Реферат 3
Содержание 4
Введение 7
Основная часть 9
1 Магистральный трубопровод - как объект исследования 9
1.1 Общие сведения о районе прокладки 9
1.2 Геокриологические условия 10
1.3 Климатическая характеристика 12
2 Выпучивание грунта. Причины и действие на трубопровод 13
2.1 Характеристика многолетнемерзлых грунтов 13
2.2 Принципы использования многолетнемерзлых грунтов 15
2.3 Причины и действие на трубопровод 16
2.4 Причины развития морозного пучения в регионе исследования 19
3 Повреждения магистральных трубопроводов 22
3.1 Аварийность на трассах магистральных газопроводов 22
3.2 Повреждения магистральных трубопроводов 23
3.3 Повреждение трубопроводов стресс-коррозией 27
4 Анализ методов защиты магистральных трубопроводов от повреждений
выпучиванием грунта 30
4.1 Физико-химический метод 31
4.2 Гидромелиоративный метод 32
4.3 Обогрев грунта вокруг трубопровода 34
4.4 Применение теплоизоляции 35
4.5 Обустройство грунтовой конструкции 35
4.6 Надземная и наземная прокладка трубопровода 36
5 Техническое предложение 38
5.1 Надземная прокладка трубопровода 38
5.2 Подземная прокладка с инженерной защитой 39
6 Сооружение подземного и надземного трубопроводов 42
6.1 Подготовительные работы 42
6.2 Сварочные, изоляционные и теплоизоляционные работы 42
6.3 Подземная прокладка 44
6.3.1 Земляные работы 44
6.4 Надземная прокладка 47
6.4.1 Установка свай 47
6.4.2 Термостабилизация грунтов 50
6.4.3 Опоры надземных трубопроводов 51
6.4.4 Применение компенсаторов 52
7 Расчетная часть 54
7.1 Расчет толщины стенки трубы 54
7.1.1 Определение расстояния между опорами трубопровода 56
7.2 Расчет толщины теплоизоляции надземного трубопровода 58
7.3 Определение геометрических параметров траншеи подземного
трубопровода с учетом грунтовой конструкции и определение объема заменяемого грунта 59
8 Безопасность жизнедеятельности и экология 62
8.1 Анализ потенциальных опасных и вредных производственных
факторов при проведении работ 62
8.2 Инженерные и организационные решения по обеспечению
безопасности работ 64
8.3 Санитарные требования к помещению и размещению используемого
оборудования 65
8.4 Обеспечение безопасности технологического процесса 67
8.5 Обеспечение взрывопожарной и пожарной безопасности 68
8.6 Обеспечение безопасности в аварийных и чрезвычайных ситуациях 69
8.7 Экологичность проекта 71
9 Экономическая часть 72
9.1 Расчет стоимости строительства участка газопровода 72
9.1.1 Расчет сметной стоимости строительства участка подземного газопровода на многолетнемерзлых грунтах с осуществлением мероприятий
по инженерной защите 77
9.1.2 Расчет годовых эксплуатационных затрат на обслуживание
подземного газопровода 80
9.1.3 Расчет сметной стоимости строительства участка надземного газопровода на многолетнемёрзлых грунтах c проведением мероприятий
инженерной защиты 81
9.1.4 Расчет годовых эксплуатационных затрат на обслуживание надземного газопровода 84
9.2 Сравнение экономических показателей двух типов прокладки трубопровода 85
Заключение 87
Список сокращений 89
Список использованных источников 90
Быстрый рост потребления углеводородов в мире, ввод программ интенсивной газификации территорий России, прямо указывает на необходимость дальнейшего развития нефтяной и газовой промышленности России, разработки залежей углеводородов и их транспортировку с помощью трубопроводов.
