Помощь студентам в учебе
Особенности эксплуатации магистральных газопроводов в условиях многолетнемерзлых грунтов
|
ВВЕДЕНИЕ
1 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 14
1.1 Состав сооружений магистрального газопровода 14
1.2 Краткая характеристика газопроводных трасс 15
2 ОБЪЕКТ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 19
2.1 Особенности эксплуатации магистральных газопроводов в зонах вечной
мерзлоты 19
2.2 Классификация современных теплоизоляционных материалов для
магистральных газопроводов 23
33
2.3 Взаимодействие газопроводов с мерзлыми грунтами 33
2.4 Прочность и устойчивость газопроводов в мерзлых грунтах 37
2.5 Повышение эксплуатационной надёжности пойменных участков
газопроводов 40
2.6 Метод управляемого подогрева 45
2.7 Конструкция трубопровода для транспортировки охлажденного газа .. 48
3 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОПТИМАЛЬНОЙ ТОЛЩИНЫ
ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННОГО ПОКРЫТИЯ 52
3.1 Квазистатический метод расчета динамики оттаивания мерзлого грунта
вокруг «теплого» газопровода 52
3.2 Закон годового распределения температуры в мерзлом грунте 56
3.3 Определение допускаемой величины радиуса ореола оттаивания и оптимальной толщины изоляционного покрытия вокруг «теплого» газопровода 57
4 ФИНАНСОВЫЙ МЕНЕДЖМЕНТ, РЕСУРСОЭФФЕКТИВНОСТЬ И
РЕСУРСОСБЕРЕЖЕНИЕ 61
4.1 Предпроектный анализ 61
4.1.1 Описание НИР 61
4.1.2 Потенциальные потребители результатов исследования 62
4.1.3 SWOT-анализ 62
4.1.4 Оценка готовности проекта к коммерциализации 64
4.2 Планирование управления научно-техническим проектом 66
4.3 Расчёт материальных затрат на реализацию научно-технического
исследования 68
4.4 Расчет стоимости земляных работ 71
4.5 Расчёт затрат на основные и вспомогательные материалы 72
4.6 Фонд оплаты труда специалистов 73
5 СОЦИАЛЬНАЯ ОТВЕТСТВЕННОСТЬ ПРИ ЭКСПЛУАТАЦИИ
МАГИСТРАЛЬНЫХ ГАЗОПРОВОДОВ 76
5.1 Производственная безопасность 77
5.2 Анализ вредных производственных факторов и обоснование 78
мероприятий по их устранению 78
5.2.1 Отклонение показателей микроклимата на открытом воздухе 78
5.2.2 Превышение уровня шума 79
5.2.3 Повышение загазованности воздуха рабочей зоны 80
5.2.4 Тяжесть и напряженность физического труда 81
5.3 Анализ опасных производственных факторов и обоснование
мероприятий по их устранению 82
5.3.1 Электрический ток 83
5.3.2 Пожаро- и взрывоопасность 84
5.4 Экологическая безопасность 84
97
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 97
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ
Приложение Б 105
Приложение В 106
1 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 14
1.1 Состав сооружений магистрального газопровода 14
1.2 Краткая характеристика газопроводных трасс 15
2 ОБЪЕКТ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 19
2.1 Особенности эксплуатации магистральных газопроводов в зонах вечной
мерзлоты 19
2.2 Классификация современных теплоизоляционных материалов для
магистральных газопроводов 23
33
2.3 Взаимодействие газопроводов с мерзлыми грунтами 33
2.4 Прочность и устойчивость газопроводов в мерзлых грунтах 37
2.5 Повышение эксплуатационной надёжности пойменных участков
газопроводов 40
2.6 Метод управляемого подогрева 45
2.7 Конструкция трубопровода для транспортировки охлажденного газа .. 48
3 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОПТИМАЛЬНОЙ ТОЛЩИНЫ
ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННОГО ПОКРЫТИЯ 52
3.1 Квазистатический метод расчета динамики оттаивания мерзлого грунта
вокруг «теплого» газопровода 52
3.2 Закон годового распределения температуры в мерзлом грунте 56
3.3 Определение допускаемой величины радиуса ореола оттаивания и оптимальной толщины изоляционного покрытия вокруг «теплого» газопровода 57
4 ФИНАНСОВЫЙ МЕНЕДЖМЕНТ, РЕСУРСОЭФФЕКТИВНОСТЬ И
РЕСУРСОСБЕРЕЖЕНИЕ 61
4.1 Предпроектный анализ 61
4.1.1 Описание НИР 61
4.1.2 Потенциальные потребители результатов исследования 62
4.1.3 SWOT-анализ 62
4.1.4 Оценка готовности проекта к коммерциализации 64
4.2 Планирование управления научно-техническим проектом 66
4.3 Расчёт материальных затрат на реализацию научно-технического
исследования 68
4.4 Расчет стоимости земляных работ 71
4.5 Расчёт затрат на основные и вспомогательные материалы 72
4.6 Фонд оплаты труда специалистов 73
5 СОЦИАЛЬНАЯ ОТВЕТСТВЕННОСТЬ ПРИ ЭКСПЛУАТАЦИИ
МАГИСТРАЛЬНЫХ ГАЗОПРОВОДОВ 76
5.1 Производственная безопасность 77
5.2 Анализ вредных производственных факторов и обоснование 78
мероприятий по их устранению 78
5.2.1 Отклонение показателей микроклимата на открытом воздухе 78
5.2.2 Превышение уровня шума 79
5.2.3 Повышение загазованности воздуха рабочей зоны 80
5.2.4 Тяжесть и напряженность физического труда 81
5.3 Анализ опасных производственных факторов и обоснование
мероприятий по их устранению 82
5.3.1 Электрический ток 83
5.3.2 Пожаро- и взрывоопасность 84
5.4 Экологическая безопасность 84
97
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 97
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ
Приложение Б 105
Приложение В 106
Более шестидесяти процентов территории Российской Федерации покрыто многолетнемерзлыми грунтами.
