коррозийного повреждения наружных стенок трубопровода, остаточную толщину стенок и скорость процессов коррозии;
- оценивать состояние катодной антикоррозионной защиты;
- обнаруживать утечки транспортируемых веществ (газ, топливо и др.);
- обнаруживать наличие механических повреждений и течи продукта.

ФГУДП «НИПИокеангеофизика» [7] разработан и изготовлен ТПА RT-1000RLI (рис. 3). ТПА RT-1000RLI оснащен следующим оборудованием:
- тремя видеокамерами на поворотных устройствах;
- шестью движителями;
- гидролокатором кругового обзора фирмы TRITECH модель SEAKING;
- манипулятором гидравлическим HYDRO-LEK модель HLK-4;
- сканирующим профилографом фирмы ТRITЕСН модель ST-1800 Вт;
- системой освещения из шести светильников общей мощностью около 1800 Вт;
- ультразвуковым измерителем толщины металла CYGNUS;
- контактным измерителем потенциала катодной защиты фирмы Buckleys модель UCP 1A;
- CTD - зондом фирмы Smart-Sensor.
ЗАО «Корпорация «Кораблестроение» объединила научно-технический потенциал специалистов предприятий судостроительной промышленности: ЦМКБ «Алмаз», ЦКБ «Айсберг», СПМБМ «Малахит», ОАО «Концерн «Океанприбор», ГНПП «Севморгео» и разработала аванпроект СОБ ММГ применительно к Штокмановскому и Балтийскому проектам газопроводов. Ниже приводятся основные данные СОБ ММГ на примере Штокмановского проекта.
ОСНОВНЫЕ ДАННЫЕ ПО СОБ ММГ ДЛЯ ШТОКМАНОВСКОГО ПРОЕКТА
ПО АРХИТЕКТУРНО-КОНСТРУКТИВНОМУ ТИПУ СОБ ММГ
- однопалубное судно с баком, наклонным форштевнем, транцевой кормой, со средней надстройкой и средним расположением энергетической установки, с двумя кормовыми винто-рулевыми колонками и двумя носовыми подруливающими устройствами (ПУ).
Судно может быть использовано в любых районах Мирового океана, в том числе в арктических морях в летнее время. В части остойчивости и непотопляемости, и ледовых усилий корпуса судно проектируется в соответствии с требованиями Российского Морского Регистра судоходства на ледовый класс ЛУ5.
Полное водоизмещение судна 4000 т при длине, ширине, осадке судна по КВЛ соответственно 93,66х16,0х4,5 м. Запасы топлива обеспечивают СОБ ММГ дальность плавания экономическим ходом 12 узл. Не менее 8000 миль и выполнение работ по назначению в пределах 60-суточной автономности.
Главная энергетическая установка (ГЭУ) выбрана дизель-электрической, обеспечивает скорость хода судна до 15 узлов и скорость хода при мониторинге ММГ 4,0 узл.
Экипаж судна составляет 60 человек, экспедиционный состав составляет до 40 человек. Экипаж и экспедиционный состав размещаются в блок-каютах, одноместных, двухместных и четырехместных каютах.
Средства штурманского вооружения обеспечивают навигационную безопасность плавания и решения задач кораблевождения, выдачи информационных сигналов в систему управления техническими средствами динамического позиционирования.
Средства радиосвязи обеспечивают надежную двухстороннюю связь с судами и береговыми радиостанциями. Предусмотрена станция космической связи. Для обеспечения приема оповещений о бедствии в Глобальной Морской системе Связи при бедствии (ГМССБ) и безопасности мореплавания, а также для взаимодействия со спасательными судами и авиацией на судне предусматривается состав радиооборудования для плавания в морских районах А1+А2+А3+А4.
Для обеспечения безопасности плавания и освещения ближней надводной обстановки на судне предусмотрена установка комплекта современного радиотехнического вооружения.
Для обеспечения освещения подводной обстановки предусмотрена установка на судне гидроакустических систем дальнего и ближнего действий, а также станции гидроакустической связи.
На СОБ ММГ предусмотрена возможность эпизодического приема вертолета типа Ка-27 без его дозаправки. Для управления взлетом и посадкой вертолета предусмотрен пост управления (ПУП).
