RU2149304C1 - Method of pipe line transportation of gas by sea - Google Patents

Method of pipe line transportation of gas by sea Download PDF

Info

Publication number
RU2149304C1
RU2149304C1 RU98102336A RU98102336A RU2149304C1 RU 2149304 C1 RU2149304 C1 RU 2149304C1 RU 98102336 A RU98102336 A RU 98102336A RU 98102336 A RU98102336 A RU 98102336A RU 2149304 C1 RU2149304 C1 RU 2149304C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
pipeline
pipe
sea
pipes
gas
Prior art date
Application number
RU98102336A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU98102336A (en
Inventor
В.И. Гофман
Original Assignee
Гофман Владимир Иосифович
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Гофман Владимир Иосифович filed Critical Гофман Владимир Иосифович
Priority to RU98102336A priority Critical patent/RU2149304C1/en
Publication of RU98102336A publication Critical patent/RU98102336A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2149304C1 publication Critical patent/RU2149304C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Pipeline Systems (AREA)

Abstract

FIELD: laying marine pipe lines. SUBSTANCE: pipe line is laid between bottom of water basin and its surface attaining zero buoyancy to this pipe line and securing it by means of braces with ballast weights and floats. Pipe line is assembled of separate links and is connected by means of sleeves with limited angular mobility. EFFECT: simplified procedure of laying pipe lines. 10 dwg, 5 ex

Description

Изобретение относится к нефтегазовой промышленности и касается прокладки газопровода под водой, в частности морской, и транспортировки газа по этому трубопроводу. The invention relates to the oil and gas industry and for laying a gas pipeline under water, in particular offshore, and transporting gas through this pipeline.

Известен способ прокладки трубопровода по суше в обход морских берегов и транспортировки газа по этому трубопроводу, заключающийся в том, что трубопровод, состоящий из отдельных жестко соединенных между собой металлических труб, укладывают по длине магистрали вдоль линии побережья на жесткое основание на грунт, а газ пропускают по трубопроводу. Однако, известный способ имеет ряд недостатков. В частности, требуется трубопровод относительно большой длины. Трубопровод должен обходить труднодоступные, например скальные, участки, обходить густонаселенные территории и территории недружественных государств. There is a method of laying a pipeline on land bypassing sea coasts and transporting gas through this pipeline, which consists in the fact that the pipeline, consisting of separate rigidly interconnected metal pipes, is laid along the length of the highway along the coast line on a rigid base on the ground, and gas is passed through the pipeline. However, the known method has several disadvantages. In particular, a relatively long pipeline is required. The pipeline should bypass hard-to-reach, for example rocky, sections, bypass densely populated territories and territories of unfriendly states.

Трубопровод через морские просторы между двумя географическими пунктами, например A и B, напрямую (фиг. 1) будет значительно короче сухопутного варианта и будет свободен от других его недостатков, присущих сухопутному варианту. The pipeline through the sea between two geographical points, for example A and B, directly (Fig. 1) will be much shorter than the land option and will be free from its other drawbacks inherent in the land option.

В настоящее время известен способ морской прокладки трубопровода и транспортировки по нему газа с помощью трубопровода, выполненного из состыкованных между собой отдельных металлических труб, уложенные по дну моря. Этот способ описан в проекте "Голубой поток" и в статье "Россия готова начать прокладку газопровода в Турцию по дну Черного моря" (газета RU, "Независимая газета", N 205 (1530), четверг, 30.10.97, копия прилагается). Currently, there is a known method of laying a pipeline offshore and transporting gas through it using a pipeline made of individual metal pipes stacked together and laid along the bottom of the sea. This method is described in the Blue Stream project and in the article “Russia is ready to start laying a gas pipeline to Turkey along the bottom of the Black Sea” (newspaper RU, Nezavisimaya Gazeta, N 205 (1530), Thursday, 10/30/97, copy attached).

Недостатком данного способа является то, что, как указывают проектанты, "в мировой практике отсутствует опыт укладки трубопровода на глубине 2000 м с протяженностью этого участка в 215 км". Это обусловлено сложностью проводимых на такой глубине водолазных работ. Например, на глубине в 2000 м из-за чрезвычайно большого давления воды в 200 технических атмосфер необходимо использование специальных механизмов, имеющих возможность стабильно функционировать в этих экстремальных условиях. Следует обратить внимание на то, что морское дно не гладкое и ровное, как футбольное поле, а имеет довольно сложный рельеф, относительно которого трубопровод должен быть выставлен. Данные вопросы еще не решены. The disadvantage of this method is that, as the designers indicate, "in world practice there is no experience in laying a pipeline at a depth of 2000 m with a length of this section of 215 km." This is due to the complexity of the diving operations carried out at such a depth. For example, at a depth of 2000 m, due to the extremely high water pressure of 200 technical atmospheres, it is necessary to use special mechanisms that can function stably under these extreme conditions. You should pay attention to the fact that the seabed is not smooth and even, like a football field, but has a rather complicated relief, with respect to which the pipeline should be exposed. These issues have not yet been resolved.