Хозяйственное значение области вечной мерзлоты трудно переоценить. Здесь сосредоточено около 60% природного газа, более 30% разведанных запасов нефти страны, неисчислимые залежи торфа и каменного угля, большая часть гидроэнергоресурсов, золота, алмазов, запасов цветных металлов. Потенциал только северных месторождений составляет более 2 млрд. тонн нефти и более 12 трлн. куб. м. газа. Значительная часть этих природных богатств используется в народном хозяйстве. Построены нефтегазопромысловые объекты, газо - и нефтепроводы протяженностью тысячи километров, карьеры и шахты, гидроэлектростанции, железные дороги и автомобильные, порты и аэродромы, возведены посёлки и города.
Газопроводы являются ответственными энергетическими сооружениями. К таким сооружениям предъявляются повышенные требования по надёжности в эксплуатации. Обуславливается это тем, что в случае аварии будут понесены огромные потери. По статистическим данным: в среднем интенсивность аварий на российских магистральных газопроводах составляет 0,2 аварии в год на 1000 км.
Магистральные газопроводы являются объектами, чертой которых является большая протяжённость. К примеру, газопроводы «Газпрома» имеют протяжённость - 168,3 тысяч километров и большая их часть проходит по различным климатическим зонам и различным грунтам. Самым главным требованием к такому объекту - надёжная поставка газа потребителю на уровне проектных параметров.Помимо этого, магистральные газопроводы обладают особенностями, связанными с технологией транспорта газа, которые значительно влияют на выбор и исходные требования к газопроводной конструкции.
Основные месторождения и головные участки магистральных газопроводов России сооружены и эксплуатируются в условиях мерзлых грунтов и холодного климата. Экстремальные климатические условия и особенности эксплуатации предъявляют повышенные требования к обеспечению их надежности в эксплуатации.
Основным фактором, определяющим прочность газопроводов в эксплуатации, является взаимодействие их с грунтами. Практика эксплуатации показала, что трубопроводы - это наиболее уязвимое звено в промысловой системе подготовки и сбора газа. Если технологическое оборудование является сменным, имеет резервирование и эксплуатируется в более «мягких» условиях, то газопроводы находятся в экстремальных условиях и отказ трубопровода приводит к нарушению процесса эксплуатации. Поэтому обеспечение необходимой несущей способности трубопроводов в мерзлых грунтах становится одним из основных факторов и на стадии строительства, и в процессе эксплуатации одновременно [4].
Целью работы - выполнить анализ взаимодействия газопроводов с мерзлыми грунтами, детально изучить современные виды изоляции магистральных трубопроводов, а также рассчитать оптимальную толщину теплоизоляции на магистральном газопроводе, проложенном в условии многолетнемерзлых грунтов.
Хозяйственное значение области вечной мерзлоты трудно переоценить. Здесь сосредоточено около 60% природного газа, более 30% разведанных запасов нефти страны, неисчислимые залежи торфа и каменного угля, большая часть гидроэнергоресурсов, золота, алмазов, запасов цветных металлов. Потенциал только северных месторождений составляет более 2 млрд. тонн нефти и более 12 трлн. куб. м. газа. Значительная часть этих природных богатств используется в народном хозяйстве. Построены нефтегазопромысловые объекты, газо - и нефтепроводы протяженностью тысячи километров, карьеры и шахты, гидроэлектростанции, железные дороги и автомобильные, порты и аэродромы, возведены посёлки и города.
