Обеспечение работоспособности газопроводов

С.В. Китаев 
Ю.В. Колотилов 

ОБЕСПЕЧЕНИЕ 
РАБОТОСПОСОБНОСТИ 
ГАЗОПРОВОДОВ 

Монография 

Москва 
Издательство «ФЛИНТА» 
2023 

УДК 621.64 
ББК 39.76 
    К45 

А в т о р ы: 
д-р техн. наук, проф., проф. кафедры «Транспорт и хранение нефти и газа»  
ФГБОУ ВО «Уфимский государственный нефтяной технический университет» 
Сергей Владимирович Китаев; 
д-р техн. наук, проф., заместитель директора по науке  
ООО «Промышленно-коммерческая фирма “Вертикаль”» 
Юрий Васильевич Колотилов 

Р е ц е н з е н т ы: 
д-р техн. наук, проф. кафедры «Транспорт и хранение нефти и газа»  
Санкт-Петербургского горного университета  
Ильдар Айратович Шаммазов; 
д-р техн. наук, проф., генеральный директор  
ООО «Научно-техническая фирма “ВОСТОКнефтегаз”» 
Фанзиль Мавлявиевич Мугаллимов 

К45      

Китаев С.В. 
  Обеспечение работоспособности газопроводов : монография / С.В. Китаев, Ю.В. Колотилов. — 
Москва : ФЛИНТА, 2023. — 217 с.: ил.  — Текст : электронный. — ISBN 978-5-9765-5114-5. — 
Текст : электронный.

В монографии предлагается современный подход к формализации и решению проблемы 
комплексного мониторинга и управления состояниями сложных технических объектов — линейной части магистральных газопроводов (ЛЧ МГ), базирующийся на их многокритериальном описании, концепциях и принципах теории принятия решений. Приводится описание пакета программ, позволяющего формировать базы данных критериальных оценок с целью последующего 
анализа безопасности эксплуатации. 
Книга может быть использована студентами, аспирантами и докторантами соответствующих 
специальностей вузов в качестве учебного пособия. 

УДК 621.64 
ББК 39.76 

Все права защищены. Никакая часть данной книги не может быть 
воспроизведена в какой бы то ни было форме без письменного 
разрешения владельца авторских прав. 

ISBN 978-5-9765-5114-5   
 Китаев С.В., Колотилов Ю.В., 2023
 Издательство «ФЛИНТА», 2023

ВВЕДЕНИЕ 
 
 
 
Актуальность приведенных в книге исследований связана с реализацией задач по проектированию организации строительного мониторинга оборудования и трубопроводов промышленных объектов. Разработанные методики, алгоритмы и пакеты прикладных программ 
позволяют эффективно проектировать системы организации строительного мониторинга 
промышленных объектов и совершенствовать для этого нормативную базу. 
Методологические и теоретические основы выполненных исследований базируются на 
работах отечественных и зарубежных ученых в области теории функциональных систем, 
экспертного логического анализа, вероятностно-статистических методов, информационновычислительных технологий, системотехники строительства, обобщении исследований в 
области организации строительного производства. При этом, научно-техническая гипотеза 
предполагает, что строительный мониторинг существенно повышает технико-экономические 
показатели использования научно-технического комплекса организационно-технологических 
решений на заключительных этапах строительного производства и увеличивает эксплуатационную надежность сооружаемых техногенных объектов и комплексов на основе использования современных информационно-вычислительных технологий, а также системного анализа показателей строительного мониторинга производства работ с учетом особенностей 
изменения организационно-технологических решений в сложных природно-климатических 
условиях. 
Практическая значимость приводимых в книге результатов заключается в разработке 
моделей, организационных и технологических решений, алгоритмов и элементов программного обеспечения систем организационно-технологического проектирования и управления 
строительным мониторингом техногенных объектов. Совокупность полученных результатов 
дает методику проектирования организации строительного мониторинга техногенных объектов, а разработанные информационно-вычислительные технологии позволяют анализировать параметры организационно-технологических процессов ввода в эксплуатацию технологических трубопроводов техногенных объектов и комплексов с учетом полученных в работе 
подходов оценки эффективности выполнения строительно-монтажных работ. Разработанные модели и алгоритмы предложены в качестве основы проектирования элементов реального информационно-аналитического обеспечения процессов организации и управления 
строительным производством, направлены на практическую реализацию предлагаемой концепции, научно-методологического и инженерно-технического обоснования рекомендаций в 
области совершенствования существующих схем организации информационного обеспечения строительства, действующих государственных стандартов, строительных норм и правил 
в области строительного производства. 