Настоящее изобретение направлено на решение технической задачи по укладке трубопровода на относительно небольшой глубине с обеспечением его связи с морским дном при уравновешенно-вывешенном положении с учетом выталкивающей силы. Достигаемый при этом технический результат заключается в упрощении прокладки трубопровода под водой. The present invention is directed to solving the technical problem of laying a pipeline at a relatively shallow depth, ensuring its connection with the seabed with a balanced-suspended position, taking into account the buoyancy force. The technical result achieved in this case is to simplify the laying of the pipeline under water.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе морской транспортировки газа, в частности по кратчайшему пути между двумя береговыми пунктами, заключающемся в прокладке под водой трубопровода, образованного из герметично состыкованных отдельных металлических труб, и непрерывной подачи газа по этому трубопроводу, последний, выполненный из герметично состыкованных между собой и имеющих в месте стыка ограниченную угловую подвижность труб, погружают в морскую воду на глубину, превышающую максимальную осадку морских судов и не подверженную существенному влиянию шторма, и обеспечивают устойчивое положение трубопровода в воде над дном за счет его невесомости или нулевой плавучести, при этом невесомость или нулевая плавучесть по длине трубопровода обеспечивается за счет и тросовых растяжек, закрепляемых на отдельных участках трубопровода и с балластом на другом конце, опущенном на морское дно, и несущих на себе поплавки для обеспечения невесомости натяжения тросовых растяжек за счет создания подъемной силы. The specified technical result is achieved by the fact that in the method of sea transportation of gas, in particular along the shortest path between two coastal points, which consists in laying under water a pipeline formed from hermetically joined separate metal pipes, and continuous supply of gas through this pipeline, the latter made of hermetically joined to each other and having a limited angular mobility of pipes at the junction, they are immersed in sea water to a depth exceeding the maximum draft of sea vessels and not subject to a significant influence of the storm, and provide a stable position of the pipeline in the water above the bottom due to its weightlessness or zero buoyancy, while weightlessness or zero buoyancy along the length of the pipeline is ensured by cable stretch marks fixed on separate sections of the pipeline and with ballast on the other the end, lowered to the seabed, and carrying floats on it to ensure zero-gravity tension of cable stretch marks by creating a lifting force.

Указанные признаки являются существенными и взаимосвязаны между собой с образованием устойчивой совокупности существенных признаков, достаточной для получения требуемого технического результата. These features are significant and interconnected with the formation of a stable set of essential features sufficient to obtain the desired technical result.

Так, размещение трубопровода на достаточно небольшой глубине в уравновешенно-вывешенном положении позволяет зафиксировать трубопровод относительно морского дна. При этом уравновешенное положение трубопровода обеспечивается выталкивающей силой. So, placing the pipeline at a fairly shallow depth in a balanced-hung position allows you to fix the pipeline relative to the seabed. In this case, the balanced position of the pipeline is ensured by buoyancy.

На фиг. 1 - вид на трубопровод в море между двумя береговыми пунктами;
на фиг. 2 - внешний контур труб и ее заглубление в воде;
на фиг. 3 - схема сил, действующих на погруженный в воду отрезок трубы, разрез А-А по фиг. 2;
на фиг. 4 - схема для учета веса соединительных муфт;
на фиг. 5 - пример конструкции соединительной муфты;
на фиг. 6 - схема крепления тросовых растяжек с трубой и дном;
на фиг. 7 - пример конструкции поплавка;
на фиг. 8 - схема для определения действия растяжек на центр тяжести трубы;
на фиг. 9 - схема расположения тросовых растяжек вдоль трубопровода;
на фиг. 10 - расположение опор и схема натяжения цепочки для двухзвенного пролета;
на фиг. 11 - то же, что по фиг. 9, для трехзвенного пролета;
на фиг. 12 - эпюра весовой нагрузки на одно звено цепочки внутри пролета;
на фиг. 13 - то же, что на фиг. 12, эпюра момента.
In FIG. 1 is a view of a pipeline at sea between two coastal points;
in FIG. 2 - external contour of pipes and its deepening in water;
in FIG. 3 is a diagram of the forces acting on a pipe segment immersed in water, section AA in FIG. 2;
in FIG. 4 is a diagram for accounting the weight of couplings;
in FIG. 5 is an example of a coupling design;
in FIG. 6 is a diagram of a cable tie mounting with a pipe and a bottom;
in FIG. 7 is an example of a float design;
in FIG. 8 is a diagram for determining the effect of stretch marks on the center of gravity of a pipe;
in FIG. 9 is a layout diagram of cable extensions along the pipeline;
in FIG. 10 - the location of the supports and the chain tension diagram for a two-link span;
in FIG. 11 is the same as in FIG. 9, for a three-link span;
in FIG. 12 - diagram of the weight load on one link of the chain inside the span;
in FIG. 13 is the same as in FIG. 12, plot of the moment.

В предлагаемом способе морской прокладки и транспортировки газа с помощью трубопровода 1 (фиг. 1) по кратчайшему пути между двумя береговыми пунктами A и B предлагается возможным проложить трубопровод на относительно небольшой глубине H, а именно, на глубине, большей, чем осадка подводной части крупных морских кораблей, и большей, чем глубина волн во время сильного шторма. Например, для акватории Черного моря эта глубина составляет 30-40 м. In the proposed method for laying and transporting gas through pipeline 1 (Fig. 1) along the shortest path between two coastal points A and B, it is proposed to lay the pipeline at a relatively shallow depth H, namely, at a depth greater than the sediment of large ships, and greater than the depth of the waves during a severe storm. For example, for the Black Sea, this depth is 30-40 m.