СПЕЦИАЛЬНОЕ ВООРУЖЕНИЕ, УСТРОЙСТВА, СРЕДСТВА СОБ ММГ
Для обеспечения выполнения задач по основному назначению на СОБ ММГ предусмотрены следующие специальные средства и устройства:
- автономный необитаемый аппарат (АНПА) и буксируемый необитаемый аппарат (БНПА), размещаемые в ангаре подводных аппаратов, со спускоподъемными устройствами шахтного типа, обеспечивающими выпуск и прием аппаратов, а также буксировку БНПА при волнении моря до 5 баллов включительно;
- специальное глубоководное оборудование для проведения экологического мониторинга, комплекс жестких нормобарических скафандров HardSuit для выполнения ремонтно-восстановительных работ первой очереди, размещаемые в трюме и двух контейнерах (размерами 20 и 40 футов), устанавливаемых на верхней палубе в районе ангара необитаемых подводных аппаратов;
- спуско-подъемное устройство в виде П-образной рамы г/п не менее 10 т (грузопродъемность может быть увеличена при необходимости периодической работы с обитаемым подводным аппаратом (ОПА)), обеспечивающее работу при волнении моря 2-3 балла;
- кормовой рабочей палубы площадью 320 м2 для перевозки груза массой до 200 т;
- краны электрогидравлические грузоподъемностью по 5 т со складывающимися стрелами и вылетом стрел 14 м и 12 м, лебедки грузовые, кабельные, тросовые;
- пять лабораторий для обработки полученных данных экспедиционным составом.
Для обеспечения наблюдения в нижней полусфере предусматривается размещение на судне гидроакустического комплекса в составе: гидроакустического параметрического профилографа, многолучевого эхолота, гидролокатора бокового обзора и интерферометра, станции обнаружения маломерных объектов.
Опыт проектирования и строительства судов данного класса позволяет реализовать проект СОБ ММГ на отечественном оборудовании, на уровне, обеспечивающем конкурентоспособность на зарубежном рынке.
УЧАСТНИКИ РАЗРАБОТКИ ИНВЕСТИЦИОННОГО ПРОЕКТА
ПО СОЗДАНИЮ СОБ ММГ:
ФГУП «ЦМКБ «Алмаз», ФГУП «Северное ПКБ», ФГУП «ЦНИИ им. акад. А.Н. Крылова», ОАО «ЦКБ Айсберг», ФГУП «СПМБМ «Малахит», ОАО «Концерн «Океанприбор», ФГУП «ГКБ «Связь», ФГУП ГНЦ «ЦНИИ «Электроприбор», ФГУ НПП «Севморгео», ФГУП «ЦНИИ «Гидроприбор», ОАО «НТП «Нави-Далс», ФГУ ГП «Южморгеология», ООО «Подводгазэнергосервис», ФГУП «40 ГНИИ» Минобороны России, ФГУП «ГНИНГИ» Минобороны России, ФГУП «51 ЦКТИС» Минобороны России, Военно-Морская Академия им. Н.Г. Кузнецова, ФГУП «1 ЦНИИ» Минобороны России, Военно-Морской Инженерный Институт, Санкт-Петербургский Государственный Морской Технический Университет, Военно-Медицинская Академия им. С.М. Кирова, Военно-Космическая Академия им. А.Ф. Можайского, Государственная Морская Академия им. С.О. Макарова.
На разработку Инвестиционного проекта СОБ ММГ ЗАО «Корпорация «Кораблестроение» израсходовано 51, 5 млн. руб.
Литература:
1. Гулиянц Р.Ц., Комарицын А.А., Корякин Ю.А., Тарасюк Ю.Ф., Хребтов А.А. «Концепция мониторинга подводной трубопроводной транспортной системы углеводородов». - СПб.: ООО «Издательство «Мор Вест», журнал «Морской вестник» № 1 (9), 2004 г., с. 62-65.
2. Безопасность России. «Правовые, социально-экономические и научно-технические аспекты». Безопасность трубопроводного транспорта. - М.: МГФ «Знание», 2002 г., 750 с.
3. Басарыгин М.Ю., Басарыгин Ю.М., Булатов А.И. Строительство и эксплуатация морских нефтяных и газовых скважин: в 4-х тт. - Краснодар: ООО «Просвещение-Юг», 2003 г., том 4, книга 2, с. 122-126.
4. ЗАО «Корпорация «Кораблестроения». «Суда обеспечения безопасности морских магистральных газопроводов (СОБ ММГ) при их эксплуатации применительно к Штокмановскому и Балтийскому проектам». Санкт-Петербург, 2005 г.
5. Гулиянц Р.Ц., Каришнев Н.С., Усов В.В., Шейнман Л.Е. «Способ определения места и размеров течи в трубопроводе и устройство для его реализации». Патент на изобретение № 2221230. Приоритет от 21 сентября 2001 г.
6. Алексеев Б.Н., Войтасик Л.Д., Гулиянц Р.Ц., Каришнев Н.С., Холодева Н.А. «Судовой буксируемый определитель утечек продукта в подводных трубопроводных системах транспортировки углеводородов». ФГУП «ЦНИИ «Морфизприбор», Санкт-Петербург. Доклад на Международной конференции «Нефть и газ Арктического шельфа 2004». Мурманск, 17-19 ноября 2004 г.
7. Применение телеуправляемых подводных аппаратов для мониторинга подводных трубопроводов. Доклад ФГУД
П «НИПИокеангеофизика», г. Геленджик, 2005 г.
8. Мансуров М.Н., Черний В.П. Методы расчета морских трубопроводов на прочность и устойчивость. Журнал «Газовая промышленность» № 2, 2005 г.

 
Разработка сайтов