ГЛАВА 1. ПРОЦЕССЫ ПРОИЗВОДСТВА ПРИ СООРУЖЕНИИ И РЕКОНСТРУКЦИИ 
ТРУБОПРОВОДОВ  
 
 
 
1.1. Сооружение и реконструкция промышленных объектов 
 
 
 
Сооружение и реконструкция промышленных объектов предполагает осуществление 
комплексов строительно-монтажных работ, выполняемых профессиональными коллективами в определенной последовательности и определенными методами. Базовыми понятиями, 
характеризующими методы сооружения и реконструкции, являются техника, технология, организация, управление, экономика. 
Структура строительно-монтажных работ при сооружении и реконструкция промышленных объектов включает в себя: подготовительные работы; основные работы; завершающие работы. Она является универсальной, охватывает все сооружения промышленных 
объектов и каждый раз уточняется исходя из конкретного состава сооружений, природных 
условий и назначения промышленных объектов. 
Методы организации строительства во всех зарубежных странах примерно одинаковы. 
Строительство ведется по хорошо отработанной типовой схеме. Сооружение и реконструкция промышленных объектов ведется крупными комплексными подразделениями (КП), каждое из которых имеет единое оперативное подчинение, несмотря на то, что в подразделении могут быть бригады из субподрядных фирм. Использование КП обеспечивает требуемое 
качество и темп строительства путем формирования специализированных бригад и звеньев 
и производства всех видов работ в строгой технологической последовательности. 
После проведения работ подготовительного периода начинается собственно строительство или реконструкция промышленных объектов, которое должно быть соответствующим образом организовано. Далее изложены основные положения по организации строительства. 
Использование КП обеспечивает требуемое качество и темп строительства путем 
формирования специализированных бригад и звеньев и производства всех видов работ в 
строгой технологической последовательности. 
Сооружение переходов через естественные и искусственные препятствия выполняют 
специализированными бригадами по отдельному проекту производства работ (ППР) или 
технологической карте (ТК). ППР должен быть согласован с владельцем искусственного сооружения, а по естественным препятствиям — с местной администрацией или ведомством, 
ответственным за эксплуатацию природного объекта. 
Строительство небольших инженерных коммуникаций рекомендуется вести по принципу гибкой технологии и организации, для чего строительный поток оснащается многофункциональными технологическими машинами и оснасткой. 
При поточном строительстве промышленных объектов для обеспечения требуемого 
качества и бесперебойной работы КП в ППР назначают технологические заделы по каждому 
виду работ. Величина заделов должна быть минимальной, но достаточной для компенсации 
колебания сменных темпов работ специализированных бригад и звеньев, исключающих 
простои последующих бригад. 
Сложные узлы трубопровода — крановый узел, узел задвижки, узел подключения компрессорных станций (КС) и насосных станций (НС), узел пуска-приема очистных поршней и 
др., монтируют силами специализированной бригады. Сложные узлы рекомендуется сооружать из укрупненных блоков-модулей базовой заготовки. 