Далее в предлагаемом способе определяются условия, при которых трубопровод 1 будет находиться, подобно космическим аппаратам, в состоянии полной невесомости, то есть в уравновешенно-вывешенном положении, которое в морской практике называется нулевой плавучестью. Further, the proposed method determines the conditions under which the pipeline 1 will be, like spacecraft, in a state of complete weightlessness, that is, in a balanced-suspended position, which in marine practice is called zero buoyancy.

Для этого рассмотрим баланс сил, действующих на отрезок трубы 2 (фиг. 2, 3), опущенной горизонтально в воду. Обозначим:
l - длина отрезка трубы;
r - внешний радиус трубы;
r1 - внутренний радиус трубы;
Δ - толщина стенок трубы;
G - вес пустой трубы;
s1 - площадь торцевого внутреннего сечения трубы;
s0 - площадь торцевого внешнего сечения трубы;
γ - удельный вес материала трубы;
γв - удельный вес морской воды на глубине H;
γг - удельный вес газа в трубе;
Pв - вес воды в объеме трубы на глубине H;
F - вес отрезка трубы на глубине H;
Pг - вес газа в трубе.
To do this, consider the balance of forces acting on the pipe segment 2 (Fig. 2, 3), lowered horizontally into the water. Denote:
l is the length of the pipe;
r is the outer radius of the pipe;
r 1 is the inner radius of the pipe;
Δ is the wall thickness of the pipe;
G is the weight of the empty pipe;
s 1 - the area of the end internal section of the pipe;
s 0 - the area of the end outer section of the pipe;
γ is the specific gravity of the pipe material;
γ in - the specific gravity of sea water at a depth of H;
γ g is the specific gravity of the gas in the pipe;
P in - the weight of water in the volume of the pipe at a depth of H;
F is the weight of the pipe segment at a depth of H;
P g - the weight of the gas in the pipe.

По закону Архимеда на тело в виде полой трубы 2, погруженной в воду, действует выталкивающая сила, которая численно равна весу воды, вытесненной трубой, и приложена к ее центру тяжести (см. Справочник по физике, Б.М.Яворский и др., "Наука", 1965, стр. 300). Результирующий вес рассматриваемого отрезка трубы будет:
F = G - Pв, (1)
где G = (s0-s1)lγ+Pг,s0 = πr2,s1 = π(r-Δ)2 (2)
Pв= s0в (3)
Если труба полая, то полагая что в /2/ Pг = 0, согласно формул /2/, /3/ имеем:
G = πlΔ(2r-Δ)γ, (4)
Pв= πr2в, (5)
а затем используя равенство /1/ и /4/, /5/, получаем результирующую силу
F = πlQ, Q = Δ(2r-Δ)γ-r2γв, (6)
Для невесомости любого по длине отрезка трубы необходимо иметь F = 0 или согласно /6/
Q = 0 (F = 0) (7)
С достаточно хорошим приближением, полагая, что величина Δ мала по сравнению с величиной 2r, то есть
2r-Δ ≅ 2r, (8)
можем записать условие невесомости трубы в морской воде в форме величины ее диаметра, который согласно /6/ - /8/ будет:
D = 2r, r = 2Δγ/γв (9)
Пример 1. Стальная труба с толщиной стенок Δ = 0,3 см и γ = 14 г/см3 в воде с γв= г/см3 будет невесомой, то есть уравновешенно-вывешенной в морской воде, при ее диаметре, согласно /9/
D = 2•2•0,3•14/1 = 16,8 см.
According to Archimedes' law, a buoyant force acts on the body in the form of a hollow pipe 2 immersed in water, which is numerically equal to the weight of the water displaced by the pipe and applied to its center of gravity (see the Handbook of Physics, B.M. Yavorsky et al., Science, 1965, p. 300). The resulting weight of the considered pipe segment will be:
F = G - P in , (1)
where G = (s 0 -s 1 ) lγ + P g , s 0 = πr 2 , s 1 = π (r-Δ) 2 (2)
P in = s 0in (3)
If the pipe is hollow, then assuming that in / 2 / P r = 0, according to the formulas / 2 /, / 3 / we have:
G = πlΔ (2r-Δ) γ, (4)
P in = πr 2in , (5)
and then using the equality / 1 / and / 4 /, / 5 /, we obtain the resulting force
F = πlQ, Q = Δ (2r-Δ) γ-r 2 γ in , (6)
For weightlessness of any length of the pipe segment, it is necessary to have F = 0 or according to / 6 /
Q = 0 (F = 0) (7)
With a fairly good approximation, assuming that Δ is small compared to 2r, i.e.
2r-Δ ≅ 2r, (8)
we can write the weightlessness condition of the pipe in sea water in the form of its diameter, which according to / 6 / - / 8 / will be:
D = 2r, r = 2Δγ / γ in (9)
EXAMPLE 1 A steel pipe with a wall thickness Δ = 0,3 cm, and γ = 14 g / cm 3 in water with a γ = g / cm 3 is weightless, i.e. balanced-hung out in seawater, with its diameter under / nine/
D = 2 • 2 • 0.3 • 14/1 = 16.8 cm.

