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 — линей-
ной 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, информационно-
вычислительных 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 обеспече-
ния 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 коллектива-
ми в определенной последовательности и определенными методами. Базовыми понятиями, 
характеризующими методы сооружения и реконструкции, являются техника, технология, ор-
ганизация, управление, экономика. 
Структура строительно-монтажных работ при сооружении и реконструкция промыш-
ленных объектов включает в себя: подготовительные работы; основные работы; завершаю-
щие 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 реконструк-
ция промышленных объектов ведется крупными комплексными подразделениями (КП), каж-
дое из которых имеет единое оперативное подчинение, несмотря на то, что в подразделе-
нии 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 строи-
тельство или реконструкция промышленных объектов, которое должно быть соответствую-
щим образом организовано. Далее изложены основные положения по организации строи-
тельства. 
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 со-
оружения, а по естественным препятствиям — с местной администрацией или ведомством, 
ответственным за эксплуатацию природного объекта. 
Строительство небольших инженерных коммуникаций рекомендуется вести по принци-
пу гибкой технологии и организации, для чего строительный поток оснащается многофунк-
циональными 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 ком-
прессорных станций (КС) и насосных станций (НС), узел пуска-приема очистных поршней и 
др., монтируют силами специализированной бригады. Сложные узлы рекомендуется соору-
жать 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 тех-
нологии производства работ. Для бесперебойного функционирования КП предусматривают 
страховое резервирование машин и технологической оснастки. 
На строительстве трубопроводов используют в основном две схемы организации вы-
полнения 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 от-
дельных случаях применять комбинированную схему, когда часть труб, минуя трубосвароч-
ную (изоляционную) базу, поступает непосредственно на трассу. 
Типовая организационно-технологическая схема строительного производства при со-
оружении подземного трубопровода включает в себя: бульдозер; трубоукладчик; подъемный 
кран; роторный экскаватор; трубовоз; электростанцию; сварочный агрегат; трактор; очист-
ную машину стыка; изоляционную машину стыка; одноковшовый экскаватор; очистной пор-
шень; станцию катодной защиты. 
Количество бригад, их ресурсная оснащенность, специализация зависят от протяжен-
ности 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 ремонт-
ные мастерские на базе автомобилей высокой проходимости, топливозаправщики. 
Служба жизнеобеспечения призвана обеспечивать нормальный быт строителей и про-
водить работы, связанные с обустройством жилых городков, обслуживанием столовых, пра-
чечных, магазинов, клубов, а также проводить санитарно-гигиенические мероприятия. При 
удалении фронта работ от жилого городка осуществляется перебазирование городка с це-
лью сокращения плеча возки персонала строителей и обслуживающих звеньев. 
Строительство трубопроводов ведется методами, обеспечивающими выполнение всех 
работ в технологической последовательности, регламентированной проектом и организаци-
онно-технологической документацией. 
Строительство трубопроводов в последнее время выполняется преимущественно ин-
дустриальными методами с использованием труб увеличенной длины (18 м); труб с завод-
ским изоляционным покрытием; запорных узлов в блочном или модульном исполнении. 
Строительно-монтажные работы на пересечениях с подземными коммуникациями вы-
полняются 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 существу-
ющими 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 сооруже-
ний, 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 производ-
ство работ организуется таким образом, чтобы исключить повреждение ранее положенных 
трубопроводов. ППР по строительству нового трубопровода согласовывается с организаци-
ей, 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, занимаю-
щийся производственным контролем качества работ, должен иметь соответствующую ква-
лификацию, подтвержденную удостоверением. 
Применение материалов и изделий, на которые отсутствуют сертификаты, паспорта и 
другие документы, подтверждающие их выходные данные и качество, не допускается. При-
менение 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 доку-
ментация), оформленные в установленном порядке строительно-монтажными организация-
ми и заказчиком, передаются в местные органы управления, на территории которых эти тру-
бопроводы сооружены. 
Строительная организация и персонал, занятый на выполнении строительно-
монтажных работ, ответственны за соблюдение требований строительных норм и правил и 
проекта. Приемочный контроль качества выполненных работ, а также ответственных кон-
струкций (технический надзор) осуществляет специализированная организация, нанятая за-
казчиком. 
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, вхо-
дящих в состав сооружаемого трубопровода или его основания, допускается только по со-
гласованию с проектной организацией и заказчиком. За рубежом строительство трубопрово-
да разрешается начинать после аттестации заказчиком основных технологических процес-
сов: сварки кольцевых стыков; противокоррозионной изоляции; разработки траншеи и подго-
товки ее «постели» под укладку трубопровода; укладки и закрепления трубопровода на про-
ектных отметках (подземных и надземных); засыпки уложенного трубопровода; контроля ка-
чества сварки; контроля качества изоляции. 
Основы политики Российской Федерации в области развития науки и технологий опре-
деляют 
актуальность 
решения 
комплекса 
научно-методологических 
и 
инженерно-
технических задач, ориентированных на обеспечение эксплуатационной надежности про-
мышленных 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 объ-
ектов. На реализацию проектов воздействует множество внешних и внутренних случайных 
факторов, которые определяют возможность возникновения критических и аварийных ситу-
аций. Особенно высока степень и цена риска принимаемых решений при возведении слож-
ных строительных сооружений, эксплуатация которых связана с безопасностью людей.  
Безопасность техногенных объектов требует разработки систем отслеживания дина-
мики организационно-технологических параметров на всех этапах строительства. Для про-
ектирования производства и приемки работ по монтажу технологического оборудования и 
технологических трубопроводов, предназначенных для получения, переработки и транспор-
тирования 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 нормативно-
техническим документом (НТД) СП 75.13330.2011 [1]. 
Выбор организационно-технологических решений способа производства строительно-
монтажных работ, методы строительства новых, а также реконструкции и техническом пере-
вооружении действующих техногенных объектов производится проектной организацией, ис-
ходя из конкретных условий строительства, материалов инженерных изысканий и расчетных 
нагрузок, действующих на составляющие технологические элементы объекта на основе ре-
зультатов технико-экономического сравнения возможных вариантов реализации строитель-
ных 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 экс-
плуатацию. Это актуализирует необходимость разработки соответствующих математических 
моделей и методов анализа подготовки и поддержки принятия организационно-
технологических решений при проектировании выполнения заключительных и пуско-
наладочных 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 дав-
лением среды свыше 1,2 МПа (до 10 МПа). Этими нормами и определяются объекты, отно-
сящиеся к магистральным трубопроводам и ответвлениям от них и предназначенные для 
транспортирования: 
1) нефти, нефтепродуктов (в том числе стабильного конденсата и стабильного бензи-
на), 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 сельско-
хозяйственных предприятий и портов); 
2) сжиженных углеводородных газов фракций С3 и С4 и их смесей, нестабильного бен-
зина и конденсата нефтяного газа и других сжиженных углеводородов с упругостью насы-
щенных 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 технико-
экономическом 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 — коэффици-
ент условий работы трубопровода при расчете его на прочность, устойчивость и деформа-
тивность), 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 заводами-
поставщиками; 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