Типы специальных машин и технологической оснастки, их количество и расстановку 
подбирают по диаметру трубопровода, природным условиям строительства и принятой технологии производства работ. Для бесперебойного функционирования КП предусматривают 
страховое резервирование машин и технологической оснастки. 
На строительстве трубопроводов используют в основном две схемы организации выполнения сварочно-монтажных работ: трассовую, по которой отдельные трубы доставляют 
непосредственно на трассу, раскладывают, стыкуют и сваривают в длинные плети; базовую, 
по которой трубы сваривают в двух-, трехтрубные секции на трубосварочной базе и вывозят 
на трассу для сварки в плети. 
Схему организации сварочно-монтажных работ выбирают на основе соответствующего 
технико-экономического обоснования. Первую схему применяют при поступлении с завода 
длинномерных труб (18—24 м) и труб с заводским изоляционным покрытием; вторую — при 
поступлении короткомерных труб (до 12 м) без изоляционного покрытия. Допускается в отдельных случаях применять комбинированную схему, когда часть труб, минуя трубосварочную (изоляционную) базу, поступает непосредственно на трассу. 
Типовая организационно-технологическая схема строительного производства при сооружении подземного трубопровода включает в себя: бульдозер; трубоукладчик; подъемный 
кран; роторный экскаватор; трубовоз; электростанцию; сварочный агрегат; трактор; очистную машину стыка; изоляционную машину стыка; одноковшовый экскаватор; очистной поршень; станцию катодной защиты. 
Количество бригад, их ресурсная оснащенность, специализация зависят от протяженности и диаметра трубопровода, природных условий и темпов строительства. Бригада по 
обслуживанию и ремонту совместно с машинистами проводит техническое обслуживание и 
выполняет текущий и аварийный ремонты машин и технологической оснастки КП. Бригада 
имеет в своем составе универсальную ремонтную мастерскую (УРМ), передвижные ремонтные мастерские на базе автомобилей высокой проходимости, топливозаправщики. 
Служба жизнеобеспечения призвана обеспечивать нормальный быт строителей и проводить работы, связанные с обустройством жилых городков, обслуживанием столовых, прачечных, магазинов, клубов, а также проводить санитарно-гигиенические мероприятия. При 
удалении фронта работ от жилого городка осуществляется перебазирование городка с целью сокращения плеча возки персонала строителей и обслуживающих звеньев. 
Строительство трубопроводов ведется методами, обеспечивающими выполнение всех 
работ в технологической последовательности, регламентированной проектом и организационно-технологической документацией. 
Строительство трубопроводов в последнее время выполняется преимущественно индустриальными методами с использованием труб увеличенной длины (18 м); труб с заводским изоляционным покрытием; запорных узлов в блочном или модульном исполнении. 
Строительно-монтажные работы на пересечениях с подземными коммуникациями выполняются по согласованию с владельцем коммуникации, при наличии от него письменного 
разрешения на производство работ и в присутствии его представителя. 
При подготовке производства работ на местах пересечения трубопровода с существующими подземными коммуникациями и сооружениями используют приборы обнаружения 
коммуникаций и принимают меры для предохранения их от повреждений. 
При обнаружении на месте производства работ подземных коммуникаций и сооружений, не значащихся в проектной документации, строительно-монтажные работы прекращают 
и вновь продолжают только после согласования мер по предохранению их от повреждения с 
представителями организации, эксплуатирующей эти коммуникации и сооружения, а также 
проектной организацией, проектировавшей трубопровод. 

