Согласно [2, 14–17] можно выделить следующие условия и характеристики, обуславливающие особенности сооружения и эксплуатации ЛЧ МН:
гидрогеологические условия трассы;
инженерно-геологические условия трассы;
топографические условия трассы;
инженерно-строительная характеристика района;
условия инженерно-технического обеспечения НПС;
схема доставки труб, материалов и оборудования.
Под гидрогеологическими условиями подразумевается обводненность грунтов, глубина залегания и мощность водоносных горизонтов, физические свойства и химический состав подземных вод.
Уровень грунтовых вод определяет некоторые особенности прокладки трубопроводов, а также проведения ремонтных работ на ЛЧ. Если он выше отметки низа трубы, то его называют высоким, если ниже – то низким. При высоком уровне грунтовых вод необходимо использовать водоотливную технику и устраивать дренажи, что в свою очередь влияет на стоимость строительства.
Физико-химические свойства подземных вод выявляются для определения их минерализации и оценки агрессивности по отношению к бетонным и металлическим конструкциям.
21.02.03 Сооружение и эксплуатация газонефтепроводов и газонефтехранилищ
Под инженерно-геологическими условиями понимается комплекс природных процессов и явлений в их взаимном сочетании и взаимодействии, которые прямо или косвенно влияют на условия строительства и эксплуатации сооружений в том числе физико-механические и теплофизические свойства грунтов, а также физико-геологические процессы и явления развитие которых тесно связано с климатом и прочими природными факторами. Наибольшее влияние они оказывают на выбор положения трассы МН и конструктивных параметров трубопровода, таких как толщина стенки (при проверке общей устойчивости в продольном направлении) и конструктивная схема прокладки, а также расчётные температуры вдоль трассы и расчётные свойства нефтепродукта (при подземной прокладке), а следовательно оказывает влияние на перекачку.
Топографические условия трассы или рельеф значительно влияют на распределение гидравлического напора по трассе, а, следовательно, расстановку НПС и параметры перекачки. Кроме того, рельеф местности влияет на появление перевальных и провальных точек, что требуется учитывать при выполнении гидравлических расчетов.
На основании данных о положении трассы магистрального трубопровода, его начальном, конечном и промежуточных пунктах производится построение её профиля.
Профиль трассы – это графическое изображение рельефа местности вдоль оси трубопровода, которое строится по особым правилам:
на него наносятся только характерные точки (вершины, впадины, изломы) местности;
расстояния между характерными точками откладываются только по горизонтали, а их геодезические (нивелирные) отметки – по вертикали;
профиль трассы вычерчивают сжатым: масштаб по вертикали крупнее, чем по горизонтали, – в результате чего чертёж получается более наглядным.
Сооружение и эксплуатация газонефтепроводов и газонефтехранилищ ГАПОУ ЛПК
Рис 3.1. Переход от разреза земной поверхности к сжатому профилю
Из сказанного следует, что профиль трассы ни в коем случае не является разрезом земной поверхности вертикальной плоскостью, проходящей через ось трубопровода.
По чертежу профиля трассы определяют необходимые для гидравлического расчета расчетную длину нефтепровода и разность геодезических (нивелирных) отметок. По нему также выполняют расстановку НПС. При эксплуатации МН профиль используется для определения времени опорожнения и заполнения ремонтируемых участков; оценки объёмов нефти, разлившейся при повреждении трубопровода, и, оставшейся в трубопроводе; определения давления в месте производства ремонтных работ без остановки перекачки и т.п.
Основным фактором, определяющим сметную стоимость строительства МН, является инженерно-строительная характеристика района. Она определяяется заселённостью района прохождения трассы, объёмом и способом рекультивации земель, необходимостью организации водльтрассовых проездов и подъездов к трассе, противопожарными и защитными сооружениями, степенью насыщенности вдольтрассовыми сооружениями электрохимзащиты, связи и электроснабжения, объёмом сноса существующих строений.
Основной способ учёта инженерно-строительной характеристики района – это разработка инженерно-строительной классификации местности, отражающей самые разнообразные условия. Все встречающиеся участки местности можно разделить на 6 основных типов: равнины; пустыни; болота; многолетнемёрзлые участки; водные преграды; горы. Существуют классификации участков местности и с использованием дополнительных признаков (наличие или отсутствие леса, уровень стояния грунтовых вод, просадочность многолетнемерзлых грунтов, угол наклона местности и др.) введено от 48 до 90 категорий местности [14–17]. Они отличаются условиями и стоимостью строительства.