Если труба наполнена газом, воздухом или другим веществом с удельным весом γг, то сила его веса увеличивает вес трубы на
Pг= ls1γr (10)
и согласно /1/, /6/, /10/, /2/ F = πlR, R = Q+(r-Δ)2γг. (11)
Когда один участок трубы соединяется с другим при помощи соединительной муфты 3, то необходимо учесть вес /в воде/ q этой муфты (фиг. 4), тогда имеем
F = πlN, N = R+q/πl (12)
Для приближенных расчетов, пользуясь, как указывалось, при малых толщинах труб равенством /8/ и полагая, что γг= 0, получим из /6/, /11/, /12/ силу
F = πlQ+q, Q = 2rΔγ-r2γв (Δ ≪ r). (13)
Полагая в /6/ Δ = r, получаем силу F для сплошного сечения трубопровода в форме
F = πIr2(γ-γв). (Δ = r) (14)
Оценим приближенно влияние изменения диаметра трубы на величину силы F.
If the pipe is filled with gas, air or another substance with a specific gravity of γ g , then the force of its weight increases the weight of the pipe by
P g = ls 1 γ r (10)
and according to / 1 /, / 6 /, / 10 /, / 2 / F = πlR, R = Q + (r-Δ) 2 γ g . (eleven)
When one section of the pipe is connected to another using the coupling 3, it is necessary to take into account the weight / in water / q of this coupling (Fig. 4), then we have
F = πlN, N = R + q / πl (12)
For approximate calculations, using, as indicated, for small pipe thicknesses the equality / 8 / and assuming that γ g = 0, we obtain from / 6 /, / 11 /, / 12 /
F = πlQ + q, Q = 2rΔγ-r 2 γ in (Δ ≪ r). (thirteen)
Putting in / 6 / Δ = r, we obtain the force F for a continuous section of the pipeline in the form
F = πIr 2 (γ-γ in ). (Δ = r) (14)
Let us estimate approximately the effect of a change in the diameter of the pipe on the value of force F.

Пример 2. Возьмем диаметр трубы DF = 20 см и те же значения Δ,γ,γв, которые были указаны в примере 1. Тогда согласно /5/, /4/, /1/ получаем при l = 1 см
G = π[0,3(20-0,3)14] = 82,7πгр,
Pв= 10×10×1πгр,
F = 82,7π-10×10×1π = -17,3πгр.
Сравнивая результаты двух примеров 1 и 2, заключаем, что
(DF - D)/D ≈ -F/G (15)
Приближенное равенство /15/ нетрудно получить в общем случае, если полагать для двух диаметров, что один из них определяется по формуле /9/ и имеет место равенство /8/.
Example 2. Take the pipe diameter D F = 20 cm and the same values of Δ, γ, γ in , which were indicated in example 1. Then, according to / 5 /, / 4 /, / 1 / we get for l = 1 cm
G = π [0.3 (20-0.3) 14] = 82.7πg,
P in = 10 × 10 × 1πg,
F = 82.7π-10 × 10 × 1π = -17.3πg.
Comparing the results of two examples 1 and 2, we conclude that
(D F - D) / D ≈ -F / G (15)
The approximate equality / 15 / is easy to obtain in the general case, if we assume for two diameters that one of them is determined by the formula / 9 / and that the equality / 8 / holds.

Из приведенных примеров и равенства /15/ можно видеть, что увеличение диаметра трубы по сравнению с диаметром, обеспечивающим ее невесомость, создает некоторую подъемную силу /F < 0/, и труба, если ее не удерживаешь, начнет всплывать с глубины H до свободной поверхности, где H = 0. From the above examples and equality / 15 / it can be seen that an increase in the diameter of the pipe compared to the diameter ensuring its weightlessness creates a certain lifting force / F <0 /, and the pipe, if you do not hold it, will start to float from depth H to the free surface where H = 0.

Поэтому, при желании иметь трубы большего диаметра, при их невесомости нужно, согласно /9/, увеличивать толщину Δ ее стенок или создавать нагрузку, противоположную подъемной силе. Therefore, if you want to have pipes of larger diameter, with their weightlessness, you need, according to / 9 /, to increase the thickness Δ of its walls or create a load opposite to the lifting force.

В связи с тем, что вода в море и на глубине не является идеально спокойной, желательно защитить трубопровод от опасного изгиба. Полагаю целесообразным образовывать весь трубопровод наподобие гибкой цепи (фиг. 4), состоящей из состыкованных звеньев некоторой длины l. Трубы выполняются, например, металлическими. Возможно использование и иного, например, полимерного материала, если его прочностные и химическо-стойкие характеристики позволяют его использовать в агрессивной среде, которой является морская вода. Due to the fact that the water at sea and at depth is not perfectly calm, it is advisable to protect the pipeline from a dangerous bend. I think it is advisable to form the entire pipeline like a flexible chain (Fig. 4), consisting of joined links of a certain length l. Pipes are made, for example, metal. It is possible to use another, for example, polymeric material, if its strength and chemical-resistant characteristics allow it to be used in an aggressive environment, which is sea water.

При этом стыковка обеспечивается специальной муфтой 3, которая должна: обеспечить небольшой /1-2o/ шарнирный поворот между состыкующимися сечениями, обеспечить прочность соединения в продольном и поперечном направлениях, обеспечить герметичность стыковки, не допускающей протечки воды в трубу или утечки газа из трубы в воду, обеспечить свободу перетекания газа через состыкованные сечения.In this case, the coupling is provided with a special coupling 3, which should: provide a small / 1-2 o / articulated rotation between the joined sections, ensure the strength of the joint in the longitudinal and transverse directions, ensure a tight seal of the joint, which does not allow water to leak into the pipe or gas leakage from the pipe into water, to ensure freedom of flow of gas through docked sections.