При строительстве трубопроводов в многониточных технических коридорах производство работ организуется таким образом, чтобы исключить повреждение ранее положенных 
трубопроводов. ППР по строительству нового трубопровода согласовывается с организацией, эксплуатирующей действующие трубопроводы. 
Строительно-монтажные организации должны иметь лицензию на право производства 
работ по сооружению новых и реконструкции действующих трубопроводов и ответвлений от 
них в соответствии с существующим законом Российской Федерации. Персонал, занимающийся производственным контролем качества работ, должен иметь соответствующую квалификацию, подтвержденную удостоверением. 
Применение материалов и изделий, на которые отсутствуют сертификаты, паспорта и 
другие документы, подтверждающие их выходные данные и качество, не допускается. Применение новых отечественных или любых импортных материалов и изделий допускается 
после их испытания, получения экспертного заключения и согласования с Госгортехнадзора 
России. 
Материалы фактического положения участков трубопроводов (исполнительная документация), оформленные в установленном порядке строительно-монтажными организациями и заказчиком, передаются в местные органы управления, на территории которых эти трубопроводы сооружены. 
Строительная организация и персонал, занятый на выполнении строительномонтажных работ, ответственны за соблюдение требований строительных норм и правил и 
проекта. Приемочный контроль качества выполненных работ, а также ответственных конструкций (технический надзор) осуществляет специализированная организация, нанятая заказчиком. 
Оформление производственной документации, в том числе на скрытые работы при 
строительстве, производится по утвержденным формам исполнительной приемо-сдаточной 
документации. 
Замена предусмотренных проектом материалов, изделий, конструкций, грунтов, входящих в состав сооружаемого трубопровода или его основания, допускается только по согласованию с проектной организацией и заказчиком. За рубежом строительство трубопровода разрешается начинать после аттестации заказчиком основных технологических процессов: сварки кольцевых стыков; противокоррозионной изоляции; разработки траншеи и подготовки ее «постели» под укладку трубопровода; укладки и закрепления трубопровода на проектных отметках (подземных и надземных); засыпки уложенного трубопровода; контроля качества сварки; контроля качества изоляции. 
Основы политики Российской Федерации в области развития науки и технологий определяют 
актуальность 
решения 
комплекса 
научно-методологических 
и 
инженернотехнических задач, ориентированных на обеспечение эксплуатационной надежности промышленных объектов. В частности, научно-технический прогресс и рыночная экономика 
значительно повысили требования к эффективности проектных разработок технологических 
и организационных решений по обеспечению экологической безопасности техногенных объектов. На реализацию проектов воздействует множество внешних и внутренних случайных 
факторов, которые определяют возможность возникновения критических и аварийных ситуаций. Особенно высока степень и цена риска принимаемых решений при возведении сложных строительных сооружений, эксплуатация которых связана с безопасностью людей.  
Безопасность техногенных объектов требует разработки систем отслеживания динамики организационно-технологических параметров на всех этапах строительства. Для проектирования производства и приемки работ по монтажу технологического оборудования и 
технологических трубопроводов, предназначенных для получения, переработки и транспортирования исходных, промежуточных и конечных продуктов на техногенных объектах, а так

же трубопроводов для подачи теплоносителей, смазки и других веществ, необходимых для 
работы оборудования должны применяться способы и методы в соответствии с нормативнотехническим документом (НТД) СП 75.13330.2011 [1]. 
Выбор организационно-технологических решений способа производства строительномонтажных работ, методы строительства новых, а также реконструкции и техническом перевооружении действующих техногенных объектов производится проектной организацией, исходя из конкретных условий строительства, материалов инженерных изысканий и расчетных 
нагрузок, действующих на составляющие технологические элементы объекта на основе результатов технико-экономического сравнения возможных вариантов реализации строительных норм, обеспечивающих эксплуатационную надежность техногенного объекта в целом. 
Анализ практики строительства и эксплуатации техногенных объектов показал, что 
наиболее ответственным является заключительный этап их строительства и ввода в эксплуатацию. Это актуализирует необходимость разработки соответствующих математических 
моделей и методов анализа подготовки и поддержки принятия организационнотехнологических решений при проектировании выполнения заключительных и пусконаладочных строительно-монтажных работ на техногенных объектах.  
 
 
 
1.2. Конструктивные особенности  
и размещение технологических узлов трубопроводов 
 
 
 