Затраты на строительство НПС в значительной степени зависят от объемов работ по их инженерно-техническому обеспечению: внешнее электроснабжение, система технологической и хозяйственной связи, водоснабжение и объекты канализования сточных вод, подъездные автодороги и их инженерные сооружения. В свою очередь стоимость строительства МН зависит от условий доставки труб, оборудования и материалов. В каждом конкретном случае транспортные расходы будут определяться размещением баз подрядчика, транспортными условиями на трассе, технологией ведения сварочных и изоляционно-укладочных работ.
Источник: studfile.net
Сооружение магистральных газонефтепроводов
Промысловые трубопроводы, магистральные нефте- и газопроводы сооружают из стальных труб из малоуглеродистой или низколегированной стали. По способу изготовления трубы бывают бесшовные (горячедеформированные) и сварные (прямошовные и спиральношовные).
Условия прокладки трубопроводов меняются в очень широких пределах. Все многообразие природных условий разделено на шесть групп:
— освоенные равнины (уклон менее 10 градусов),
Каждая из групп требует применения особой технологии строительства и особой техники.
Различают четыре способа прокладки трубопроводов:
— подземная прокладка (ниже дневной поверхности земли);
— наземная прокладка в насыпи и без насыпи (на дневной поверхности);
— надземная прокладка (выше дневной поверхности).
Сегодня уровень знаний и накопленный опыт позволяют осуществить любой способ прокладки в любых условиях. Вопрос будет заключаться лишь в затратах средств и труда на строительство трубопровода и его последующую эксплуатацию. Отсюда следует, что выбор способа прокладки является технико-экономической задачей, которая решается в каждом конкретном случае отдельно.
Если вам нужна помощь в написании работы, то рекомендуем обратиться к профессионалам. Более 70 000 авторов готовы помочь вам прямо сейчас. Бесплатные корректировки и доработки. Узнайте стоимость своей работы.
Подземный способ составляет около 98 % от общей длины всех построенных трубопроводов. Анализ опыта трубопроводного строительства показывает, что подземный способ прокладки имеет преимущества перед остальными:
— он обеспечивает лучшую защиту труб от разрушений в результате возможных взрывов,
— защищает трубопровод от лесных пожаров,
— сводит к минимуму экологические последствия аварий, а для газопроводов и объем разрушений в результате аварий,
— не затрудняет миграцию диких животных,
— не создает препятствий для обеспечения стока поверхностных вод.
Однако он не лишен недостатков и его повсеместное использование сдерживается мерзлотно-грунтовыми условиями. В частности, при подземной прокладке горячего трубопровода вокруг труб образуются большие ореолы оттаивания и грунт в основании труб проседает, деформируя трубопровод. Для обеспечения его устойчивости в этих условиях требуются дорогостоящие технические мероприятия.
К недостаткам подземного способа прокладки следует отнести:
— сложность обнаружения и устранения аварий. Особую трудность представляет вскрытие трассы в зимнее время, когда грунты слоя сезонного промерзания-оттаивания находятся в твердомерзлом состоянии. Разработка таких грунтов без соответствующей землеройной техники, которая на трассе, как правило, отсутствует, выливается в серьезную проблему;
— большая зависимость вероятности появления аварий от того теплового воздействия, которое трубопровод оказывает на геологическую среду, причем это воздействие часто трудно прогнозировать;
— большой объем землеройных работ.
С уменьшением глубины заложения труб объем землеройных работ уменьшается и одновременно облегчаются поиск и устранение аварий. В связи с этим в последнее время на практике стали применять модификацию подземной прокладки — полузаглубленную прокладку. Однако, уменьшая недостатки подземной прокладки, полузаглубленная прокладка приобретает все недостатки наземной прокладки.
Наземную прокладку обычно применяют на участках трассы с резко пересеченным рельефом или сильной заболоченностью. Наземная прокладка без обвалования всегда устраивается с компенсацией продольных деформаций, с обвалованием — так же как и подземная прокладка — без компенсации или с устройством компенсационных участков.
