Условия внешней среды в районах прогнозируемой прокладки морских трубопроводов

Районы перспективных работ по прокладке трубопроводов отличаются суровыми гидрометеорологическими условиями. Основная общая информация по ГМУ приведена ниже. Расчетные параметры ГМУ должны определяться для трассы конкретного трубопровода.

Баренцево море.

Скорость ветра и направление ветра в районе ШГКМ [3] в течение года показаны в

Таблице 1.3

Таблица 1.3 - Повторяемость (%) скоростей ветра (V м/сек) по направлениям d в течение года, повторяемость f(V)% градаций скорости ветра и направлений f(d)%

Примечание: левая граница градации предполагает включение определенного значения, правая – исключение (например, 0.0-2.0 означает ³ 0.0, но <2.0). F(V) – вероятность скорости ветра.

Повторяемость условий видимости на акватории Штокмановского месторождения протяженностью менее 1 км (туман, сильная морось, ливни/сильные дожди или снег) в январе и июле составляет около 15%; в мае и октябре – менее 10%; повторяемость менее суровых условий ограничения видимости, на протяженности менее чем 2 км, в январе – около 30%; в мае – около 20%; в июле и октябре – 15-20%.

По данным многолетних наблюдений в районе Штокмановского месторождения обледенение возможно только в период с октября до мая, когда температура воздуха падает до 0°C и достигает минусовых значений. Тогда происходит обледенение в результате образования льда при разбрызгивании морской воды на конструкцию (воздушное обледенение) и накапливание льда, вызванное замерзанием дождевых капель, мороси, тумана или облепляющего конструкцию мокрого снега (атмосферное обледенение).

В Таблице 1.4 показаны скорости течений 10 и 100-летнего периода возврата для определенных глубин. Между глубинами можно использовать линейную интерполяцию. Приведенные значения – это общие скорости течений, т.е. ветровых+приливных+фоновых течений.

Таблица 1.4 - Скорости течений с периодом возврата 10 и 100 лет.

Таблица 1.5 - Повторяемость f(h3%) и вероятность F(h3%) высоты волн 3% вероятности, повторяемость направлений f(d) распределения волн за весь год. Для перехода к Нm следует умножить высоты волн на 0.77

Примечание: левая градация – включая, правая градация – исключая ( например 0.0-1.0 значит ³0.0, но <1.0)

В открытой части Баренцева моря встречаются преимущественно однолетние дрейфующие льды [4], разнообразного образования – от мелкобитого льда до больших ледяных полей. Льды появляются в октябре-ноябре, наибольшего распространения ледяной покров достигает к апрелю, когда кромка льда занимает самое южное положение. В апреле она проходит с запада на восток между параллелями 74о и 75о с. ш., примерно от меридиана 44о в.д. кромка поворачивает на юг и достигает берега материка в районе мыса Святой нос. С мая льда в открытом море становится меньше.

Юго-западная часть Баренцева моря даже в суровые зимы практически свободна от льдов.

Юго-восточная часть Баренцева моря («Печорское море»).

Скорость ветра и направление ветра в этом районе [5] в течение года показаны в

Таблице 1.6

Таблица 1.6

Таблица 1.7

Таблица 1.8

Юго – восточная часть Баренцева моря отличается большой ледовитостью. Лед здесь обычно исчезает только во второй половине июня, а в годы с очень суровыми зимами – в конце июля, начале августа. В прибрежной зоне лёд наблюдается с октября-ноября по апрель-июнь.

Сроки начала безледокольного плавания зависят от сплоченности льда. Ледовые условия на крайнем востоке этого района могут затруднить плавание до первой декады июля (иногда до августа). Осложнения для плавания здесь создают местные льды и очень мощные льды Карского моря, нагоняемые северо-вострочными ветрами через Карские ворота.

Карское море.

Карское море является окраинным морем Северного Ледовитого океана. На севере оно широко открыто к Арктическому бассейну, на западе граничит с Баренцевым морем, на востоке с морем Лаптевых. В большей части море лежит на материковой отмели.

Продолжительность ледового периода, повторяемость волнения моря и скоростей ветра для характерных их значений приведены в таблице 1.9. Районирование соответствует приведенному в справочнике [6], в котором Обско-Тазовская губа включены в 3 район, а юго-западная часть Карского моря с приямальским шельфом и Байдарацкой губой – в 5 район.

Таблица 1.9 – ветро-волновая повторяемость в Карском море

Ледовая обстановка

С октября по июнь море покрыто льдами. Таяние льдов начинается с конца мая – начала июня и происходит вначале в устьях рек, а затем и в открытой части моря. Осенью в связи с понижением температуры воздуха начинается льдообразование, причем в районах, где имеется остаточный лед, процесс льдообразования начинается раньше и проходит более интенсивно, чем на чистой воде. К концу октября море замерзает полностью.

