Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги / Трубопроводный транспорт нефти, нефтепродуктов и газа

..pdf
Скачиваний:
16
Добавлен:
12.11.2023
Размер:
19.88 Mб
Скачать

водительность — около 180 млрд м3. Не менее внушительны параметры системы ямбургских газопроводов: суммарная про­ тяженность —около 20 000 км, суммарная годовая производи­ тельность —до 160 млрд м3.

Для сравнения: общая протяженность газопроводов Фран­ ции, например, составляет 31 000 км, из которых 8500 км имеют диаметр от 400 до 900 мм; перекачку газа по ним осуществляют 35 компрессорных станций. Суммарная протяженность газопро­ водов стран Южной Америки составляет около 14 000 км.

Таким образом, сеть магистральных газопроводов России, так же, как сеть нефтепроводов, является уникальной и не име­ ет аналогов в мире.

Перспективы ее дальнейшего развития связаны с освоением газовых месторождений полуострова Ямал, а также строитель­ ством экспортного Северо-Европейского газопровода.

Строительство газотранспортной системы Ямал—Запад ОАО «Газпром» осуществляет с учетом прогнозируемого раз­ вития европейского рынка и больших потенциальных экс­ портных возможностей России. Газопровод будет иметь про­ тяженность 5350 км (до границы с Германией) и пропускную способность к 2010 г. —около 65 млрд м3 в год.

Северо-Европейский газопровод (СЕГ) предназначен для по­ дачи российского природного газа в Западную Европу по новому маршруту: Грязовец —Выборг —Балтийское море —территория Германии (или Дании) —Северное море —Бэктон (Англия). Об­ щая протяженность трубопровода составляет около 3000 км, диа­ метр участка Грязовец—Выборг равен 1420 мм, рабочее давление 8,3...9,8 МПа. Морской участок СЕГ протяженностью 1189 км будет проложен из труб диаметром 1067 мм, а рабочее давление в нем составит 19,6 МПа. В разных вариантах планируемый го­ довой объем перекачки газа составляет от 19 до 30 млрд м3.

В целом за период до 2020 г. ОАО «Газпром» предстоит по­ строить около 28 тыс. км магистральных газопроводов, вклю­ чая подводящие трубопроводы и межсистемные перемычки, преимущественно диаметром 1420 мм на давление 7,5... 10 МПа, а также 144 компрессорные станции общей мощностью бо­ лее 10 млн кВт. Кроме того, планируется развитие мощностей

21

подземного хранения газа до 75 млрд м3 активного газа за счет строительства новых и расширения действующих ПХГ.

РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА

1.Еременко П. Т., Воробьев Н. А. Развитие трубопроводного транспорта в СССР и за рубежом. —М.: Недра, 1989. —166 с.

2.Коршак А. А. Транспортировка нефти на постсоветском про­ странстве. — Уфа: ООО «Дизайн ПолиграфСервис», 2004. — 176 с.

2.ПОРЯДОК ПРОЕКТИРОВАНИЯ

ИМЕХАНИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ МАГИСТРАЛЬНЫХ ТРУБОПРОВОДОВ

2.1. Порядок проектирования трубопроводов

Создание объекта строительства (магистрального трубопро­ вода) осуществляется в непрерывном инвестиционном процессе с момента возникновения идеи (замысла) до сдачи объекта в экс­ плуатацию. Неотъемлемой частью этого процесса являются про­ ектные работы. Схема их организации приведена на рис. 2.1.

Началу проектных работ предшествуют предварительные изыскания и исследования. В ходе них должны быть собраны сведения о ранее выполненных инженерных изысканиях и ис­ следованиях, данные об осложнениях, наблюдавшихся в райо­ не строительства трубопровода (природные и техногенные ава­ рийные ситуации).

Первый этап работ начинается с разработки ходатайства (дек­ ларации) о намерениях, которое составляется заказчиком или по его поручению проектной организацией на договорной основе.

Ходатайство (декларация) о намерениях разрабатывается на основании:

рекомендаций, принятых в схемах развития трубопроводного транспорта на ближайшую перспективу;

материалов предварительных исследований и изучения перс­ пективной потребности и мощности сырьевой базы нефти или газа с учетом разведанных и утвержденных запасов;

возможности сбыта на внутреннем и внешнем рынке.