Преимущества наземной прокладки по сравнению с подземной заключается в отсутствии экскавации фунта по трассе, балластировки труб и анкерных устройств. К недостаткам следует отнести меньшую надежность при внешних ударных воздействиях, большие объемы завозимого грунта, дополнительное косвенное тепловое воздействие на ММП, изменение естественного стока поверхностных вод, препятствие для миграции диких животных (в случае прокладки труб без обваловки).
Надземная прокладка может использоваться всюду, кроме заливных пойм, на которых есть ледоход. Трубы укладываются на отдельно стоящие опоры, расположенные с шагом 20-60 м. Опорой считается металлическая или железобетонная конструкция, расположенная между трубой и фундаментом.
Надземная прокладка трубопроводов обязательно предусматривает компенсацию температурных деформаций труб. Для этого используется прямолинейная прокладка труб с П-, Г- и Z-образными компенсационными контурами, зигзагообразная прокладка и прямолинейная прокладка с неравномерным шагом опор.
Преимуществами надземной прокладки по сравнению с остальными являются:
— доступность трубопровода осмотру и проведению профилактических работ, что снижает вероятность аварий, а при их появлении меньшие затраты времени на ликвидацию;
— малая зависимость от мерзлотно-геологических условий, поскольку трубопровод не оказывает теплового воздействия на ММП. Это также снижает вероятность появления аварий;
— отсутствие препятствий естественному стоку поверхностных вод;
— отсутствие препятствий миграции диких животных при высоких опорах.
К недостаткам надземной прокладки можно отнести ее высокую стоимость, уязвимость при внешних ударных воздействиях, большие разрушения конструкций (газопроводы) и загрязнения окружающей среды (нефтепроводы) при авариях.
Поскольку надежность эксплуатации трубопроводов в суровых климатических условиях Севера и удаленности трасс часто является определяющей при выборе способа их прокладки, то, несмотря на существенные недостатки, надземные трубопроводы могут оказаться предпочтительнее остальных.
В зависимости от вида и сложности препятствий используются три вида переходов: подводные, подземные и надземные.
К подводным переходам относятся участки трубопровода, проходящие через естественные или искусственные водоемы.
Подземные переходы применяются при пересечении трубопроводами железных дорог, автомобильных дорог, кабелей связи и других подземных коммуникаций.
Надземные переходы составляют относительно небольшую долю в объеме строительства трубопроводов. Обычно эта схема применяется, когда использование других, по каким либо причинам, нецелесообразно. Наиболее часто надземные переходы используются при пересечении оврагов, рек с неустойчивым руслом, арыков, каналов.
Структурная схема строительства линейной части в нормальных условиях.
Строительство трубопроводов представляет собой последовательное выполнение ряда операций.
1. Подготовка трассы: расчистка и планировка трассы, устройство дорог и рекультивация плодородного слоя. Производится вдоль всей трассы на ширине отвода земли под строительство трубопровода и предполагает приведение трассы в состояние, позволяющее провести все остальные технологические операции.
2. Земляные работы: рытье траншеи и засыпка. Размеры и профиль траншеи определяется диаметром трубопровода, характеристикой грунта и гидрогеологическими условиями трассы. Засыпка трубопровода производится бульдозерами и специальными траншеезакапывателями роторного или шнекового типа. Рекультивация выполняется поточным методом бульдозером вслед за засыпкой траншеи. Избыточный грунт бульдозерами разравнивается в пологий валик с учетом последующей осадки грунта.
3. Погрузо-разгрузочные и транспортные работы: выгрузка труб с транспортных средств, транспортировка на сварочные базы, погрузо-разгрузочные работы на сварочной базе, транспортировка на трассу.
4. Сварочно-монтажные работы: центровка, поворотная сварка, неповоротная сварка, контактная сварка труб.
5. Изоляционно-укладочные работы: очистка, грунтовка, изоляция и укладка труб.
6. Очистка внутренней полости и испытание трубопровода: удаляются окалина, грязь, вода, снег, лед, посторонние предметы, чем обеспечивается надежная работа насосов и компрессоров, сохранность качества транспортируемого продукта и снижение затрат энергии на транспорт нефти или газа.
7. Испытание на прочность и герметичность. Газопровод испытывают пневматическим (воздух, газ) или гидравлическим (вода) методом. Нефтепроводы подвергаются только гидравлическим испытаниям.
8. Электрохимическая защита от коррозии. Осуществляется катодной поляризацией трубопровода с использованием станций катодной защиты и протекторов.
