Prof. Bolesław Mazurkiewicz – Politechnika Gdańska UWARUNKOWANIA TECHNICZNE BUDOWY I EKSPLOATACJI GAZOCIAGU NA DNIE MORZA BAŁTYCKIEGO ZAŁOŻENIA PROJEKTU INWESTYCJI Prof. Bolesław Mazurkiewicz – Politechnika Gdańska

ZAGADNIENIA 1. Proces projektowania rurociągów podmorskich 2. Układanie rurociągów podmorskich 3. Zabezpieczenie rurociągów podmorskich 4. Skrzyżowania rurociągów podmorskich i ich podłączenie do platform pełnomorskich

PROCES PROJEKTOWANIA RUROCIĄGÓW PODMORSKICH I Fazy: Faza wyjściowa, wstępna Faza pomiarów i badań oraz gromadzenie danych Faza prac projektowych Faza układania II Faza wyjściowa lub wstępna: Rodzaj transportowanego medium Średnica zewnętrzna Ciśnienie projektowe Maksymalne i minimalne temperatury projektowe Planowana trasa rurociągu Przewidywany okres eksploatacji Rodzaj i jakość materiałów konstrukcyjnych, balastujących i osłaniających rurociąg Systemy zabezpieczenia antykorozyjnego Grubość ścianki rurociągu, grubość otuliny balastującej, ciężar w stanie zanurzonym oraz głębokość ułożenia poniżej dna morskiego

IV Faza prac projektowych III Faza pomiarów i badań oraz gromadzenia danych  Badania geofizyczne  Badania batymetryczne  Badania geotechniczne  Badania oceanograficzne IV Faza prac projektowych Projekt wstępny dla uzasadnienia słuszności wybranej trasy lub potrzeby jej zmiany Projekt techniczny stanowiący podstawę realizacji rurociągu na wybranej trasie. Podział rurociągu na odcinki projektowe różniące się zdecydowanie batymetrią, falą projektową, warunkami geotechnicznymi i warunkami lub zagrożeniami otoczenia. Decyzja o potrzebie zagłębienia rurociągu poniżej dna morskiego. Określenie projektowego współczynnika bezpieczeństwa w zakresie stateczności i wytrzymałości rurociągu. V Faza układania

Oddziaływania na rurociąg podmorskie Rodzaj oddziaływania Przyczyna Ciężary Siły ciężkości Wypór Siły hydrostatyczne Upłynnienie podłoża Siły oporu Prędkość prądów ustalonych Oscylacyjne prędkości cząsteczek w ruchu falowym, Odrywanie wirów Siły wyporu i odrywania (poprzeczne) Oscylacyjne prędkości cząsteczek w ruchu falowym Odrywanie wirów Siły bezwładności Oscylacyjne przyspieszenie cząstek w ruchu falowym Siły rozciągające Naciąg statku układającego, Kabel naciągowy, Ruchy statku układającego Ciśnienie wewnętrzne medium Skurcz termiczny Siły ściskające Siły ciężkości Wypychanie podczas układania Ruchy statku układającego Rozszerzenie termiczne Skręcanie Ruchy statku układającego Łączenie pętli zwisających Ciśnienie zewnętrzne Podłoże Ciśnienie wewnętrzne Tłoczenie medium Udar tłoczonego medium

Niebezpieczeństwa zagrażające rurociągom morskim Niebezpieczeństwo Przeważający rodzaj podłoża, region Charakterystyki geometryczne i fizyczne Osuwiska osadów dennych; Spływy osadów dennych Miękkie iły rejonów deltowych (głębokość wody mniejsza od 60 m) Szerokość, długość i grubość; wytrzymałość i grubość; wytrzymałość na ścinanie oraz inne dane geotechniczne; spodziewane przemieszczenia rozpatrywanego rejonu lub strefy Prądy zmętnieniowe Miękkie iły Zasięg zjawiska, równoważne prędkości i gęstości płynów, wytrzymałość gruntu i inne dane geotechniczne Skawalanie osadów dennych Złoża ujść rzecznych Zmiany szerokości i poziomu w strefie, wytrzymałość na ścinanie i inne dane geotechniczne skawaleń oraz osadów otaczających Intruzje skrystalizowanej soli Szerokość i spodziewane wyniesienie (wypiętrzenie), wytrzymałość gruntu na ścinanie i inne dane geotechniczne Uskoki Regiony o zagrożeniu sejsmicznym Szerokość i spodziewane przesunięcie uskoku, wytrzymałość i inne właściwości gruntu Upłynnienie oddziaływanie fali i dna morskiego -obciążenia w wyniku trzęsienia ziemi Piaski, iły Szerokość i grubość strefy upłynnionej, wytrzymałość i inne właściwości gruntu Erozja lokalna Miękkie iły i piaski Głębokość i szerokość strefy erozji lokalnej Brak podparcia rurociągu Piaski podatne na erozję Właściwości zapadliskowe Rozpiętość między miejscami podparcia, wytrzymałość gruntu Fale piaskowe Prądy rumowiskowe Silne prądy przydenne Wysokość fali i zasięg zagrożonego rejonu