Газопроводы являются ответственными энергетическими сооружениями. К таким сооружениям предъявляются повышенные требования по надёжности в эксплуатации. Обуславливается это тем, что в случае аварии будут понесены огромные потери. По статистическим данным: в среднем интенсивность аварий на российских магистральных газопроводах составляет 0,2 аварии в год на 1000 км.
Магистральные газопроводы являются объектами, чертой которых является большая протяжённость. К примеру, газопроводы «Газпрома» имеют протяжённость - 168,3 тысяч километров и большая их часть проходит по различным климатическим зонам и различным грунтам. Самым главным требованием к такому объекту - надёжная поставка газа потребителю на уровне проектных параметров.Помимо этого, магистральные газопроводы обладают особенностями, связанными с технологией транспорта газа, которые значительно влияют на выбор и исходные требования к газопроводной конструкции.
Основные месторождения и головные участки магистральных газопроводов России сооружены и эксплуатируются в условиях мерзлых грунтов и холодного климата. Экстремальные климатические условия и особенности эксплуатации предъявляют повышенные требования к обеспечению их надежности в эксплуатации.
Основным фактором, определяющим прочность газопроводов в эксплуатации, является взаимодействие их с грунтами. Практика эксплуатации показала, что трубопроводы - это наиболее уязвимое звено в промысловой системе подготовки и сбора газа. Если технологическое оборудование является сменным, имеет резервирование и эксплуатируется в более «мягких» условиях, то газопроводы находятся в экстремальных условиях и отказ трубопровода приводит к нарушению процесса эксплуатации. Поэтому обеспечение необходимой несущей способности трубопроводов в мерзлых грунтах становится одним из основных факторов и на стадии строительства, и в процессе эксплуатации одновременно [4].
Целью работы - выполнить анализ взаимодействия газопроводов с мерзлыми грунтами, детально изучить современные виды изоляции магистральных трубопроводов, а также рассчитать оптимальную толщину теплоизоляции на магистральном газопроводе, проложенном в условии многолетнемерзлых грунтов.
В данной бакалаврской работе был исследован вопрос эксплуатации магистрального газопровода в условиях многолетнемерзлых грунтов. Проанализированы положения нормативных документов, регламентирующих эксплуатацию магистральных трубопроводов в рассматриваемых условиях.
Эксплуатация газопроводов на многолетнемерзлых грунтах считается эксплуатацией в осложненных условиях. Для обеспечения надежной бесперебойной работы магистрального газопровода следует очень тщательно и точно проводить инженерно - геологические изыскания, так как реакция грунта на воздействие является основным фактором риска аварии на магистральных газопроводах [15].
Имея полную информацию о рельефе и различной структуре грунта на протяжении магистрального газопровода выбираются технические решения по повышению надёжности эксплуатации трубопроводов в условиях многолетнемерзлых грунтов.
Можно утверждать, что сегодня уровень наших знаний и накопленный опыт проектирования, строительства и эксплуатации магистральных трубопроводов позволяют осуществить любой способ прокладки трубопровода в любых мерзлотно-грунтовых условиях. Вопрос заключается лишь в затратах средств и труда на строительство и эксплуатацию трубопровода.
Проблема создания высоконадёжных трубопроводов в мерзлых грунтах является сложной и требует комплексного подхода, в основе которого должны быть натурные исследования и апробации новых технических решений в трассовых условиях.
Особенности эксплуатации магистральных газопроводов в условиях многолетнемерзлых грунтов
Эксплуатация газопроводов на многолетнемерзлых грунтах считается эксплуатацией в осложненных условиях. Для обеспечения надежной бесперебойной работы магистрального газопровода следует очень тщательно и точно проводить инженерно - геологические изыскания, так как реакция грунта на воздействие является основным фактором риска аварии на магистральных газопроводах [15].
Имея полную информацию о рельефе и различной структуре грунта на протяжении магистрального газопровода выбираются технические решения по повышению надёжности эксплуатации трубопроводов в условиях многолетнемерзлых грунтов.
Можно утверждать, что сегодня уровень наших знаний и накопленный опыт проектирования, строительства и эксплуатации магистральных трубопроводов позволяют осуществить любой способ прокладки трубопровода в любых мерзлотно-грунтовых условиях. Вопрос заключается лишь в затратах средств и труда на строительство и эксплуатацию трубопровода.
Проблема создания высоконадёжных трубопроводов в мерзлых грунтах является сложной и требует комплексного подхода, в основе которого должны быть натурные исследования и апробации новых технических решений в трассовых условиях.
Особенности эксплуатации магистральных газопроводов в условиях многолетнемерзлых грунтов