ХХ век. Создание объектов инфраструктуры
А. Г. ДРУЖИНИН – директор ГК «Экстрол»
О. Л. МИХАЛЕВА – руководитель отдела маркетинга ГК «Экстрол»
В настоящее время арктические ресурсы нефти и газа являются стратегическим резервом ТЭК России, обеспечивающим энергетическую безопасность страны в 21 веке. Это обуславливает актуальность освоения шельфовых месторождений и является одним из основных долгосрочных направлений устойчивого развития энергетической политики России.
Значительная часть арктического побережья России находится в районах распространения вечной мерзлоты, которая оказывает существенное влияние на процесс освоения территорий ввиду наличия большого количества неблагоприятных факторов как природного, так и техногенного происхождения. Среди факторов, усложняющих и удорожающих освоение региона с особыми климатическими условиями, первыми и самыми явными являются погодные и инфраструктурные, включающие в себя проблемы низких температур для строительства и эксплуатации, а также отсутствие развитой береговой транспортной и материально-технической инфраструктуры снабжения.
Режимы эксплуатации объектов инфраструктуры в криолитозоне и за ее пределами значительно различаются. Как правило, сооружения на вечной мерзлоте имеют меньший расчетный срок эксплуатации в силу того, что они подвержены более интенсивному износу, в том числе и за счет изменений в несущей способности вечной мерзлоты вследствие растепления. Типичные расчетные сроки эксплуатации объектов инфраструктуры в криолитозоне составляют:
- дороги с покрытием – 15-20 лет;
- трубопроводы – 30 лет;
- дома с фундаментом – 30-50 лет;
- железные дороги – 50 лет;
- мосты и тоннели – 75-100 лет.
Основной способ решения проблем эффективной эксплуатации и увеличения срока службы сооружений – термостабилизация грунтов региона с особыми суровыми климатическими условиями с применением специализированных технологий и материалов.
Группа компаний «Экстрол» предлагает современные технические решения для объектов строительства и благоустройства в условиях вечной мерзлоты на базе высокоэффективных теплоизоляционных материалов.
Группа компаний «Экстрол» уже более 10 лет является одним из крупнейших российских производителей экструзионного пенополистирола и сотрудничает с ведущими проектными и строительными организациями, осуществляя поставки материала на объекты нефтегазового строительства.
Экструзионный пенополистирол производится методом экструзии из полистирола общего назначения на современном высокотехнологичном и оборудовании. Метод изготовления материала «Экстрол» позволяет получить изделия с гомогенной структурой, состоящей из мелких, полностью закрытых жестких ячеек с размерами 0,1-0,2 мм.
«Экстрол» обладает уникальным сочетанием теплотехнических характеристик: максимальная теплоизоляция, минимальное поверхностное водопоглощение, долговечность, легкость и простота монтажа, высокая прочность, биологическая устойчивость и экологичность; обеспечивающих неоспоримую эффективность применения в суровых северных условиях.
Уникальные свойства экструзионного пенополистирола признаны научно-исследовательскими институтами, технические условия производства изделий из экструзионного пенополистирола «Экстрол» согласованы экспертами ПАО «Газпром», а группа компаний «Экстрол» аккредитована как надежный партнер и поставщик крупных организаций нефтегазовой отрасли федерального значения, в числе которых ОАО «НОВАТЭК», ПАО «Газпром», ОАО «НК «Роснефть», ПАО АНК «Башнефть».
Объекты береговой инфраструктуры изыскательных работ, разработки и добычи нефти и газа в арктических и заполярных зонах включают в себя транспортировочные пути (дороги и трубопроводы) и вахтовые площадки (перевалочные базы, базы снабжения и производственного обслуживания).
Включение экструзионного пенополистирола в состав автодорожного покрытия позволяет создать температурный барьер между дорожным полотном и грунтом. В случае, если грунты сезоннопромерзающие, «Экстрол» позволяет грунтам находиться в зоне положительных температур, пучинистый грунт при этом не промерзает и, как следствие, исключаются неблагоприятные последствия пучения. В условиях вечной мерзлоты экструзионный пенополистирол, наоборот, позволяет сохранить отрицательной температуру мерзлого грунта и исключить просадки земляного полотна.
Кроме этого, теплоизоляционные плиты «Экстрол» выполняют функцию разделительного слоя, обеспечивая равномерное распределение нагрузки.
Фото 1. Строительство и теплоизоляция дорожного полотна федеральной трассы Надым-Салехард при помощи плит «Экстрол»
Включение теплоизоляции в состав дорожного покрытия способствует снижению затрат на 8-35% на строительство дороги за счет сокращения объемов вывозимого грунта и привозного песка, сокращению объема машино-часов, снижению высоты насыпи и ширины землеотвода, сокращению затрат на рекультивацию и экологию, уменьшению временных затрат и стоимости проведения строительных работ.
Железнодорожное сообщение в рамках проектов по освоению арктических и полярных регионов играет не менее важную роль – она позволяет круглогодично доставлять технику и стройматериалы, перевозить некоторые продукты добычи. Вечная мерзлота и высочайшая степень заболоченности территории обуславливает применение уникальных технологий при строительстве железной дороги. Строительство ведется только при отрицательной температуре, а для обеспечения устойчивости конструкции разработана послойная система теплоизоляции (слой экструзионного пенополистирола поверх замерзшего песка в обойме из геотекстиля).