Нанесение антикоррозионной изоляции не гарантирует надежную защиту трубопровода, что связано с возможными дефектами при нанесении изоляции и старением изоляционного покрытия.
При использовании станций катодной защиты разность потенциалов между трубой и грунтом создается от постоянного источника электроэнергии.
Протекторная защита используется при удалении трубопроводов от источников энергии. В этом случае катодной поляризации труб добиваются соединением их с протекторами (анодами), имеющими более низкий потенциал (магний, алюминий, цинк).
Часто электрохимическую защиту сооружают после окончания всех видов работ. Это недопустимо, так как при отсутствии электрохимической защиты в первое после сдачи в эксплуатацию время начинают интенсивно образовываться очаги коррозии, которые продолжают действовать даже после устройства электрохимической защиты.
Источник: students-library.com
УСЛОВИЯ СТРОИТЕЛЬСТВА ТРУБОПРОВОДОВ
Магистральными называют трубопроводы, по которым нефть, нефтепродукты, природные или искусственные газы (в газообразном или сжиженном состоянии), вода перекачиваются от мест добычи, переработки, забора (начальная точка трубопровода) к местам потребления (конечная точка). В зависимости от вида транспортируемого продукта трубопроводы получают более узкое, характеризующее целевое назначение, название: газопровод, нефтепровод, нефтепродуктопровод, конденсатопровод, водопровод, аммиакопровод, трубопровод контейнерного транспорта и т.д. [4]. Начальная и конечная точки трубопровода обычно находятся в местах, где сосредоточены основные источники получения транспортируемого продукта (начальная) и потребители его (конечная точка).
Трубопроводы предназначаются для транспортировки различных жидкостей и газов. Большая протяженность, пересечение различных природных препятствий (горы, реки, болота и т.д.) заставляют проектировать трубопроводы подземные (в траншеях), подводные (на дне водоемов) и надземные (на опорах). По своей значимости трубопроводы разделяют на магистральные, ответвления и разводящую сеть.
Состав магистральных нефтепроводов
— головные, состоящие из головной насосной станции (ГНС), на которой происходит сбор и накапливание нефти и нефтепродуктов, предназначенных для дальнейшей транспортировки по магистральному трубопроводу и подводящих трубопроводов, по которым перекачивается нефть с промысла или нефтепродукты с завода в резервуары головной станции;
— линейную часть, состоящую из собственно трубопровода с ответвлениями и лупингами (лупинг — трубопровод, идущий параллельно с основным на некотором участке), запорной арматурой, переходами через естественные и искусственные преграды, компенсаторами; установок электрохимической защиты; линии технологической связи: кабельные воздушные и радиорелейные; сооружения линейной службы эксплуатации; постоянных вдоль трассовых дорог и подъездов к ним; вдоль трассовых линий электропередач и других объектов. Назначение линейных сооружений — обеспечение заданных режимов перекачки нефти или нефтепродукта;
— промежуточные перекачивающие станции, которые принимают и направляют нефть и нефтепродукты далее по трубопроводу до следующей станции, к конечным и промежуточным распределительным пунктам;
— конечные пункты, которыми при перекачке сырой нефти обычно являются нефтеперерабатывающие заводы (НПЗ); если в конце трубопровода находится группа заводов, сооружают распределительную нефтебазу, на которой нефть учитывается, хранится и распределяется между заводами; конечным пунктом нефтепродуктопровода, как правило, является крупная нефтебаза, снабжающая нефтепродуктами район или область [4].
Магистральный нефтепровод и нефтепродуктопровод включают следующие группы сооружений (рис. 3):
Рис 3. Схема сооружений магистрального нефтепровода
1 — промыслы; 2 — нефтесборный пункт; 3 — подводящие трубопроводы; 4 — головные сооружения (резервуары, насосная, электростанция и др.); 5 — колодец пуска скребка; 6 — линейный колодец; 7 — переход под железной дорогой; 8 — переход через реку; 9 — надземный переход через овраг (ручей); 10 — конечный распределительный пункт нефтепровода (нефтебаза)
На ГНС размещаются резервуарный парк, основная и подпорная насосные, внутриплощадочные трубопроводы, установка счетчиков, площадка запуска, скребкового очистителя (на нефтепродуктопроводах — шаровых разделителей), помещение с фильтрами тонкой очистки, системы общего и оборотного водоснабжения, канализации, электроснабжения, здания административно-бытового и эксплуатационно-хозяйственного назначения, включая лабораторию, ремонтно-механическую мастерскую, склад горюче-смазочных материалов. Резервуарный парк предназначается для приемки и сдачи нефти и нефтепродуктов, разделения нефтепродуктов по сортам, а также для их приемки в случае аварийной остановки нефтепровода или нефтепродуктопровода.
