Сооружение морских трубопроводов

     Газовая промышленность является одной из ведущих  отраслей Российской экономики. Доходы от экспорта газа составляют значительную часть общих валютных поступлений. Повышение эффективности работы газовой отрасли является важной государственной задачей, от решения которой зависит выполнение многих государственных программ. Строительство новых газопроводов – одно из направлений совершенствования работы газовой отрасли. В последнее время широкое развитие получило строительство газопроводов по морскому дну.

     Строительство газопроводов по дну моря сопряжено с определенным риском. Одним из факторов риска является наличие мин, оставшихся со времен второй и первой мировых войн. Опыт разминирования последних лет показывает, что многие из этих боеприпасов до сих пор представляют реальную опасность.

     Кафедра защиты населений и территорий на военное время Военно-инженерной академии разработала методические подходы к оценке опасности участков газопроводов, проходящих через морские акватории.

     Для количественной оценки минной опасности  используются следующие исходные данные: диаметр трубопровода, толщина стенки трубопровода, толщина бетонного  слоя, тип и толщина антикоррозионного  покрытия, характеристика грунта, способ укладки трубопровода, максимальная глубина на участке, координаты минных полей, наименование мин, которые могут  встречаться в различных районах  постановки мин и остаточная плотность  минирования. Для визуальной оценки минной опасности на карту наносится  трасса газопровода, а затем обозначаются минные поля, через которые она проходит. Это позволяет сделать предварительный вывод о том, какие участки могут быть отнесены к наиболее опасным.

     Далее трасса трубопровода разбивается на участки со схожими характеристиками, с выявлением их показателей. Сложность  работы обуславливается тем, что  в районах минных постановок встречаются  мины времен первой и второй мировых  войн, оснащенные взрывателями различных  типов и имеющие различную  массу взрывчатого вещества. Поэтому  на первом этапе необходимо произвести сбор данных и анализ характеристик  различных типов мин, а также  рассчитать количество мин, взрыв которых мог бы привести к повреждению трубопровода. Для решения этой задачи определяется избыточное давление во фронте ударной волны способное привести к разрушению трубопровода при заданной толщине стенки, диаметре трубы, заданной глубине и других показателях, характеризующих прочность газопровода.

     Как показывают расчеты, степень прочности  определяется в первую очередь толщиной стенки трубы и способом ее укладки.

     Наиболее  уязвимыми являются участки трубопровода, которые проходят по поверхности  дна, без заглубления.        

     На  основе анализа различных видов  боеприпасов в зависимости от типов взрывателей приводятся внешние  факторы воздействия которые  могут привести к взрыву мин в каждом конкретном районе и виды хозяйственной деятельности, осуществление которой может угрожать подрывом морских боеприпасов. Вырабатываются общие рекомендации по разминированию с учетом опыта последних лет.

     Далее будет приведен анализ внешних факторов, которые необходимо рассчитывать при  расчете вероятностей несанкционированного подрыва мин.

     Таким образом, накопленный в Военно-инженерной академии опыт по применению зарядов  конденсированных взрывчатых веществ, определению параметров ударных  волн в различных средах, в том  числе и в воде, определения  внутренних усилий в конструкциях сооружений при действии взрывных нагрузок позволяет успешно определять вероятности разрушения трубопроводов, проходящих через морские акватории с минной опасностью.

6. Экология.                                                                                                                                                                  6.1. Принципы обеспечения экологической безопасности при сооружении и эксплуатации нефтегазовых объектов.

                  Сложная техническая система трубопроводного транспорта характеризуется повышенной ответственностью, особенностями антропогенного воздействия на природную среду. Это связанно с технологией транспортировки природного газа, нефти, конструктивными решениями линейной части и наземных сооружений трубопроводов.

     Прежде  всего магистральные трубопроводы имеют огромную протяженность, они  пересекают практически все природно-климатические регионы. На всей территории России рассредоточены искусственно созданные трубопроводные сооружения, которые находятся в сложном взаимодействии с окружающей средой. Как правило, взаимовлияние трубопроводных комплексов и природной среды носит негативный характер. Отсюда и основная задача: с одной стороны, свести к минимуму техногенные воздействия в период строительства и эксплуатации трубопроводов, с другой, ослабить отрицательное влияние природных компонентов на надежность и безопасность трубопроводных объектов.

     Поэтому при изыскании трасс, проектирование трубопроводных систем особое внимание следует уделять вопросам геоэкологии, в том числе с привлечением данных дистанционного зондирования Земли; аэрокосмического спектрозонального изображения местности.

     Магистральный трубопровод можно рассматривать  как встроенный в природную среду  чужеродный элемент, с чем связана  более высокая степень его  уязвимости для агрессивных воздействий  природной среды по сравнению  с другими техническими объектами. В общем случае система «магистральный трубопровод – природная среда» характеризуется сложным набором прямых и обратных связей, проявляющихся во взаиморазрушающих процессах, значительно снижающих надежность магистралей.

     Важно найти пути наименьшего взаимного  влияния: техногенного – на окружающую природу со стороны сооружения и природных катаклизмов на трубопровод. Современные магистральные газопроводы диаметром до 1400 мм с рабочим давлением до 10 МПа представляют собой по существу взрывопожароопасный сосуд протяженностью в тысячи километров, разрушение которого связано с крупномасштабными экологическими потерями, в первую очередь, из-за механических и термических повреждений природного ландшафта.

