Журнал "Системы Безопасности" № 4‘2026

О Т Р А С Л Е В О Й Ф О К У С 115 строительно-монтажных работ и при эксплуата- ции. Однако представляется более целесооб- разным рассмотреть проблему надежности тру- бопроводов, выделив три взаимосвязанных и взаимообусловленных процесса: проектирова- ние как заложение теоретических основ рабо- тоспособности конструкции; строительство как качество строительно-монтажных операций, сварки, земляных работ и т.д.; эксплуатацию как соблюдение технологических режимов, конт- роль над безотказностью конструкции. В рамках настоящей статьи рассматриваются нагрузки на ЛЧМТ, возникающие только в про- цессе строительства, корректный учет которых при выборе конструктивных решений на этапе проектирования позволит снизить частоту отка- зов ЛЧМТ, из которых до 20% от общего числа приходится на отказы, связанные с несовершен- ством строительно-монтажных работ, в том числе возникающих вследствие нерациональ- ных проектных решений [6]. Напряженно-деформированное состояние трубопровода при пересечении препятствий методом наклонно-направленного бурения (ННБ) Рассмотрим НДС магистрального газопровода при сооружении перехода через водную пре- граду (шириной зеркала воды более 75 м) методом наклонно-направленного бурения. В качестве исходных данных принимается трубо- провод диаметром 720 мм с толщиной стенки 10 мм из электросварных прямошовных труб, изготовленных из листового проката, прошедше- го 100% контроль на сплошность физическими неразрушающими методами, класса прочности К52 (классификация класса прочно- сти и механические свойства металла труб при- няты по ГОСТ Р 56403–2015 [7]). Температура продукта на участке колеблется от +0 °С до +12 °С. Температура фиксации расчетной схемы трубопровода в холодное время года составляет -10 °С, в теплое время года – +25° С. Прочие исходные данные для расчета представлены в табл. 1. В соответствии с указанными исходными дан- ными и условиями прочности [5] имеем сле- дующее: Как видим, при принятой расчетной схеме, с учетом сварки последнего монтажного стыка при температуре не менее -10 °С и радиусе упругого изгиба не менее 1000 м, условие прочности по кольцевым и продольным напря- жениям выполняется при действии эксплуата- ционных нагрузок (внутреннее избыточное дав- ление, температурный перепад и упругий изгиб). При строительстве перехода методом ННБ тру- бопровод не будет находится под воздействием давления транспортируемой среды и темпера- турного перепада, однако на него окажут воз- действия следующие нагрузки: наружное гид- ростатическое давление бурового раствора в процессе протягивания трубной плети по сква- жине (вызовет кольцевые напряжения со зна- ком "минус"), продольные напряжения от упру- гого изгиба и продольные напряжения от при- ложения тягового усилия буровой установки. Таким образом, условие прочности при протас- кивании трубопровода по криволинейной сква- жине будет выглядеть следующим образом: где R – расчетное напряжение по пределу проч- ности или пределу текучести, определяемое в соответствии с [5], МПа; σ экв – суммарное напряжение с учетом двухосного НДС, МПа; ρ бр – плотность бурового раствора, кг/м 3 ; h – максимальный перепад высот по профилю между точкой входа/выхода бура и низшей точкой скважины; D н – наружный диаметр тру- бопровода; δ – толщина стенки трубопрово- да, м; ρ – радиус упругого изгиба трубопрово- да, м; F – площадь поперечного сечения трубо- провода, м; T max – максимальное тяговое уси- лие буровой установки, Н; σ н пр – суммарные продольные напряжения в трубопроводе от нагрузок и воздействий, МПа; σ н кц – кольцевые напряжения от действия бурового раствора, МПа. Параметром, оказывающим наибольшее влия- ние на величину напряжений, является тяговое усилие, развиваемое установкой ННБ. На сего- дняшний день в нормативно-правовом поле существует несколько весьма отличающихся по результатам методик для определения усилия протаскивания: 1) методика расчета согласно СП 42-101–2003[8]; 2) методика АО "Гипро- трубопровод", закрепленная во внутренних документах ПАО "Транснефть" и в адаптирован- ном виде представленная в [9]; 3) рекоменда- ции СП 341.13258002017 [10]. За рубежом наиболее распространена методика расчета усилия протаскивания трубопровода канадско- го университета Уотерлоу. В работе [11] был проведен сравнительный анализ указанных методик на примере перехо- да через реку Евьяха методом ННБ (трубопро- вод диаметром 530 мм, толщиной стенки 10 мм, протяженностью 844,5 м и фактическим усилием протаскивания 450 кН), который пока- зал, что усилие протаскивания по СП 42-101– 2003 (4824 кН) дает наибольшую погрешность в сравнении с фактическим значением, что обусловлено учетом в расчетной модели свода естественного обрушения, согласно теории М.М. Протодьяконова для благоприятных и неблагоприятных условий. Расчетное значение по методике университета Уотерлоу составило 1096,5 кН, что также значительно больше фак- тического, так как расчетная модель основыва- ется на упрощении профиля ствола скважины и замене криволинейных участков прямолиней- ными с известными углами наклона. Это допу- щение приводит к тому, что моделируются более жесткие, чем в действительности, усло- вия. Наиболее точное значение (правда, с отклонением в меньшую сторону) дает методи- ка АО "Гипротрубопровод" (298,5 кН). Однако более детальное сопоставление расчет- ного значения тягового усилия по методике "Гипротрубопровод" с фактическими его значе- ниями, измеренными в ходе строительства ряда переходов, показало, что строгое обобщение значений тяговых усилий, реализованных при протаскивании трубопровода, осуществить невозможно, так как в большинстве случаев рас- четные данные не совпадают с фактом [12]. Это обусловлено как индивидуальностью каждого перехода, так и уровнем влияния различных фак- торов на процесс его строительства. Анализ пара- метров, определяющих значение тягового усилия при протаскивании трубопровода, позволяет раз- делить их на две группы. К первой группе отно- сятся весовые характеристики протаскиваемого трубопровода, длина трубопровода, его диа- метр, толщина стенки. Ко второй группе парамет- ров относятся профиль подводного перехода, величина углов входа и выхода бура, радиус кри- визны закладываемого профиля, диаметр сква- жины. Перечисленные параметры могут менять свои значения по отношению к тем, которые были приняты на этапе проектирования перехода при расчете тягового усилия. В работе [12] также показано, что нагрузки при протаскивании пико- во возрастают в зонах перехода из одной инже- нерно-геологической группы в другую, а также в интервалах неустойчивого состояния грунтов. Наибольшее, но плавное возрастание нагрузок происходит в интервалах изменения кривизны профиля перехода, то есть при изменении траек- тории движения трубопровода. Среди выявленных закономерностей отклоне- ния расчетных значений тягового усилия от фактических можно выделить следующие: нехарактерно высокие фактические тяговые усилия объясняются наличием технологических осложнений по стволу скважины; нехарактерно низкие – строительством скважин в устойчивых грунтах с большими радиусами криволинейных участков, оказывающими минимальное сопро- тивление при протаскивании. Как один из вари- антов учета грунтовых условий – предлагается www.secuteck.ru август – сентябрь 2026 СПЕЦПРОЕКТ ОХРАНА ТРУДА И ПРОМЫШЛЕННАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ Рис. 1. Схема продольного профиля скважины ННБ