В настоящее время существенным осложнением стабильной и бесперебойной работы магистрального трубопроводного транспорта является морозное пучение грунтов. Западносибирская нефтегазоносная провинция, обеспечивающая поставки до 75 % газового конденсата и 85 % природного газа в трубопроводную систему России, характеризуется сложными гидро- и геокриологических условиях эксплуатации, в районах Крайнего Севера, в зонах распространения многолетнемерзлых грунтов, быстро развивающиеся процессы морозного пучения вызывают отклонения магистральных газо - и конденсатопроводов от проектных положений. Несмотря на соблюдение принципов строительства на многолетнемерзлых грунтах, а именно первого принципа, проектирования трубопроводов с отрицательной температурой перекачиваемого продукта, природные климатические процессы последних лет развивают тенденцию растепления мерзлых грунтов и увеличения талых зон, глубины сезонного промерзания. Сезонно-талые грунты создают возможность развития процессов пучения при их смерзании, в результате движения потоков жидкости к фронтам промерзания, что приводит к воздействию на тело трубопровода и разрушению его стенок, являясь причиной большинства аварийных случаев [1].
Цель ВКР: подобрать технически и экономически обоснованный и эффективный способ предупреждения повреждений магистральных трубопроводов от морозного пучения.
Задачи ВКР:
- изучить геолого-климатическую характеристику района исследования;
• выявить причины морозного пучения и определить виды повреждений трубопроводов, вызванных этим явлением;
• рассмотреть методы, применяемые для борьбы с морозным пучением;
• сформулировать техническое предложение, технически и
экономически обосновать его.
Объект исследования выпускной квалификационной работы:
магистральный трубопровод.
Таким образом, в данной работе были рассмотрены основные геологоклиматические характеристики Западно-Сибирской нефтегазоносной провинции. В ходе рассмотрения процесса морозного пучения были выявлены причины морозного пучения и его действие на трубопровод. Были выявлены характерные повреждения магистральных трубопроводов под действием процесса пучения. Был проведен анализ общих методов защиты от морозного пучения и возможности их применения в трубопроводном транспорте. После проведения анализа возможных методов защиты, было рассмотрено два варианта для решения проблемы повреждения магистральных трубопроводов морозным пучением:
1) надземная прокладка для минимизации теплообмена трубы с грунтом и термостабилизация многолетнемерзлого грунта для предотвращения процессов оттаивания и промерзанием грунта с началом процессов осадки/пучения свай;
2) комбинация теплоизоляции трубопровода для ограничения зоны промерзания и пучения, и грунтовой обсыпки и подушки для снижения касательных и нормальных сил пучения, благодаря непучинистым свойствам заменяемого грунта.
Была подобрана для применения пенополиуретановая теплоизоляция в комбинации с грунтом для замены в виде среднезернистого песка, в качестве альтернативы была принята надземная прокладка трубопровода, для предотвращения процесса выпучивания свай в процессе промерзания оттаявшего грунта при надземной прокладке приняты сезонно-действующие охлаждающие устройства. В ходе экономического сравнения, с учетом сметной и эксплуатационной стоимости, выявлено, что подземная схема прокладки с применением теплоизоляции и заменой грунта основания выгоднее, чем надземная схема прокладки с применением термостабилизации грунта. Однако для каждого случая проектирования и сооружения трубопровода в многолетнемерзлых грунтах необходимы инженерно-геологические изыскания и технико-экономические расчеты по определению схемы прокладки и виду защиты, учитывая преимущества и недостатки способов и различные условия эксплуатации.
С учетом прогнозируемых климатических трендов следует ожидать ухудшения геокриологической обстановки в связи с оттаиванием мерзлых грунтов, увеличением площади обводненных и заболоченных территорий на севере Западной Сибири в ближайшие 20...30 лет. Это приведет к увеличению количества повреждений трубопроводов от воздействия морозного пучения. Сложность своевременной диагностики морозного пучения на подземных трубопроводах приведет к увеличению количества аварий, что нанесет существенный урон экономике и экологии региона. Поэтому обеспечение инженерной защиты трубопроводов в условиях пучинистых грунтов останется актуальной задачей в ближайшие десятилетия.
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