Układanie rurociągów podmorskich

ODDZIAŁYWANIA PODCZAS UKŁADANIA

Działalność zapobiegawcza w przypadku niebezpieczeństw zagrażających rurociągom podmorskim Niebezpieczeństwo środowiskowe Działania zapobiegawcze Zakopanie rurociągu Wyniesienie rurociągu Otulina balastująca Zakotwienie rurociągu Cięższy rurociąg Siły hydrodynamiczne Odrywanie wirów Erozja lokalna oraz brak podparcia Fale piaskowe Obsuwy i spływy osadów dennych Prądy zmętnieniowe Pływanie rurociągu Skawalanie osadów Krystalizacja soli Uskoki, trzęsienia ziemi + - Upłynnienie gruntu Rurociąg należy projektować w taki sposób, aby jego ciężar jednostkowy był jak najbardziej zbliżony do ciężaru jednostkowego upłynnionego gruntu; rurociąg należy zakopać poniżej poziomu upłynnienia lub zakotwić

Aktualne wymagania w zakresie zagłębienia rurociągów o dużej średnicy (> 750 mm) Strefa układania rurociągu Występujące niebezpieczeństwa Aktualne wymagania Przyszłościowa prawdopodobna praktyka zagłębienia Uwagi Strefa brzegowa Głębokość wody <10 m Fale, prady, erozja dna, zasuwy namułów, wyloty czerpalne  3 m Zagłębiać tak głęboko jak tylko jest możliwe Porty i kotwicowiska Fale, prądy, roboty czerpalne, kotwiczenie ~ 3 m Zagłębić tak głęboko jak tylko możliwe Zagłębienie może się okazać niewystarczające. Rozważana powinna być zmiana trasy lub inne metody zabezpieczenia. Strefa przybrzeżna i strefa małych głębokości wody. Odległość od brzegu  50 km lub głębokość wody  30 m Fale, prądy, rybołówstwo, kotwiczenie ? Roboty czerpalne ? Zmienne Zagłębienie wymagane zwykle ze względów statecznościowych. Wielkość zagłębiania określona dla każdego przypadku Zbadane powinny być statystyki żeglugowe i kotwiczenia awaryjnego

Strefa układania rurociągu Występujące niebezpieczeństwo Aktualne wymagania Przyszłościowa prawdopodobna praktyka zagłębiania Uwagi Otwarte morze, średnia głębokość wody. 30 m < głębokość wody  100 m. Odległość od brzegu  50 km Fale, prądy, rybołówstwo ~ 1m Zagłębienie może być konieczne ze względów statecznościowych Ochrona przed rybołówstwem może być zapewniona drogą odpowiedniej otuliny betonowej Wody głębokie, głębokość wody > 100 m Prądy, rybołówstwo ~ 1 m Zagłębienia nie wymagane Ochronę przed rybołówstwem odpowiednia otulina betonowa Obszary blisko platform. Odległość od platformy < 5 km Prądy, rybołówstwo, kotwiczenie statków oceanotechnicznych ~ 3 m Zagłębić tak głęboko jak tylko możliwe; zasypanie Zagłebienie może się okazać niewystarczające. Rozważania powinny być inne metody zabezpieczenia

Metody zabezpieczeń rurociągu Rurociąg niezabezpieczony spoczywający na dnie Rurociąg zabalastowany Rurociąg na palach Rurociąg na podporach (siodłach) Rurociąg zakotwiony Rurociąg wpłukany Rurociąg zagłębiony – zasyp naturalny Rurociąg zagłębiony - zasyp (pokrywa) z bloków skalnych Rurociąg zagłębiony – pokrywa betonowa

Metody zagłębiania rurociągu podmorskiego poniżej dna morza Metoda strumieniowa (spulchniania hydraulicznego) Metoda upłynnienia gruntów piaszczystych Metoda cięcia mechanicznego (pogłębianie) Metoda orania (płużenie)

Ocena metod głębienia rowów

Ryzyko uszkodzenia rurociągów podmorskich Kotwiczenie wynikające z awarii maszyn Kotwiczenie wynikające ze zderzenia dwóch statków Osadzenie statków na dnie Sumaryczna ilość zdarzeń Roczna częstotliwość* i okres powtórzenia uszkodzenia (łącznie z rozerwaniem rurociągu) 3,9 ·10-3 256 lat > 4,5 · 10-5 < 22220 lat 2,74 · 10-4 3650 lat 4,22 ·10-3 237 lat * Częstotliwość definiowana jest jako liczba zdarzeń na rok i na kilometr rurociągu Uwaga: W przypadku ułożenia rurociągu z otuliną betonową nie uwzględnia się ryzyka uszkodzenia rurociągu w wyniku ciągnienia narzędzi połowowych

Skrzyżowanie rurociągów podmorskich

Podłączenie rurociągów podmorskich do platform pełnomorskich