В ходатайстве (декларации) о намерениях должны содержаться: наименования инвестора и заказчика; наименование трубопровода, его производительность;

предполагаемые сроки строительства и ввода в эксплуатацию;

намечаемая трасса трубопровода (по материалам изучения топографических карт);

местоположение начального и конечного пунктов трубопро­ вода;

Рис. 2.1. Схема организации проектных работ

предполагаемое местоположение промежуточных перекачи­ вающих станций и наливных пунктов;

ориентировочная потребность в земельных, водных и энерге­ тических ресурсах;

ориентировочная потребность в трубах и других материалах для строительства;

примерная численность рабочих и служащих;

возможное влияние проектируемого трубопровода на окру­ жающую среду;

ориентировочная стоимость строительства, источники фи­ нансирования.

Ходатайство (декларация) о намерениях представляется за­ казчиком на рассмотрение органам исполнительной власти.

По результатам положительного рассмотрения органами ис­ полнительной власти ходатайства (декларации) о намерениях заказчик принимает решение о разработке обоснования инвес­ тиций в строительство.

В состав второго этапа проектных работ по обоснованию ин­ вестиций входят:

принятие основных решений по трубопроводу, включая его производительность и перспективную потребность, исходя из наличия сырьевой базы, а также основных технологичес­ ких и строительных решений;

определение потребности в необходимых ресурсах для строи­ тельства и источников их получения;

анализ вариантов трасс трубопровода с обоснованием вы­ бранной трассы и краткая ее характеристика;

установление сроков и очередности строительства, его орга­ низации;

определение потребности в трудовых ресурсах;

определение стоимости строительства (по аналогам и укруп­ ненным показателям);

оценка эффективности инвестиций и уточнение возможных источников их финансирования.

На основании материалов обоснования инвестиций и пред­ варительно согласованного с органами исполнительной власти места расположения трассы производится оформление акта вы­ бора земельных участков трассы и площадок перекачивающих станций под строительство.

Необходимо отметить, что работа по обоснованию инвести­ ций выполняется, в основном, на основании изучения топогра­ фических карт, а также карт-схем природных компонентов (поч­ венных, геоботанических, геологических, животного мира и др.). Полевые технические изыскания производятся при этом в мини­ мальном объеме при прохождении трассы нефтепровода в особо сложных условиях.

На третьем этапе проектных работ осуществляется разра­ ботка ТЭО —технико-экономического обоснования (проекта) строительства трубопровода. ТЭО является основным проект­ ным документом на строительстве трубопровода. Оно выполня­ ется на основе одобренных обоснований инвестиций в строитель­ ство, при наличии утвержденного решения о предварительном согласовании места размещения объекта и материалов инже­ нерных изысканий, собранных на предварительном этапе. Если этих материалов недостаточно, то в ходе разработки проектной документации должен быть выполнен комплекс топографичес­ ких, инженерно-геологических и гидрогеологических изыска­ ний, а также охранных археологических исследований в зоне строительства трубопровода. Данные работы должны выпол­ няться специализированными подразделениями проектиров­ щика и другими организациями.

Проектная документация разрабатывается преимущественно на конкурсной основе, в том числе через торги подряда (тендер).

Следует иметь в виду, что двойное обозначение стадии (ТЭО и проект), единой по составу и содержанию, принято в целях преемственности действующей законодательной и норматив­ ной базы и совместимости с терминологией, применяемой в за­ рубежной практике.

В ТЭО (проекте) детализируются решения, принятые в обос­ нованиях, и уточняются основные технико-экономические По­ казатели.

Детализация решений по трассе трубопровода и площадкам перекачивающих станций выполняется, в основном, с исполь­ зованием данных технических изысканий.

При этом уточняются:

протяженность трассы трубопровода и ее плановое положе­ ние;

продольный профиль трассы, позволяющий установить окон­ чательное местоположение промежуточных перекачивающих станций;

створы подводных переходов, переходов железных и автомо­ бильных дорог, их техническая характеристика;

геологические свойства грунтов;

ведомость угодий, пересекаемых трассой трубопровода, а так­ же другие данные, позволяющие уточнить решения, заложен­ ные в обоснованиях.

Состав работ ТЭО (проекта) аналогичен перечню, приведен­ ному выше в обосновании инвестиций.

При разработке ТЭО (проекта) помимо детализации техни­ ческих решений, заложенных в обоснованиях, особое внимание уделяется вопросам:

обеспечения надежности и экологической безопасности объ­ екта;

определения затрат на строительство объектов трубопровода и объектов социального и культурно-бытового назначения;

определения показателей эффективности инвестиций встрои­ тельство трубопровода.

В процессе разработки ТЭО (проекта) производятся согласо­ вания уточненных по материалам изысканий земельных участ­ ков под строительство объектов магистрального трубопровода.

После утверждения и одобрения Государственной экспер­ тизой ТЭО (проекта) может разрабатываться тендерная доку­ ментация, на основе которой участники торгов готовят свои предложения, после чего на конкурсной основе определяется подрядчик строительства трубопровода и начинается разработ­ ка рабочей документации.