Классификация и категорийность трубопроводов и их участков. Действующие 
строительные нормы и правила (СП 75.13330.2011, СП 36.13330.2012, СП 86.13330.2014) 
[1—3] распространяются на проектирование новых и реконструируемых трубопроводов и 
ответвлений от них условным диаметром (Dу) до 1400 мм включительно с избыточным давлением среды свыше 1,2 МПа (до 10 МПа). Этими нормами и определяются объекты, относящиеся к магистральным трубопроводам и ответвлениям от них и предназначенные для 
транспортирования: 
1) нефти, нефтепродуктов (в том числе стабильного конденсата и стабильного бензина), природного, нефтяного и искусственного углеводородных газов из районов их добычи 
(от промыслов), производства или хранения до мест потребления (нефтебаз, перевалочных 
баз, пунктов налива, газораспределительных станций, отдельных промышленных и сельскохозяйственных предприятий и портов); 
2) сжиженных углеводородных газов фракций С3 и С4 и их смесей, нестабильного бензина и конденсата нефтяного газа и других сжиженных углеводородов с упругостью насыщенных паров при температуре +40 °С не свыше 1,6 МПа из районов их добычи (промыслов) или производства (от головных перекачивающих насосных станций) до места потребления; 
3) товарной, продукции в пределах компрессорных (КС) и нефтеперекачивающих станций (НПC), станций подземного хранения газа (СПХГ), дожимных компрессорных станций 
(ДКС), газораспределительных станций (ГРС) и узлов замера расхода газа (УЗРГ); 
4) импульсного, топливного и пускового газа для КС, СПХГ, ДКС, ГРС, УЗРГ и пунктов 
редуцирования газа (ПРГ). 
В состав магистральных трубопроводов входят: 
1) трубопровод (от места выхода с промысла подготовленной к дальнему транспорту 
товарной продукции) с ответвлениями и лупингами, запорной арматурой, переходами через 

естественные и искусственные препятствия, узлами подключения НПС, КС, ЗРГ, ПРГ, узлами пуска и приема очистных устройств, конденсатосборниками и устройствами для ввода 
метанола; 
2) установки электрохимической защиты трубопроводов от коррозии, линии и сооружения технологической связи, средства телемеханики трубопроводов; 
3) линии электропередачи, предназначенные для обслуживания трубопроводов и 
устройства электроснабжения и дистанционного управления запорной арматурой и установками электрохимической защиты трубопроводов; 
4) противопожарные средства, противоэрозионные и защитные сооружения трубопроводов; 
5) емкости для хранения и разгазирования конденсата, земляные амбары для аварийного выпуска нефти, нефтепродуктов, конденсата и сжиженных углеводородов; 
6) здания и сооружения линейной службы эксплуатации трубопроводов; 
7) постоянные дороги и вертолетные площадки, расположенные вдоль трассы трубопровода, и подъезды к ним, опознавательные и сигнальные знаки местонахождения трубопроводов; 
8) головные и промежуточные перекачивающие и наливные насосные станции, резервуарные парки, КС и ГРС; СПХГ; 
9) пункты подогрева нефти и нефтепродуктов; указатели и предупредительные знаки.  
Магистральные трубопроводы в основном прокладывают подземно. Прокладка трубопроводов по поверхности земли в насыпи (подземная прокладка) или на опорах (надземная 
прокладка) допускается в исключительных случаях при соответствующем техникоэкономическом обосновании. Надземная прокладка трубопроводов может осуществляться в 
пустынных и горных районах, болотистых местностях, районах горных выработок, оползней 
и районах распространения вечномерзлых грунтов, на неустойчивых грунтах, а также на переходах через естественные и искусственные препятствия. При этом предусматривают специальные мероприятия, обеспечивающие надежную и безопасную эксплуатацию трубопроводов. 
Прокладка трубопроводов может осуществляться одиночно или параллельно другим 
.действующим или проектируемым магистральным трубопроводам (в техническом коридоре). Прокладка магистральных трубопроводов по территориям населенных пунктов, промышленных и сельскохозяйственных предприятий, аэродромов, железнодорожных станций, 
морских и речных портов, пристаней и других аналогичных объектов не допускается. 
Для обеспечения нормальных условий эксплуатации и исключения возможности повреждения магистральных трубопроводов и их объектов вокруг них устанавливаются охранные зоны, размеры которых и порядок производства в этих зонах сельскохозяйственных и 
других работ регламентируются Правилами охраны магистральных трубопроводов. 
Температуру газа, нефти и нефтепродуктов, поступающих в трубопровод, устанавливают исходя из возможности транспортирования продукта и требований, предъявляемых к 
сохранности изоляционных покрытий, прочности, устойчивости ненадежности трубопровода. 
Необходимость и степень охлаждения транспортируемого продукта определяют при проектировании трубопровода. 
Магистральные трубопроводы и их участки классифицируют по совокупности показателей. Газопроводы в зависимости от рабочего давления в трубопроводе подразделяются 
на два класса: I класс — при рабочем давлении свыше 2,5 МПа до 10,0 МПа включительно; 
II класс — при рабочем давлении свыше 1,2 МПа до 2,5 МПа включительно. 
Нефтепроводы и нефтепродуктопроводы в зависимости от диаметра трубопровода 
подразделяются на четыре класса: I класс — при условном диаметре (Dу) свыше 1000 мм до 