Возможный вариант конструкции муфты, удовлетворяющей перечисленным условиям, представлен на фиг. 5. A possible embodiment of a coupling design satisfying the above conditions is shown in FIG. 5.

Эта муфта 3 состоит из двух фланцев 4, жестко связанных с концами подлежащих стыковке труб 2. Жесткая связь может быть выполнена различным образом, например, в виде сварки или винтового соединения. Торцевыми поверхностями фланцы 4 стягивают между собой кольцевую резиновую прокладку 5. Толщина прокладки может быть небольшой 5-10 мм. Между торцами фланцев расположено упорное кольцо 6, которое расположено с небольшим зазором δ = 1-2 мм между своим торцом и смежным торцом одного из фланцев. При зазоре δ = 2 мм возможен поворот соединяемых сечений концов труб 2, указанных в примере 1, на угол α = δ/r, то есть на 1,3o.This coupling 3 consists of two flanges 4, rigidly connected with the ends of the pipes to be joined 2. The rigid connection can be made in various ways, for example, in the form of welding or screw connections. The end surfaces of the flanges 4 tighten together an annular rubber gasket 5. The thickness of the gasket can be small 5-10 mm A stop ring 6 is located between the ends of the flanges, which is located with a small gap δ = 1-2 mm between its end and the adjacent end of one of the flanges. With a gap of δ = 2 mm, it is possible to rotate the connected sections of the ends of the pipes 2 indicated in Example 1 by an angle α = δ / r, that is, 1.3 o .

Фланцы стягиваются между собой, например, болтами с гайками в количестве от 6 до 10. При этом болты имеют достаточную свободную боковую посадку во фланцах, которая обеспечивается боковым люфтом величиной 0,01-0,02 мм. The flanges are tightened together, for example, with bolts with nuts in an amount of 6 to 10. Moreover, the bolts have a sufficient free lateral fit in the flanges, which is provided by a side play of 0.01-0.02 mm.

Прочность соединения обеспечивается тем, что площадь сечений всех болтов будет близкой к площади сечения трубы и тем, что соединение трубы с фланцами обеспечивается предусмотренной на их достаточной длине, например, резьбой 7 на фланце и наружной поверхности трубы. The strength of the connection is ensured by the fact that the cross-sectional area of all the bolts will be close to the cross-sectional area of the pipe and by the fact that the connection of the pipe to the flanges is ensured provided for their sufficient length, for example, thread 7 on the flange and the outer surface of the pipe.

Герметичность соединения обеспечивается, кроме сжатия резиновой прокладки тонким, медным или пластмассовым патрубком 8, плотно вставленным в концы труб 2. The tightness of the connection is ensured, in addition to compressing the rubber gasket with a thin, copper or plastic pipe 8, tightly inserted into the ends of the pipes 2.

Для обеспечения устойчивости участков трубопровода 1, состоящего из нескольких звеньев (труб 2), можно использовать (фиг. 6) тонкие тросовые растяжки 9 и их связь с дном. Для того, чтобы трос обладал невесомостью (нулевой плавучестью), к нему в нескольких местах по длине прикрепляют специальные поплавки 10. Эти поплавки 10 представляют собой, например, вакуумированный цилиндр (фиг. 7), изготовленный из трубы, у которой закрыты (заварены) концевые сечения. В общем случае поплавки представляют собой закрытую герметично бочку. Подъемная сила поплавка (F < 0) определяется исходя из его размеров по приближенным формулам /13/, /9/ или /12/, а затем определяется длина троса, вес которого уравновесится поплавком. Крепление на дне троса 9 его конца может осуществляться балластом 11, например, полученным из поплавка, заполненного водой. Крепление троса с поплавком может осуществляться, например, путем намотки нескольких его витков на цилиндрическую поверхность поплавка, как на катушку. Возможны и иные приемы прикрепления поплавка к тросу и троса к трубе 2, например, за счет выполнения хомутов или скоб и защелок, охватывающих скобу. To ensure the stability of sections of the pipeline 1, consisting of several links (pipes 2), you can use (Fig. 6) thin cable ties 9 and their connection with the bottom. In order for the cable to have zero gravity (zero buoyancy), special floats 10 are attached to it in several places along the length. These floats 10 are, for example, a vacuum cylinder (Fig. 7) made of a pipe in which it is closed (welded) end sections. In the general case, the floats are a closed, hermetic barrel. The lifting force of the float (F <0) is determined based on its size using the approximate formulas / 13 /, / 9 / or / 12 /, and then the length of the cable is determined, the weight of which is balanced by the float. Fastening at the bottom of the cable 9 of its end can be carried out by ballast 11, for example, obtained from a float filled with water. The cable with the float can be fixed, for example, by winding several of its turns on the cylindrical surface of the float, as on a coil. Other methods of attaching the float to the cable and the cable to the pipe 2 are possible, for example, due to the implementation of clamps or brackets and latches covering the bracket.