Рис. 1. Конструкция устройства железнодорожного полотна на линии Обская – Бованенково с включением теплоизоляционного материала
Следует подчеркнуть актуальность строительства аэродромов и вертодромов на территории поселков, благодаря которым осуществляется доставка персонала на платформы и материальное снабжение базы. Среди особенностей применения экструзионного пенополистирола «Экстрол» для теплоизоляции аэродромных площадок являются повышенные прочностные требования к покрытию и изоляции, которые должны выдерживать высокие статические нагрузки от давления колес в сочетании с динамической нагрузкой при взлете и посадке. Крайне жесткие требования предъявляются и к ровности поверхности аэродромных покрытий, при этом потребность в работах по содержанию взлетно-посадочных полос должна быть сведена к минимуму. Таким образом, экструзионный пенополистирол «Экстрол» становится практически единственным материалом, для которого характерны высокие теплотехнические показатели в совокупности со значительной прочностью на сжатие и изгиб.
Фото 2. Обустройство Новопортовского месторождения ПАО «Газпром Нефть» с помощью теплоизоляционных плит «Экстрол»
Высокоэффективный теплоизоляционный материал «Экстрол» все шире используют его для обустройства территории нефтегазовых промыслов. Вдольтрассовые автодороги, технологические проезды, площадки под зданиями и сооружениями, а также факельные площадки обустраиваются на вечномерзлых грунтах с применением плит «Экстрол». Включение теплоизоляционного материала «Экстрол» в состав конструкций, рассчитанных на эксплуатацию покрытий в условиях Крайнего Севера и передвижение по ним спецтехники, позволяет предотвратить растепление и разжижение грунтов основания, а также укрепить площадки, расположенные на болотистой местности. Среди объектов, обустройство которых выполнено с помощью теплоизоляционных плит «Экстрол», отметим Новопортовское месторождение ПАО «Газпром» и Ванкорское месторождение ОАО «НК «Роснефть».
Фото 3. Реконструкция взлетно-посадочной полосы аэродрома «Данилово» с применением плит «Экстрол», г. Йошкар-Ола
Обычно все работы по устройству газо- и нефтепроводов в районах с сезоннопромерзающими и вечномерзлыми грунтами производятся зимой, когда грунты наиболее стабильны. Их оттаивание и повторное замерзание приводят к деформациям почвы и могут стать причиной нарушения целостности трубопровода.
При проектировании прокладки трубопровода в зонах с особыми климатическими условиями важно учитывать глубину промерзания и другие характерные особенности грунта, а также важно минимизировать внешние механические и химические воздействия на поверхность трубы с помощью устройства поверхностной изоляции из жесткого и долговечного материала.
«Экстрол» используется для изоляции наружной поверхности труб при их подземной и надземной прокладке. Геометрические размеры изделий «Экстрол» зависят от диаметра трубы, который может варьироваться от 57 мм до 1420 мм. Допускаемая температура окружающей и транспортируемой среды от −63° до +75°С.
Результатом разработок специалистов группы компаний «Экстрол» стало изобретение нового способа производства широких монолитных сегментов ЭкстраСЕГМЕНТ, который позволил уменьшить количество сегментов, необходимое для утепления трубы большого диаметра с 16 до 7, а также сократить время и трудозатраты при их монтаже.
ЭкстраСЕГМЕНТ представляет собой широкий монолитный сегмент с плотным защитным покрытием по внешней и внутренней стороне, которое сохраняется на изделии благодаря уникальному методу производства.
Более того, благодаря высокой прочности материала, ЭкстраСЕГМЕНТы™ не требуют дополнительной внешней защиты (кожухов) даже при подземной бесканальной прокладке и предохраняют трубопроводы от механических повреждений, в том числе острых скалистых пород. Таким образом, применение материала «Экстрол» также возможно на участках активных тектонических разломов.
Применение ЭкстраСЕГМЕНТ в регионах с особыми климатическими условиями позволяет заменить надземную и полузаглубленную прокладку трубопроводного транспорта на заглубленную бесканальную с минимальной глубиной заложения. Следует отметить, что при такой прокладке газо- и нефтепроводов значительно сокращается объем земляных работ и работ по созданию песчаной подсыпки, уменьшается срок строительства газопровода и увеличивается его рабочий ресурс.
ЭкстраСЕГМЕНТ успешно применялся для теплоизоляции магистрального газопровода «Бованенково-Ухта» (1, 2 нитка), протяженность которого составляет 1100 км, а проектная производительность 140 млрд м3/год, а также для теплоизоляции трубопроводов одного из приоритетных проектов ПАО «Газпром» – «Сила Сибири».
Фото 4. Применение ЭкстраСЕГМЕНТ для теплоизоляции трубопровода Д1420 на участке Заполярное КС Пуртазовская
Разработки высокотехнологичных материалов и уникальных технологий, направленных на эффективность и долговечность эксплуатации объектов в особых климатических условиях, сегодня исключительно важны для России в рамках стратегической задачи по освоению Арктики. Перспектива применения высокотехнологичных и эффективных решений позволят комплексно решать вопросы хозяйствования в условиях вечномерзлых грунтов – укрепление и защищенность конструкций объектов строительства через использование новых материалов с высокими эксплуатационными свойствами позволят решить основные сложности при освоении Российских арктических шельфов, связанные с природными и инфраструктурными факторами.
