Су́дно-трубоукла́дчик, специализированное судно, предназначенное для укладки морских трубопроводов на глубину до 4 тыс. м. Широко используется для освоения нефтяных и газовых месторождений, в строительстве и обслуживании подводных коммуникаций и других объектов. Кроме того, судно-трубоукладчик обеспечивает транспортировку газа, нефти, воды и других ресурсов на большие расстояния, может выполнять задачи по установке подводных оптических кабелей, клапанов, систем безопасности и др. Также используется для обслуживания, ремонта, демонтажа, замены или модификации подводных систем уже существующих трубопроводов. К судам-трубоукладчикам относятся также корабли двойного назначения, которые способны, помимо осуществления основных функций, укладывать трубы в заданное место, где они свариваются вместе, образуя непрерывный трубопровод. К ним относятся модернизированные буровые суда и сухогрузы, баржи и другие типы судов.

Технические характеристики

Трубоукладочное судно оснащается гидравлической системой управления и автоматизации, которые позволяют операторам контролировать и регулировать подъём и укладку труб. В процессе работы используется якорь или система динамического позиционирования, необходимая для удерживания судна на заданном курсе. Судно-трубоукладчик может иметь разные размеры, водоизмещение варьируется от нескольких тысяч до нескольких десятков тысяч тонн. Основные компоненты для систем прокладки трубопроводов: устройства для натяжения и выпрямления труб, лебёдки, линейные системы, оборудование для обработки труб, системы управления жалом и др. Кроме того, судно содержит вытянутую вверх вышку, которая определяет трассу прокладки трубопровода. Нижнее направляющее устройство, с возможностью изгиба трубопровода, ограничивает боковые пределы трассы.

Двигатель судна может быть дизельным или гибридной системой. Судно-трубоукладчик может оснащаться системой подводного вмешательства для ремонта и обслуживания подводных трубопроводов.

Укладка труб с помощью судна-трубоукладчика

Впервые укладка труб с помощью судна-трубоукладчика применена в середине 1950-х гг. при строительстве морского трубопровода в Мексиканском заливе (США). Укладка труб может осуществляться с поверхности судна или с помощью буксировки. В первом случае монтаж линии трубопровода осуществляется на судне, которая затем опускается на морское дно для укладки. Время прокладки труб зависит от длины трубопровода. Например, при прокладке на глубине 1,5 тыс. м время спуска может составлять до 24 ч.

Линия трубопровода может строится или путём сварки секций труб на палубе, или методом намотки, при котором трубопровод, изготовленный на суше, предварительно наматывается на катушки. Метод намотки на катушку применяется для труб диаметром от 100 до 400 мм. Обслуживание всех систем и сварочного оборудования на трубоукладочных судах производят с помощью компьютера. Для обеспечения остойчивости судна учитываются глубина моря, волнение и скорость ветра. Плавучесть судна может влиять на процесс укладки труб как положительно, так и отрицательно. Под водой заполненная воздухом труба весит меньше и оказывает меньшую нагрузку на судно.

В процессе прокладки труб участвует несколько судов. Специальная баржа доставляет трубы на трубоукладочное судно, где они опускаются на склад, расположенный на палубе. Далее трубы поступают на конвейер для сварки. Сварные соединения проверяются ультразвуком на наличие дефектов. Кроме того, на все соединения после сварки наносится антикоррозийное покрытие.

При использовании метода S-образной укладки сварные трубы перемещаются по конвейеру в кормовую часть, где расположена стрела (стингер), погруженная в воду под углом, по которой трубы постепенно опускаются на морское дно. Технология заключается в том, что наращивание трубопровода осуществляется за счёт последовательной сварки секций труб. Спуск производят с помощью натяжителей. Сила натяжения создаётся за счёт натяжных роликов и регулируемой прямой тяги. Стингер регулирует степень кривизны по ходу опускания трубы. Длина стингера может достигать 90 м. Также используются складные стингеры, которые позволяют менять размер и регулировать траекторию спуска трубы.

Использование S-метода позволяет осуществлять строительство трубопровода диаметром до 1400 мм на глубину 300 м и диаметром до 810 мм на глубину 700 м. Данный тип укладки чаще используется для монтажа труб на мелководье и в промежуточных водах. Технология называется S-методом, потому что ось трубопровода делает линию, представляющую собой 2 участка с разными линиями кривизны – зоной перегиба и зоной провиса. Изгиб трубопровода требует точного перемещения баржи относительно точки касания дна. В случае необходимости остановки укладки трубопровода к уже готовой к спуску плети приваривается заглушка, которая обеспечивает герметичность. Затем специальными захватами трубопровод опускают на дно. Для возобновления работ трубоукладчик вытягивает плеть наверх.

В глубоких водах используется J-метод укладки труб. При укладке таким способом трубопровод не изгибается в 2 местах и это уменьшает накопленную пластическую деформацию. Трубы свариваются на судах почти в вертикальное положении. Угол наклона ската находится на одной линии с контактной линией трубы, ведущей к морскому дну. Трубопровод изгибается только один раз – во время монтажа на морском дне, что выгодно при использовании трубопроводов, чувствительных к усталости. По мере продвижения судна следующие плети свариваются, тем самым продолжается процесс укладки.

Также используется комбинированный метод катушечной и J-образной укладки, когда труба сваривается на берегу в длинные отрезки, которые загружаются на большую катушку путём пластической деформации вокруг ступицы. Когда труба укладывается в море, её снимают с катушки через выравниватель в верхней части укладки рампы, затем пропускают через систему выпрямления и опускают на морское дно. Процесс опускания контролируется линейными натяжителями, которые захватывают трубу по мере её прохождения. Основное преимущество такого подхода заключается в том, что бо́льшая часть сварки и нанесения защитных покрытий выполняется на суше.

При укладке морского трубопровода буксировкой плетей транспортировка секций труб к месту подводной прокладки производится в собранном виде. На береговой строительно-монтажной площадке монтируются отдельные плети трубопровода расчётной длины. Перед укладкой производятся такие расчёты, как тяговые усилия при выводе плети трубопровода с берега на море, буксировочное сопротивление при транспортировке плетей и др. Трубы оснащаются понтонами, далее с помощью буксировочного судна транспортируются к месту укладки. Соединённые в нитку плети трубопровода погружаются на дно моря путём отстропки понтонов или за счёт заполнения внутренней полости трубопровода водой.

Разделяют 4 типа буксировки плетей. К 1-му относится надводная буксировка, при которой трубопровод буксируется по поверхности воды.

В буксирах средней глубины используется меньше модулей плавучести, чем в надводных. Поддержание трубопровода на уровне погружения осуществляется за счёт скорости движения. Когда поступательное движение прекращается, трубопровод опускается на морское дно.

Для буксировки с морского дна, помимо модулей плавучести, используются цепи для дополнительного веса. Воздействуя друг на друга, они удерживают трубу чуть выше морского дна. На месте модули плавучести снимаются, и труба опускается на морское дно.

Донные буксиры тянут трубы по морскому дну без использования модулей плавучести. Данный тип буксируемой прокладки трубопроводов возможен только на мелководных установках, при этом морское дно должно быть мягким и ровным.