Возможности тросовых растяжек можно определить по фиг. 8. В треугольнике O1CO2 вершиной С является центр тяжести (ц.т.) трубы 2, а основание O1O2 - на морском дне. Трос O1C и трос O2C могут описывать при натяжении только дуги ca и cb соответственно радиусами r1 и r2. Следовательно, какое-либо движение трубы в области, расположенной вне этих дуг, является невозможным. При невесомости трубы и троса в область, расположенную ниже указанных дуг, движение трубы, при идеальной спокойной воде, так же не может происходить, ибо при этом увеличивается глубина H, а с увеличением глубины увеличивается плотность воды и ее удельный вес γв, то есть появляется сила F < 0.Cable stretch capabilities can be determined from FIG. 8. In the triangle O 1 CO 2 the peak C is the center of gravity (ts) of pipe 2, and the base O 1 O 2 is on the seabed. The cable O 1 C and the cable O 2 C can describe only tension arcs ca and cb with radii r 1 and r 2, respectively. Therefore, any movement of the pipe in the area located outside these arcs is impossible. When the pipe and the cable are weightless to the area below the indicated arcs, the pipe movement, with perfect calm water, cannot also occur, because this increases the depth H, and with increasing depth, the density of water and its specific gravity γ in increase, i.e. a force F <0 appears.

Естественно, что для большей устойчивости трубопровода 1 может служить некоторая, относительно небольшая, подъемная сила F < 0, которую, как видно из примера 2, легко создать, используя увеличенный диаметр трубы DF.Naturally, for greater stability of the pipeline 1, some relatively small lifting force F <0, which, as can be seen from Example 2, can be easily created using the increased pipe diameter D F, can serve.

Таким образом, даже малая сила F < 0 не позволит трубе снижаться, а тросовые растяжки не позволят ей двигаться вверх или в любую сторону по горизонтали, то есть произойдет полная стабилизация звена с растяжками. Располагая их вдоль всего трубопровода 1 (фиг. 9), получим стабилизацию всего трубопровода. Thus, even a small force F <0 will not allow the pipe to decrease, and cable stretch will not allow it to move upward or in any direction horizontally, that is, complete stabilization of the link with stretch marks. Placing them along the entire pipeline 1 (Fig. 9), we obtain stabilization of the entire pipeline.

Для представления о возможности создания невесомых в морской воде тросовых растяжек приведем пример 3. To give an idea of the possibility of creating rope-free stretch marks in sea water, we give Example 3.

Пример 3. Подъемная сила Fп поплавка, показанного на фиг. 7, определяется из условия, что r = 20 см, Δ = 0,3 см, l = 100 см, γ = 14 г/см3, γв= 1 г/см3. Здесь можно использовать формулу /13/, полагая, что q - вес днищ поплавков, то есть q = 2πr2Δγ, тогда имеем
Q = -232 г/см, q = 10,5 г, Fп = -62,3 кг.
Example 3. The lifting force F p of the float shown in FIG. 7 is determined from the condition that r = 20 cm, Δ = 0.3 cm, l = 100 cm, γ = 14 g / cm 3 , γ in = 1 g / cm 3 . Here we can use the formula / 13 /, assuming that q is the weight of the bottoms of the floats, that is, q = 2πr 2 Δγ, then we have
Q = -232 g / cm, q = 10.5 g, F p = -62.3 kg.

Пример 4. Определим длину l1 троса, который при соединении с поплавком будет невесомым, и допустимую силу его натяжения N. Полагая, что у троса r = 0,2 см, γ = 12 г/см3, сила F определяется, как для сплошного стержня, по формуле /14/ и для его невесомости необходимо иметь равенство F + Fп = 0, то есть согласно /14/ и приведенных данных получаем

Figure 00000002

Допустимая сила натяжения определяется, исходя из допустимого напряжения σ = 1200 кг/см2 и площади поперечного сечения троса, то есть
Figure 00000003

Из примеров 3 и 4 видно, что для невесомости троса на его длине 2000 м достаточно 5 поплавков, а для его натяжения можно использовать два дополнительных поплавка.Example 4. We determine the length l 1 of the cable, which, when connected to the float, will be weightless, and the permissible tension force N. Assuming that the cable has r = 0.2 cm, γ = 12 g / cm 3 , the force F is determined as for a solid rod, according to the formula / 14 / and for its weightlessness it is necessary to have the equality F + F p = 0, that is, according to / 14 / and the data presented, we obtain
Figure 00000002

The allowable tension force is determined based on the allowable stress σ = 1200 kg / cm 2 and the cross-sectional area of the cable, that is
Figure 00000003

From examples 3 and 4 it is seen that for the weightlessness of the cable along its length of 2000 m, 5 floats are sufficient, and for its tension, two additional floats can be used.