Промежуточные насосные станции отличаются от ГНС меньшим объемом резервуарного парка или его отсутствием.
Конечные пункты включают в основном емкости (резервуары) для приема поступающего продукта и подачи его на НПЗ или нефтебазы районного (областного) значения. Располагаются эти базы обычно в узлах железных дорог, вблизи морских и речных портов. На конечном пункте производят следующие операции, характерные для крупной перевалочной нефтебазы: прием и учет нефтепродуктов, наполнение и хранение необходимых запасов их, перекачка на водный и железнодорожный транспорт, распределение нефтепродуктов районным потребителям.
В соответствии со СНиП 2.05.06-85* магистральные нефтепроводы классифицированы следующим образом [8].
Нефтепроводы и нефтепродуктопроводы подразделены на четыре класса: I класс — нефтепроводы и нефтепродуктопроводы при условном диаметре свыше 1000 мм до 1400 мм; II класс — при условном диаметре труб от 500 до 1000 мм включительно; III класс — при условном диаметре труб от 300 до 500 мм включительно; IV класс — трубопроводы с условным диаметром менее 300 мм.
Разделение трубопроводов и их участков на категории
Наряду с этой классификацией СНиП 2.05.06-85* устанавливает для магистральных трубопроводов категории (табл. 1.), которые требуют обеспечения соответствующих прочностных характеристик на любом участке трубопровода, а также проведения ряда операций контрольного характера, связанных с проверкой качества сооружаемого трубопровода без исключения из такой проверки каких-либо участков [8].
Категории магистральных трубопроводов
— диаметром менее 1200 мм
— диаметром 1200 мм и более
Нефтепровод и нефтепродуктопровод:
— диаметром менее 700 мм
— диаметром 700 мм и более
Приведенная классификация и категории трубопроводов определяют в основном требования, связанные с обеспечением прочности или неразрушимости труб.
Исходя из этих же требований, в СНиП 2.05.06-85* определены также и категории, к которым следует относить не только трубопровод в целом, но и отдельные его участки. Необходимость в такой классификации объясняется различием условий, в которых будет находиться трубопровод на тех или иных участках местности, и возможными последствиями в случае разрушения трубопровода на них.
Так, если трубопровод проходит по равнине с плотными грунтами, то вероятность каких-либо неожиданных воздействий на трубопровод здесь очень мала. На трубопровод, пересекающий реку, могут в непредвиденных ситуациях (например, очень сильный паводок) действовать дополнительные гидродинамические силы, и трубопровод может разрушиться.
При этом перекачиваемый продукт попадет в водоем. Если в первом случае (равнина) разрыв труб приведет к потере какого-то объема продукта, то во втором — к потере продукта и загрязнению реки. Причем в зависимости от вида продукта это загрязнение может привести к отравлению реки на значительном расстоянии от места аварии. Поэтому к таким участкам должны быть предъявлены более жесткие требования без повышения их для всего трубопровода.
Вдоль трубопроводов располагаются объекты обслуживания — насосные, водонапорные башни, резервуары, жилые дома и т.д. Инженерно-геологические работы под эти здания и сооружения проводят такие же, как для промышленного и городского строительства. При инженерно-геологических изысканиях исходят из того, что трубопроводы характеризуются незначительной удельной нагрузкой на грунты оснований (не более 0,02 МПа), но отличаются высокой чувствительностью к осевым перемещениям с повреждением стыковых соединений.
Для проектирования трубопроводов необходимо знать прочность грунтов оснований, характер грунта, который пойдет для засыпки траншей (или создания насыпей), рельеф местности, особенности строения речных долин и их эрозионную деятельность, глубину промерзания грунтов, сейсмичность, блуждающие электрические токи, наличие грунтовых вод и их агрессивность, характер берегов морей, озер и водохранилищ, а также процессы и природные геологические явления, которые могут отрицательно сказаться на устойчивости трубопроводов и затруднить работу по их укладке (оползни, карст, просадки, овраги, сели, осыпи и пр.) [4].
Источник: studbooks.net