1200 мм включительно; II класс — при Dу, свыше 500 мм до 1000 мм включительно; Ш класс 
— при Dу свыше 300 мм до 500 мм включительно; IV класс — при Dу равном 300 мм и менее. 
Магистральные трубопроводы и их участки подразделяются на категории (B, I, II, III и 
IV), требования к которым определяются в зависимости от условий работы (m — коэффициент условий работы трубопровода при расчете его на прочность, устойчивость и деформативность), объема неразрушающего контроля сварных соединений (табл. 1.1, где Nст — количество сварных стыков, подлежащих контролю физическими методами, Kр — радиографический контроль, Kму — магнитографический или ультразвуковой контроль) и величины 
испытательного давления.  
 

 
 
Коэффициент условий работы трубопровода при расчете его на прочность, устойчивость и деформативность (m) для различных категорий будет соответственно равен: m(В) = 
0,60; m(I) = 0,75; m(II) = 0,75; m(III) = 0,90 и m(IV) = 0,90. Следует отметить, что при испытании трубопровода для линейной его части допускается повышение давления до величины, 
вызывающей напряжение в металле трубы до предела текучести с учетом минусового допуска на толщину стенки. Кроме того, при реализации контроля сварных соединений физическими методами следует: контролировать стыки трубопроводов надземных переходов, 
захлестов, ввариваемых вставок, арматуры в объеме 100% радиографическим методом; 
контролю не подвергаются сварные, соединения труб и арматуры, выполненные заводамипоставщиками; на участках IV категории подвергаются контролю стыки из числа наихудших 
по внешнему виду. 
Категории магистральных трубопроводов (МТ) принимают по таблице 1.2 (где A — для 
транспортирования природного газа, Б — для транспортирования нефти и нефтепродуктов, 
Kпп — категория трубопровода при подземной прокладке, Kнп — категория трубопровода при 
наземной и надземной прокладке), а категории участков магистральных трубопроводов 
(УМТ) устанавливают по таблицам 1.3.1 и 1.3.2. 
 

 
 

В таблицах приняты следующие идентификаторы назначения УМТ при различных способах прокладки (Г1 — подземная, Г2 — наземная и Г3 — надземная прокладка газопроводов; Н1 — подземная, Н2 — наземная и Н3 — надземная прокладка нефтепроводов и нефтепродуктопроводов):  
1) УМТ1 — переходы через водные преграды: судоходные — в русловой части и прибрежные участки длиной не менее 25 м каждый (от среднемеженного горизонта воды) при 
диаметре трубопровода 1000 мм и более; 
2) УМТ2: УМТ2(1) — переходы через водные преграды: судоходные — в русловой части 
и прибрежные участки длиной не менее 25 м каждый (от среднемеженного горизонта воды) 
при диаметре трубопровода менее 1000 мм; УМТ2(2) — переходы через водные преграды: несудоходные шириной зеркала воды в межень 25 м и более — в русловой части и прибрежные участки длиной не менее 25 м каждый (от среднемеженного горизонта воды) при диаметре трубопровода менее 1000 мм; УМТ2(3) — переходы через железные и автомобильные