Теперь определим, какие возникнут нагрузки в звеньях трубопровода, когда в некоторой его части возникнут неидеальные условия на глубине погружения: в частности, небольшая подъемная сила, зона неспокойной воды с подводными течениями и др. Вследствие этого на звенья участка цепочки будет действовать определенная распределенная по длине цепочки нагрузка, которую обозначим буквой q [кг/см] (см. фиг. 10). Под действием такой нагрузки цепочка сдеформируется (провиснет), и каждое звено повернется относительно соседнего звена на допустимый угол α. И только в местах расположения растяжек смещение должно отсутствовать. Назовем такие сечения опорными, а расстояние между ними пролетом L. Когда пролет содержит несколько звеньев, например, L = 2l (фиг. 10), L = 3l (фиг. 11), цепочка имеет вид симметрично ломаной (фиг. 11). Статическое равновесие такой ломаной можно записать в форме (полагая, что sin β = β, cosβ = 1),

Figure 00000004

или T = nql/(n-1)α, R = nql, (16)
где T - натяжение звена, находящегося вблизи опоры;
R - нагрузка на опору от двух звеньев, расположенных с разных сторон опоры.Now we determine what loads will arise in the pipeline links when imperfect conditions arise at some depth at a depth of immersion: in particular, a small lifting force, a zone of turbulent water with undercurrents, etc. As a result, a certain distributed length will act on the links of the section of the chain chain load, which is denoted by the letter q [kg / cm] (see Fig. 10). Under the influence of such a load, the chain deforms (sags), and each link rotates relative to the neighboring link by an allowable angle α. And only at the locations of the stretch marks there should be no displacement. We call such cross-sections as reference, and the distance between them is the span L. When the span contains several links, for example, L = 2l (Fig. 10), L = 3l (Fig. 11), the chain has the appearance of a symmetrically broken line (Fig. 11). The static equilibrium of such a broken line can be written in the form (assuming that sin β = β, cosβ = 1),
Figure 00000004

or T = nql / (n-1) α, R = nql, (16)
where T is the tension of the link located near the support;
R is the load on the support from two links located on different sides of the support.

В частности, при n = 2 имеем T = 2ql/α, R = 2ql, при n = 3l имеем T = 3ql/2α, R = 3ql, а при L = 10l получим T = 10ql/9α. Отсюда видно, что увеличение длины L пролета относительно мало меняет натяжение цепочки Т, а нагрузка на опору R пропорциональна длине пролета. In particular, for n = 2 we have T = 2ql / α, R = 2ql, for n = 3l we have T = 3ql / 2α, R = 3ql, and for L = 10l we get T = 10ql / 9α. It can be seen from this that an increase in the span length L changes the chain tension T relatively little, and the load on the support R is proportional to the span length.

Рассмотрим теперь, какие изгибающие моменты M действуют на любое звено в пролете. Из условия равновесия звена, например a-b, из фиг. 11 видно, что оно представляет собой балку с опертыми концами, растягивающими нагрузками T и поперечной нагрузкой q, которая должна уравновеситься силами на концах (фиг. 12). Let us now consider what bending moments M act on any link in the span. From the equilibrium condition of the link, for example a-b, from FIG. 11 it can be seen that it is a beam with supported ends, tensile loads T and a transverse load q, which must be balanced by the forces at the ends (Fig. 12).

Под действием этих поперечных нагрузок возникают изгибающие моменты, эпюра которых представлена на фиг. 13. Ось ординат расположена по середине балки и максимальное значение изгибающего момента обозначено буквой M0. Подсчитывая его величину, получим
M0 = ql2/8. (17)
Заметим, что в случае расположения в пролете L = 3l, не трехзвенной цепочки, а цельной сплошной балки, то у нее по середине пролета L возник бы максимальный момент M0= qL2/8 = 9ql2/8, то есть на порядок больше. Это доказывает преимущество цепочной системы для трубопровода.
Under the action of these transverse loads, bending moments arise, the plot of which is shown in FIG. 13. The ordinate axis is located in the middle of the beam and the maximum value of the bending moment is indicated by the letter M 0 . Counting its value, we obtain
M 0 = ql 2/8. (17)
Note that in the case of location in the span L = 3l, not a three-tier chain, and the whole solid beams, then it in the middle of the span L, there would be a maximum torque M 0 = qL 2/8 = 9ql 2/8, that is an order of magnitude greater . This proves the advantage of the chain system for the pipeline.

Пример 5. Определим суммарное напряжение σ от изгиба σи и от растяжения σт в одной, крайней балочке пролета, а также напряжение σp в тросовой растяжке, при боковой нагрузке q (фиг. 12). В качестве исходных данных примем:
l = 50 м, q = 1 кг/м, α = 2×10-2, L = 5l, r = 10 см, Δ = 0,3 см, rтр = 0,4 см, ζ = 60°.
Тогда получаем приближенно момент инерции сечения Jx= πΔr3 и, используя для M, T, R формулы /16/, /17/, получаем:
σи= Mr/Jx= 332 кг/см2,
σт= T/S0-S1= 166 кг/см2,
σp= R/πr2cosζ = 103 кг/см2.
Здесь видно, что продольное натяжение балки мало влияет на суммарное напряжение балки, что подтверждает преимущество цепной схемы над схемой сплошной балки в пролете.
Example 5. We determine the total stress σ from bending σ and and from stretching σ t in one, extreme span of the span, as well as the stress σ p in cable stretching, with lateral load q (Fig. 12). As the source data, we take:
l = 50 m, q = 1 kg / m, α = 2 × 10 -2 , L = 5l, r = 10 cm, Δ = 0.3 cm, r mp = 0.4 cm, ζ = 60 ° .
Then we obtain approximately the moment of inertia of the cross section J x = πΔr 3 and, using for the M, T, R formulas / 16 /, / 17 /, we obtain:
σ and = Mr / J x = 332 kg / cm 2 ,
σ t = T / S 0 -S 1 = 166 kg / cm 2 ,
σ p = R / πr 2 cosζ = 10 3 kg / cm 2 .
It can be seen here that the longitudinal tension of the beam has little effect on the total voltage of the beam, which confirms the advantage of the chain scheme over the continuous beam scheme in the span.