     Статистический  анализ отказов, происходящих на строящихся и действующих магистральных  газопроводах, показал следующее: из всей совокупности отказов на газопроводах при испытаниях и эксплуатации произошло около 10% отказов со значительным экологическим ущербом. При этом наибольшей экологической опасностью обладают трубопроводы большого диаметра 1000 – 1400 мм. Среднегодовые потери продукта, обусловившие загрязнение окружающей среды, составили по газопроводам – 43,2 млн куб. м. Характерной особенностью техногенного воздействия газопровода на окружающую среду является наличие термического влияния, связанного с возгоранием газа, а также значительное нарушение целостности почвенно-растительного покрова. Радиус термического воздействия, определяющий зону полного поражения окружающего растительного покрова в очаге отказа, составляет от 30 до 600 м, а котлован, образующийся в момент аварии газопровода, достигает максимальных размеров до 106*56*12 м. По своему характеру техногенное воздействие на все компоненты природы является комплексным, поскольку оно затрагивает биохимические процессы, происходящие в атмосфере, земле и водоемах. Так, загрязнение атмосферы обусловлено сжиганием попутного газа на факелах, продуктов деятельности компрессорных станций, выбросом газопродуктов в результате аварий и по другим причинам.

     Негативное  воздействие трубопроводов на природную  среду на этапах строительства и эксплуатации характеризуется ответной реакцией со стороны окружающей среды, выражающейся, как правило, в трех формах:

• адаптационной (локальным, статистическим смещением равновесия);
• восстановительной (или самовосстановительной), характеризующейся полным возвратом экосистемы «объект – природа» в исходное состояние;
• частично восстановительной (или невосстанавливаемой), характеризующейся необратимым сдвигом экосистемы от исходного (равновесного) состояния.

     Таким образом, любое промышленное воздействие  обуславливает определенный комплекс локальных потерь, имеющих соответствующую  ответную реакцию в природе.

     Тот или иной трубопровод в зависимости  от транспортируемого продукта, способа прокладки, специфики окружающих условий оказывает различное воздействие на природу. Однако можно выделить общие черты такого воздействия, характерные для газопроводов. Газопроводы обладают значительно большей потенциальной энергией механического воздействия на окружающую среду. Поэтому аварийные ситуации, характеризующиеся значительным разрушением участка газопровода, как правило, определяют и специфику такого воздействия (уничтожение растительного покрова, нарушение целостности плодородного слоя почвы, изменение  естественного рельефа и природного ландшафта). Поскольку разрушение газопроводов в большинстве случаев сопровождается возгоранием газа, механическое воздействие усугубляется тепловой радиацией. Особенность аварийных ситуаций в экологическом смысле заключается в том, что методы охраны природы не носят в данном случае предупредительного характера. Это, по-видимому, будет иметь место до тех пор, пока параметр потока отказов магистральных трубопроводов не будет управляемым, достоверно прогнозируемым по времени и по месту развития отказа.

     Большое значение с точки зрения охраны природы имеет формирование антропогенного ландшафта в процессе строительства трубопровода. Это имеет прямое отношение к функциональному развитию биогеоценозов конкретного вида, естественной миграции животных, эволюционному развитию гидрогеологических, климатологических и других естественных процессов.

     Источниками комплексного воздействия на окружающую среду являются строительство и  эксплуатация:

• технологических и вспомогательных газовых объектов;
• постоянных подъездных дорог к объектам;
• временных дорог;
• временного жилпоселка строителей;
• временной производственной базы и складского хозяйства;
• временного водоснабжения и канализации, теплоснабжения, электроснабжения.

6.2. Воздействие на окружающую среду.

             Прямые воздействия на почвенный покров связаны с проведением подготовительных земельных работ и выражаются в следующем:

1)нарушении сложившихся форм естественного рельефа в результате выполнения различного рода земляных работ (рытье траншей и других выемок, отсыпка насыпей, планировочные работы и др.);

2)ухудшении физико-механических и химико-биологических свойств почвенного слоя;

3)уничтожении и порче посевов сельскохозяйственных культур и сенокосных угодий;

4)захламление почв отходами строительных материалов, порубочными остатками и др.

5) техногенных нарушениях микрорельефа, вызванных многократным прохождением тяжелой строительной техники.

К негативным воздействиям на земельные ресурсы  во время эксплуатации газовых объектов относятся:

1)Прямые потери земельного фонда, изымаемого под размещение постоянных наземных сооружений;

2)Неудобства в землепользовании из-за разделения сельскохозяйственных угодий трассами инженерных коммуникаций и автодорог;

3)Сокращение сельскохозяйственной продукции, связанное с долгосрочным изъятием пахотных земель и ухудшения плодородных свойств почвы на временно отводимых землях.

Источником  загрязнения воздушного бассейна при строительстве  являются:

1)Выхлопные газы строительных машин и механизмов, автотранспорта, котельных и передвижных электростанций на жидком и газовом топливе;

2)Дым от двигателей, сжигание остатков древесины и строительных материалов;

3)Углеводороды от складов ГСМ, автозаправочных станций, топливных баков;

4)Сварочные аэрозоли от трубосварочных установок и ручной сварки.