Таким образом, навигационный период в Карском море в умеренную зиму длится с июля по начало октября, т.е. около 3 месяцев.

Рисунок 1.7 – Распространение льдов в Карском море

(умеренная зима, осреднение 10 дней, обеспеченность 50%)

Выделено расположение месторождения «Харасавей-море» (1), портопункта Ямбург (2).

Образование припая в Карском море происходит с северо-востока на юго-запад, причем распространяется он от берега в сторону моря. В бухтах и между островами устойчивый припай образуется сравнительно быстро. В юго-западной части моря окончательное установление припая происходит в ноябре-декабре. Границы распространения припая приведены на рисунке 1.8.

Рисунок 1.8 – границы распространения припая.

Среднее и максимальное значение прочности льда на сжатие составляет 1,44 МПа и 2,10 МПа соответственно. Внешняя граница прибрежного льда заторошена. Интенсивность торошения прибрежного льда увеличивается от 0-1 балла возле береговой черты до 3-4 баллов возле кромки зоны. Торосы обычно ориентированы параллельно береговой линии. Высота паруса торосов в прибрежной зоне лежит в пределах 0,5-2,5 м, но может достигать 3 м. В среднем высота тороса составляет 1,2-1,8 м, глубина киля равняется 8-10 м, а ширина киля достигает 20 м. Поля торосов могут иметь протяженность до 1 км.

Стамухи обычно расположены на глубинах 5-15 м. Они имеют высоту до 3-7 м (редко до 10-15 м) и длину 30-150 м. Очень часто высота паруса равна глубине воды.

Дрейфующий лед преимущественно осеннего образования наблюдается зимой во всей юго-западной частью Карского моря. В юго- западной части моря толщина молодого льда достигает 5-10 см к началу ноября и 20-25 см к 20 ноября. Максимальная толщина льда наблюдается во второй половине мая и в среднем составляет 120-140 см в западной части моря. Межгодовые отклонения толщины дрейфующего льда от средних значений в течение всего периода нарастания не превышают 30 см. Сплоченность дрейфующего льда, как правило 9-10 баллов, а торосистость его составляет в среднем 2 балла. Особенно интенсивное торошение льда происходит осенью и в первой половине зимы, когда толщина льда еще невелика и высота гряд торосов в этот период в основном не более 4 м. Торосистость льда 3 балла и более всего вероятно в Байдарацкой губе. Межгодовая изменчивость торосистости ледяного покрова невелика (0,5-1 балл).

Шельф о. Сахалин

Месторождения Чайво и Одопту расположены в Охотском море у северо-восточного побережья острова Сахалин.

Этот район острова Сахалин расположен в северосахалинской климатической зоне и характеризуется холодными ветреными зимами, с небольшим снежным покровом, и облачным холодным летним периодом, с частыми туманами. Климатические условия на побережье материка в Хабаровском крае можно характеризовать как умеренно континентальные, подверженные влиянию моря. Климат отличается холодными зимами с относительно тонким снежным покровом и холодным летним периодом.

Среднегодовая температура и северной части острова Сахалин и ближайших к ней прибрежных районах Хабаровского края ниже 0°С.

В июле-августе на северо-восточном шельфе острова Сахалин преобладают южные и юго-восточные ветры скоростью до 10 м/с. Повторяемость ветров скоростью выше 15 м/с не превышает 1,5%. Максимальные скорости характерны для южных и юго-восточных ветров.

Среднегодовое количество осадков в рассматриваемом районе колеблется от 539 до 709 мм.

Относительная влажность воздуха, как правило, высока в пределах всего района предполагаемых работ по проекту. Среднегодовая влажность составляет 82% для Сахалина и 76% для района Де-Кастри.

Снежный покров в рассматриваемом районе обычно устанавливается в течение второй или третьей недели октября и не сходит до середины марта. На северо-востоке Сахалина количество дней со снежным покровом составляет 170-196.

Зимой в пределах акваторий дальневосточных морей и прилегающих районов Тихого океана создаются благоприятные условия для развития циклонических процессов. В течение одного месяца в Охотском море циклон может стоять до 28 дней. Общее количество тропических циклонов, зарегистрированных в изучаемом районе, составляет 70-72.

Объекты стадии 1 проекта «Сахалин 1» планируется разместить в районе, для которого характерны изменчивость приливов и морских течений, интенсивное волнение и морские льды, формирующие торосы и стамухи.

Приливы у северо-восточного побережья острова Сахалин в основном носят суточный характер. Высота приливов колеблется от 1,7 до 2,2 м. Течения, обусловленные суточными приливными явлениями, наиболее сильны на расстоянии от 5-10 до 20-25 км от берега.