Claims (1)

Способ морской транспортировки газа трубопроводом, в частности по кратчайшему пути между двумя береговыми пунктами, заключающийся в прокладке трубопровода, образованного из герметично состыкованных отдельных металлических труб, и непрерывной подачи газа по этому трубопроводу, отличающийся тем, что трубопровод, выполненный из цепочки герметично состыкованных между собой и имеющих в месте стыка с помощью муфт ограниченную угловую подвижность труб, погружают в морскую воду на глубину, превышающую осадку морских судов и неподверженную влиянию шторма, и обеспечивают устойчивое положение трубопровода в водном пространстве по горизонтали и глубине за счет его невесомости или так называемой нулевой плавучести, при этом невесомость трубопровода обеспечивается за счет диаметральных размеров труб и невесомых с помощью поплавков растяжек, которые закрепляются на некоторых трубах, распределенных по пролетам, и которые содержат на свободном конце балласт, опускаемый на морское дно, а необходимое натяжение растяжек создают подъемной силой верхнерасположенных дополнительных поплавков. A method of sea transportation of gas by a pipeline, in particular along the shortest path between two coastal points, which consists in laying a pipeline formed from hermetically connected separate metal pipes, and continuously supplying gas through this pipeline, characterized in that the pipeline is made of a chain of hermetically joined together and having limited angular mobility of pipes at the junction with the help of couplings, they are immersed in sea water to a depth exceeding the draft of sea vessels and not subject to storm, and provide a stable position of the pipeline in the water horizontal and depth due to its weightlessness or the so-called zero buoyancy, while the weightlessness of the pipeline is ensured by the diametrical dimensions of the pipes and stretch marks weightless with floats, which are fixed on some pipes distributed over spans, and which contain at the free end ballast, lowered to the seabed, and the necessary tension of the stretch marks create the lifting force of the overhead additional floats.
RU98102336A 1998-02-12 1998-02-12 Method of pipe line transportation of gas by sea RU2149304C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU98102336A RU2149304C1 (en) 1998-02-12 1998-02-12 Method of pipe line transportation of gas by sea

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU98102336A RU2149304C1 (en) 1998-02-12 1998-02-12 Method of pipe line transportation of gas by sea

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU98102336A RU98102336A (en) 1999-12-20
RU2149304C1 true RU2149304C1 (en) 2000-05-20

Family

ID=20202084

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU98102336A RU2149304C1 (en) 1998-02-12 1998-02-12 Method of pipe line transportation of gas by sea

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2149304C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2161488A1 (en) 2008-09-09 2010-03-10 Heerema Fabrication Group B.V. A pipe section for use in a submerged pipeline system, the submerged pipeline system and the use thereof
RU2696157C2 (en) * 2015-02-24 2019-07-31 Статойл Петролеум Ас Method and device used for pipeline laying

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Независимая газета, N 205, 30.10.1997. БОРОДАВКИН П.П. и др. Подводные трубопроводы.-М.: Недра, 1979, с.10, рис. 1.3. *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2161488A1 (en) 2008-09-09 2010-03-10 Heerema Fabrication Group B.V. A pipe section for use in a submerged pipeline system, the submerged pipeline system and the use thereof
RU2696157C2 (en) * 2015-02-24 2019-07-31 Статойл Петролеум Ас Method and device used for pipeline laying

Similar Documents

Publication Publication Date Title
ES2254739T3 (en) ASCENDING TUBE FOR CONNECTION BETWEEN A VESSEL AND A POINT ON THE MARINE FUND.
JP6585603B2 (en) Transfer structure, transfer system, and method for transferring LNG and / or power
JP4410938B2 (en) Cryogenic fluid transfer method and apparatus
US8043027B2 (en) Device for regulating the buckling of underwater pipes
JPH0158314B2 (en)
CA1090593A (en) Device having a flexible conduit for transferring a fluid through a liquid
US20050063788A1 (en) Riser and method of installing same
OA12814A (en) Système de colonne mo ntante flexible.
US4042990A (en) Single point mooring terminal
FI111698B (en) Arrangement for loading / unloading buoy for use in shallow water
BRPI0715647A2 (en) system of a hydrocarbon transfer bay and a ship
RU2149304C1 (en) Method of pipe line transportation of gas by sea
US3372409A (en) Apparatus for transporting fluids from a marine bottom to a floating vessel
NO750551L (en)
CN208348720U (en) Pipeline leakage plugging device and tap water water intaking gravity line for tap water water intaking gravity line
JPS61270578A (en) Method and device for assembling and laying pipe
WO2001096771A1 (en) Method for providing a pipeline connection between two spaced-apart points at sea, and a transport arrangement comprising a pipeline connection between two points at sea
RU2065117C1 (en) Arrangement for keeping of underwater piping (variants)
US20230039550A1 (en) Conduit anchor
GB2190168A (en) Supporting and protecting submersible pipe lines and cables
JP2001278400A (en) Unloading hose for vessel and unloading method
KR101918172B1 (en) Device for Installing Subsea Pipeline for Irregular Sea-Bed
WO1980001309A1 (en) Hollow universal joint
RU2235243C1 (en) Method and device for laying pipelines
JPH0351497A (en) Pipeline for conveying