На основе утвержденной проектной документации произво­ дится изъятие уточненных в результате изысканий земель под строительство трубопровода (для постоянного и временного пользования).

Рабочая документация разрабатывается по согласованному с заказчиком графику с учетом установленной утвержденным проектом очередности строительства.

Для технически несложных объектов магистральных тру­ бопроводов, строящихся по типовым или унифицированным проектам на основе утвержденных (одобренных) обоснований инвестиций в строительство, может разрабатываться рабочий проект в составе утвержденной части и рабочей документации. Стадийность исполнения проекта устанавливается заказчиком в задании на проектирование.

2.2. Определение толщины стенки трубопроводов

Около 98 % трубопроводов укладывается подземно. Поэтому рассмотрим методику расчета толщины стенки для этого случая.

Уложенный в грунт трубопровод испытывает кольцевые, про­ дольные и радиальные напряжения (рис. 2.2).

Рис. 2.2. Расчетная схема трубопровода

Кольцевые напряжения «^возникают под действием внут­ реннего давления Р. Величину^ выразим следующим образом. Внутреннее давление создает на единице длины трубы разрываю­ щее усилие равное {Рн - 2 -8)Р. Ему противодействует сила со­ противления 2 а к 8. Поскольку в условиях равновесия они равны, то можем записать

 

{DH- 2 S ) P = 2-aK-S,

(2. 1)

где

DH, 8 соответственно наружный диаметр и толщина

 

стенки трубы.

 

Отсюда, обозначив DH 2 ' 8 = D (внутренний диаметр трубы), получаем

°к =

P D

(2.2)

2-5

 

Продольные напряжения создаются под действием внутрен­ него давления, температуры и изгибающих усилий. Их величи­ ны находятся по следующим выражениям:

М п Р Р . пр - Е aLАТ ;

= ± ЕРи

(2.3)

2-8

2R„

 

где цп —коэффициент Пуассона, для стали цп = 0,3; Е —мо­ дуль упругости материала труб, для стали Е= 206 000 МПа; aL — коэффициент линейного расширения, для стали aL= 1210-61/град; АТ расчетный температурный пе­ репад, обусловленный различием температур эксплуа­ тации трубопровода и замыкания его стыков при строи­ тельстве; Яи —радиус изгиба трубопровода.

Знак плюс при расчете сгпр относится к растягивающим на­ пряжениям, а знак минус —к сжимающим. Напряжения изгиба возникают на поворотах трассы трубопровода, а также при про­ хождении через вершины и впадины профиля трассы.

Таким образом, суммарная величина продольных напряже­ ний составляет

а. = М P-D

- E a L-AT ± Е Р„

(2.4)

2 8

2-R„

 

где RH—радиус упругого изгиба трубопровода.

Радиальные напряжения малы и в расчетах не учитываются. Кроме того, при расчетах на прочность пренебрегают давлением грунта и воздействием подвижных нагрузок (автомобили, сель­ скохозяйственные машины, строительная техника), так как они незначительны и компенсируются внутренним давлением.

Вместе с тем необходимо иметь в виду, что магистральные трубопроводы кроме постоянных испытывают также временные нагрузки (в частности при колебаниях внутреннего давления).

Магистральные трубопроводы рассчитывают по методу пре­ дельных состояний. Предельным называют такое состояние конструкции, при достижении которого ее нормальная эксплуа­ тация становится невозможной. Подземные трубопроводы до­ стигают предельного состояния, когда напряжения в них дости­ гают предела прочности авр, наземные —предела текучести.

С учетом вышесказанного найдем расчетную толщину стенки трубопровода из уравнения (2.1 )

S' =

PD,,

(2.5)

2.(*к +ру

 

Однако учитывая, что конструкция должна иметь некоторый запас прочности, в формуле (2.5) заменим величину Р произве­ дением п-Р (пр —коэффициент надежности по нагрузке), х о з ­ расчетным сопротивлением металла трубы и сварных соедине­ ний /?,, что дает

0= У Р— Н

(2.6)

2-(/г,+*„•/>)

 

Величина коэффициента надежности по нагрузке принимает следующие значения: пр= 1,15 для нефте- и нефтепродуктопроводов, работающих по системе «из насоса в насос»; пр 1,1 —во всех остальных случаях.

Расчетное сопротивление металла вычисляют по формуле

 

ш..

Я. = (ув

(2.7)

К, К..

где ту —коэффициент условий работы трубопровода, зави­ сящий от его категории: (ту= 0,9 для трубопроводов III и IV категорий, ту= 0,75 для трубопроводов I и II кате­