Усредненная во времени скорость поверхностных течений в районе Чайво составляет примерно 35 см/с, причем они в основном направлены на север, юг, северо-восток и юго-запад в безледный период. Средняя скорость придонных течений равна 17,8 см/с с преимущественными направлениями на север и на юг. Максимальная скорость течений может достигать 150 см/с и 130 см/с у поверхности и в придонном слое, соответственно (особенно в полосе 7-15 км от берега). Этими сильными придонными течениями объясняется крупномасштабное перемещение наносов и формирование донного рельефа аналогичного пустынному (например, крупные песчаные гряды, песчаные волны и отложения отсортированного по размеру гравия).

Приливы в Татарском проливе носят полусуточный характер и отмечаются два раза в сутки. В проливе Невельского у поселка Погиби регистрировались приливы высотой до 2,4 м. В гавани Де-Кастри приливы наблюдаются до 3-3,5 м.

Средние скорости поверхностных и придонных течений и проливе Невельского колеблются от 35 до 48 см/с. Устойчивые северо-западные ветры могут вызывать сгонно-нагонные явления.

На протяжении периода летних муссонов (с июня по август месяцы включительно) направление волн вдоль северо-восточного побережья острова Сахалин в основном юго-восточное и южное, при средней высоте волн 0,8-1,1 м. В штормовую погоду высота воды может достигать 4,5 м. В сентябре учащаются штормовые волны северо-восточного и северного направлений. Средняя высота волн составляет 2,2 м при максимуме до 11,5 м во время сильных зимних штормов.

В проливе Невельского во время летних штормов высота волн может достигать 4,5 м.

Основным источником цунами являются землетрясения в Тихом океане. Курильская гряда гасит большую часть волновой энергии. Высота волн цунами, возникающих в результате землетрясении силой 8 баллов в Курильско-Камчатской океанической впадине, может достигать 1,3-2,5 м. Ожидаемая высота волн в Татарском проливе и проливе Невельского гораздо меньше -0,7 м.

Ледяной покров вдоль побережья на северо-восточном шельфе Сахалина, образуется вконце третьей недели ноября (в прибрежной полосе шириной 16-24 км). К февралю замерзает вся прибрежная зона, и начинают формироваться торосы. Торошение часто приводит к пропахиванию льдом и существенному изменению рельефа на обширных участках морского дна при глубине моря не более 30 м. Ветры с северо-востока или востока прижимают дрейфующий лед к берегу усиливая торошение. Многие из разросшихся торосов оказываются посаженными на мель в виде стамух и сохраняются до самого вскрытия ледяного покрова. Ледовый период может длиться 210-220 дней в году.

В пределах годового цикла температура морской воды на поверхности у северо-восточного побережья острова Сахалин колеблется от -1,5 до 12°С. В зимний период толща воды равномерно холодная - от 0 до -1°С.
Толщина льда в Татарском проливе зимой обычно не превышает 0,7 м.

2 ПРОКЛАДКА МОРСКИХ ТРУБОПРОВОДОВ

Общие сведения

Подводные трубопроводы как новая отрасль трубопроводного транспорта появились в конце сороковых годов ХХ века, когда началась добыча нефти в Мексиканском заливе. На первых этапах укладка подводных трубопроводов проводилась на мелководных участках с использованием известной технологии строительства трубопроводов на подводных переходах способом последовательного наращивания трубопровода на небольшой барже и путем протаскивания трубопровода по дну моря. При строительстве трубопровода использовались насосно-компрессорные или обсадные трубы диаметром 100-200 мм, собираемые на муфтах и погружаемые без последующего заглубления. Подводные переходы из труб большего диаметра и значительной протяженности сооружались способом свободного погружения со сваркой межсекционных стыков в надводном положении. Отдельные плети трубопровода буксировались на поплавках или без них [7].

Начиная с 1970 г началась прокладка трубопроводов большого диаметра в более глубоководных районах. В 1974 г. завершена прокладка специальными судами первого подводного нефтепровода в Северном море от месторождения Ecofiks в Норвежском секторе к порту Тиссайд в Великобритании. Протяженность нефтепровода составила 350 км, диаметр 800 мм.

Интенсивные работы по освоению морских месторождений нефти и газа всё в большей степени связаны с прокладкой подводных трубопроводов. По сравнению с морскими перевозками нефтепродуктов на судах преимуществами трубопроводной магистрали являются небольшая опасность повреждения и хороший КПД. Отрицательными факторами являются риски, связанные с монтажом трубопровода и требующиеся большие затраты. Несмотря на относительно высокую стоимость трубоукладочных работ в море, трубопроводный транспорт достаточно часто оказывается наиболее эффективным решением.

К 1980 г. во всем мире эксплуатировалось около 5000 км подводных трубопроводов. Основными районами сооружения подводных трубопровов являлись Мексиканский залив, Северное море, залив Кука, Японское море, акватории США, Австралии, Канады.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: