Строительство подводных переходов методом наклонно-направленного бурения

Размещено на http://www.allbest.ru/

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

1. Технологическая часть

1.1 Географическая, климатологическая, гидрогеологическая характеристики района

1.2 Обоснование строительства

1.3 Общая характеристика объекта строительства

ВВЕДЕНИЕ

Строительство подводных переходов методом наклонно-направленного бурения представляет собой бестраншейную прокладку трубопровода на значительной глубине от пересекаемых препятствий, что гарантирует экологическую безопасность строительства и эксплуатации выполненного перехода.

Прокладка трубопроводов методом ННБ значительно сокращает срок строительства, повышает срок службы трубопровода, не нарушает состояние берегов и русел рек, не нарушает экологически уязвимые участки поверхности, а так же не нарушает фауну пересекаемых водотоков.

В данной выпускной квалификационной работе предусматривается строительство подводного перехода через реку Юганская Обь методом наклонно-направленного бурения: «Реконструкция напорного нефтепровода от ДНС-3 до ЦППН-2 DN 300 Усть-Балыковского месторождения с заменой подводного перехода через р. Юганская Обь». Диаметр подводных переходов 325 мм, толщина стенки 10 мм.

Трубопроводный транспорт газа, нефти и нефтепродуктов в настоящее время является основным средством доставки этих продуктов от мест добычи, переработки или получения к местам потребления. Трубопроводы пересекают огромное число разнообразных водных препятствий: малых и больших рек, водохранилищ, озер, глубоких болот, сложенных слабыми грунтами. Подводные переходы через такие водные преграды - наиболее сложные и дорогостоящие инженерные сооружения.

Подводный переход - особый конструктивный элемент линейной части магистрального трубопровода, который представляет потенциальную опасность для окружающей среды. Поэтому был выпушен ряд нормативно-технических документов, определяющих правила проектирования, строительства и эксплуатации подводных переходов, общим принципом которых является предупреждение аварийных разливов нефти или выхода газа при сохранении эффективности трубопроводной системы.

Необычайно широк диапазон различного рода воздействий, оказываемых на подводные трубопроводы в зависимости от вида пересекаемых водных препятствий: течение, волны, лед поверхностный, донный, шуга, переформирование дна водоемов, наружное давление воды при укладке на больших глубинах, воздействий с якорей, волокуш и других предметов, опускаемых судами на дно водоема. Все эти воздействия являются лишь дополнением к основной нагрузке.

При проектировании и строительстве должна быть решена проблема создания высоконадежных подводных трубопроводов на различных глубинах, исключающих попадание в воду нефти, нефтепродуктов и газов.

Если учесть, что ремонт подводных трубопроводов представляет собой задачу иногда более сложную, чем собственно строительство нового перехода, то становится, очевидно, насколько сложны условия работы подводных трубопроводов и, следовательно, насколько продуманными и научно обоснованными должны быть расчеты и технология их строительства. подводный переход экологический строительство

При планировании работ по обеспечению безопасности трубопроводных систем учитывают необходимость решения ряда социальных проблем. Как и в любой инженерной задаче, необходимо стремиться к поиску оптимального решения.

Поэтому предприятия, эксплуатирующие и контролирующие переходы через водные препятствия, должны обеспечивать равновесие трубопроводных систем с естественной природной средой. Если это равновесие при активизации опасных природных процессов нарушается, то оно приводит к авариям, иногда катастрофическим.

Дальнейшее старение трубопроводов, многократное повышение уровня требований к безопасности и надежности трубопроводного транспорта, современные научные представления и инженерные разработки создают сегодня предпосылки для совершенствования концептуальных подходов к вопросу предупреждений аварийных ситуаций на подводных переходах.

1. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

1.1 Географическая, климатологическая, гидрогеологическая характеристики района

В административном отношении район производства работ входит в состав Нефтеюганского района, Ханты-Мансийского автономного округа, Тюменской области.

По физико-географическому районированию район работ расположен в лесной равнинной широтно-зональной области и отнесен к Тобольской провинции.

В своей основе провинция представляет собой озерно-аллювиальную и аллювиальную равнину, сложенную с поверхности преимущественно среднесуглинистыми покровными отложениями, подстилаемыми или озерно-слоистыми глинами или легкосуглинистыми алевролитами и песчаными толщами.

Участки производства работ через реку Юганская Обь находятся в 12 км от г. Нефтеюганска на юго-восток и на юг соответственно.

Географическое положение территории определяет ее климатические особенности. Наиболее важными факторами формирования климата является западный перенос воздушных масс и влияние континента. Взаимодействие этих двух факторов обеспечивает быструю смену циклонов и антициклонов над рассматриваемой территорией, что способствует частым изменениям погоды и сильным ветрам. Кроме того, на формирование климата существенное влияние оказывает огражденность с запада Уральскими горами, незащищенность с севера и юга.

Над территорией осуществляется меридиональная циркуляция, вследствие которой периодически происходит смена холодных и теплых масс, что вызывает резкие перепады от тепла к холоду.

Климат данного района резко континентальный. Зима суровая, холодная и продолжительная. Лето короткое, теплое. Короткие переходные сезоны - осень и весна. Наблюдаются поздние весенние и ранние осенние заморозки, резкие колебания температуры в течение года и даже суток.

Среднегодовая температура воздуха - 3,1°С, среднемесячная температура воздуха наиболее холодного месяца января - 22°С, а самого жаркого - июля + 17°С. Абсолютный минимум температуры приходится на декабрь - 55°С. а абсолютный максимум на июнь - июль + 34°С. Продолжительность безморозного периода 98 дней, устойчивых морозов 156 дней. Дата первого заморозка осенью 08.IX, последнего 01.VI.

Температура воздуха приведена в таблице 1.1.

Таблица 1.1 - Температура воздуха

Осадков в районе выпадает много, особенно в теплый период с апреля по октябрь - 467 мм, за холодный период с ноября по март выпадает 209 мм, годовая сумма осадков 676 мм.

Соответственно держится высокая влажность воздуха, средняя относительная влажность в течение года изменяется от 66% до 82%.

Снежный покров образуется 23.X, дата схода 15.V. Сохраняется снежный покров 201 день.

В течение года преобладают ветры западного направления. В январе - западного, юго-западного, а в июле - северного направления. Средняя годовая скорость ветра 4,9 м/сек, средняя за январь 4,9 м/сек и средняя в июле 4,5 м/сек.

Ветровой режим территории обусловлен основными циркуляционными факторами и орографическими элементами. Зимой господствуют ветры южного и юго-западного направлений, их повторяемость составляет около 50 процентов. С июня по август повсеместно преобладают ветры с северной составляющей. Средняя скорость ветра составляет 4,9м/с.

Район гололедности второй. Средний объем снегопереноса за зиму составляет 214 м3/м, максимальный - 564 м3/м. Нормативная толщина стенки гололеда 5 мм, температура воздуха при гололеде минус 5°С.

Годовое распределение месячных осадков приведен в таблице 1.2.

Таблица 1.2 - Годовое распределение месячных осадков

Среднегодовая роза ветров приведена на рисунке 1.

Рисунок 1 - Среднегодовая роза ветров

Район работ расположен в пойме реки Обь. Это типично равнинная река.

Среднее падение составляет 3,0 см/км. Долина реки широкая и плоская, пойма достигает 20 км, ежегодно заливается весенними водами и отличается и отличается многообразием рельефа, значительной изрезанностью, наличием многочисленных больших и малых рукавов, проток, стариц, пойменных озер, заболоченных понижений.

Гидрологический режим водотоков Усть-Балыкского месторождения, расположенных в пределах поймы, полностью определяется гидрологическим режимом р. Оби.

Повторяемость направления ветра/штилей % приведена в таблице 1.3.

Таблица 1.3 - Повторяемость направления ветра/штилей %

Средняя месячная и годовая скорость ветра, м/с приведена в таблице 1.4.

Таблица 1.4 - Средняя месячная и годовая скорость ветра, м/с.

Воды Оби относятся к гидрокарбонатному классу, минерализация в период весеннего половодья минимальная и не превышает 100-110 мг/л. Во время устойчивой межени минерализация может в 3-7 раз превышать минерализацию во время пика половодья.

По характеру водный режим р. Обь относится к типу рек с растянутым весенним половодьем, повышенной летней меженью и низкой устойчивой зимней меженью. В питании реки участвуют талые воды сезонных снегов, жидкие осадки и подземные воды. Основной источник питания - твердые осадки, основная фаза водного режима - весенне-летнее половодье, в период которого проходит 50-60 процентов годового стока и наблюдаются максимальные расходы и уровни воды. Весенний подъём уровня начинается обычно в первой половине апреля - начале мая. Поздние сроки приходятся на начало июня. Максимальные уровни (пик половодья - 24 июля). Продолжительность подъема уровней составляет 80 дней. После прохождения пика половодья начинается спад. Летняя-осенняя межень наступает в июле. Зимняя межень наступает в средине октября. Это самый продолжительный и маловодный период водного режима.

Характерной особенностью данных районов является широко распространенные подпорные явления. Основной подпирающей рекой является р. Обь. Поэтому водный режим водотоков в период половодья определяется водным режимом р. Обь.

Основной фазой водного режима р. Обь является весенне-летнее половодье. Начало половодья приходится на конец апреля, интенсивность подъема в начальной стадии может достигать 150 см/сутки. Продолжительность половодья составляет 102-141-187 суток. Максимальные уровни отмечаются, в среднем, во второй декаде июня и держатся 10-15 суток. Спад половодья плавный, интенсивность его несколько меньше подъема. Заканчивается половодье в сентябре, лишь иногда смещаясь на начало августа или конец октября.

Трасса нефтепровода проходит по пойменной части и вся затапливается в период весеннего половодья. Продолжительность затопления поймы 27-65 дней.

Протока Юганская Обь - самая большая протока левобережной поймы. Данная протока делит левобережную пойму на две части. Пойма, расположенная на левом берегу Юганской Оби, низкая, ровная, поросшая осокой и низким кустарником. Берега Юганской Оби покрыты смешанным лесом из сосны и березы. Обрывистые берега высотой 5-8 м чередуются с песчаными пляжами шириной до 850 м. Ширина русла в межень 300-460 м, глубина 6,0-17,5 м. Дно песчаное. Средняя скорость течения 0,5 м/с. Уклон свободной водной поверхности 0,03 процентов.

Основное русло р. Оби и протока Юганская Обь развиваются по типу рек с незавершенным меандрированием.

В геоморфологическом отношении участок работ расположен в пределах поймы р. Оби. Рельеф изыскиваемой трассы слабоволнистый, изрезанный не глубокими руслами водотоков более мелкого порядка. Абсолютные отметки прибрежной поверхности изменяются в пределах от 11.9 до 32.89 метров.

Инженерно-геологический разрез территории представлен аллювиальными отложениями современного возраста.

Геологический разрез участках переходов в русловой части представлены суглинками и супесями различной консистенции, подстилаемыми песками пылеватого и мелкого состава.

Минеральные грунты р. Юганская Обь как правобережной, так и левобережной части представлены в верхней части разреза суглинком мягкопластичной консистенции. Ниже залегает супесь пластичной и текучей консистенции. Подстилаются глинистые грунты песком пылеватым среднеплотного и песком мелким плотного сложения. Дно реки сложено песком мелкого состава.

Средняя мощность льда на р. Юганская Обь составляет 40-45 см.

Ширина р. Юганская Обь по трассе нефтепровода - 407.15 м, максимальная глубина - 12,0 м.

Протока Юганская Обь принимает множество водотоков (34 шт). Протяженность протоки с притоками в пределах месторождения равна 282,33 км.

Ширина протоки Юганская Обь по трассе нефтепровода - 407,15 метров, максимальная глубина реки - 12 метров. Минеральные грунты правобережной и левобережной части представлены в верхней части разреза суглинком мягкопластичным. Среднюю часть разреза слагает супесь пластичной консистенции, вскрытая в интервале глубин от 2,0 до ,5 м. Супесь пластичная в левобережной части подстилается супесью текучей, средней мощностью 3,5м. Далее вниз по разрезу вскрыт песок пылеватый, который подстилается мелким песком. Пески содержат прослои супеси текучей консистенции.

Гидрогеологические условия участков переходов характеризуется наличием грунтовых поровых вод, имеющих тесную гидравлическую связь с поверхностными водами.

На переходе через реку Юганская Обь уровень грунтовых вод отмечен на глубине 1,8 - 5,5 м в супесях текучих и песках с абсолютными отметками 24,04-25,81м.

Питание грунтовых вод осуществляется за счет инфильтрации атмосферных осадков, а в период «высокой воды» - паводковыми водами и перетока речных вод.

Разгрузка подземных вод происходит в реку Обь и ее притоки, а также в нижележащие водоносные горизонты.

Физико-механические показатели свойств грунтов определены по данным лабораторных и полевых опытных работ и представлены в таблице 1.5.

Таблица 1.5 - Физико-механические показатели свойств грунтов

1.2 Обоснование строительства

Обустройство разрабатываемых месторождений ведется с 70-х годов. В настоящее время район полностью обустроен и введен в эксплуатацию. Все трубопроводы подвержены сильной коррозии. Ввиду большого срока эксплуатации большинства трубопроводов, предусматривается реконструкция отдельных участков трубопроводов с поэтапной заменой старых труб на новые, а так же оснащение трасс трубопроводов камерами пуска-приема средств очистки и диагностики.

Основной причиной выхода из строя промысловых трубопроводов является наружная и внутренняя коррозия стенок труб. Большое значение также имеет и временный фактор, связанный с явлением старения и усталости металла труб.

В данной работе «Реконструкция напорного нефтепровода от ДНС-3 до ЦППН-2 DN 300 Усть-Балыковского месторождения с заменой подводного перехода через р. Юганская Обь» предусматривается строительство подводного перехода методом наклонно-направленного бурения через реку Юганская Обь протяженностью 787 м (длина скважины ННБ - 790 м).

При строительстве подводных переходов трубопроводов методом ННБ водотоки не подвергаются воздействию строительной техники. Положительным последствием строительства подводных переходов методом ННБ является исключение отрицательных последствий возникающих при традиционном (траншейном) методе строительства переходов.

Использование метода наклонно-направленного бурения дает следующие преимущества:

- прокладка трубопроводов осуществляется значительно ниже линии прогнозируемого предельного размыва дна и береговых участков на глубине, обеспечивающей их сохранность от возможных внешних воздействий и размыва;

- не проводятся земляные работы на береговых и русловых участках, что исключает разработку береговых и русловых траншей, сопровождающуюся существенным увеличением концентрации взвешенных минеральных частиц грунта в воде, следовательно, вредное влияние на водные организмы;

- отсутствует загрязнение нижележащих участков реки грунтом, который сносится течением при обратной засыпке траншей при обычном способе прокладки подводного перехода;

- не нарушается целостность грунтов на береговых участках и, как следствие, отсутствует эрозия почвы.

Нефтепровод представляет собой герметичную систему, заглубленную в грунт, и предназначен для перекачки нефти, где также присутствует попутный нефтяной газ.

Подводный переход имеет:

- категорию I (участки подводных переходов);

- на русловом участке принято трехслойное полиэтиленовое покрытие усиленного типа, наносимое в заводских условиях по ТУЦ 1390-008-01297858-02, толщиной не менее 2,5 мм;

- высокое качество материалов, поставляемых для строительства;

- необходимый запас надежности труб по толщине стенки;

- 100% контроль сварных стыков радиографическим методом;

- оптимальную глубину заложения, обеспечивающую его сохранность от внешних воздействий.

Диаметр нефтепровода составляет 325 мм, толщина стенки 10 мм, изготовлен из марки стали 20ХФ.

Объем перекачиваемой жидкости - 10000 м3/сут.

Рабочее давление - 4 МПа.

Плотность нефти - 879 кг/м3.

Плотность газа - 0,981 кг/м3.

1.3 Общая характеристика объекта строительства

Данной работе предусмотрена реконструкция напорного нефтепровода от ДНС-3 до ЦППН-2 Усть-Балыковского месторождения нефти, а именно укладка новых резервных ниток.

Укладка предусматривается методом ННБ (наклонно-направленного бурения) в новом створе через реку Юганская Обь с подключением трубопровода к существующим узлам.

Для периодической очистки полости трубопровода, удаления продуктов коррозии, механических примесей, воды из нефтепровода, выполнения внутритрубной приборной диагностики предусматривается устройство камер пуска и приема очистных устройств на подводных переходах.

Демонтаж существующих резервных ниток предусматривается в существующем техническом коридоре между существующими задвижками.

Согласно нефтепровод относится к III категории, а участки нефтепровода, проложенные методом ННБ, относятся к категории I .

Участок работ на подводном переходе через р. Юганская Обь представляет собой технический коридор, состоящий из трех ниток трубопроводов и кабеля связи.

Протяженность участка в пределах границ проектирования составляет - 2987,3 м, в том числе наклонно-направленным бурением (ННБ) - 761,2 м.

Трубопроводы прокладываются подземно.

Предполагается подключение к существующим перспективным электроприводным задвижкам, с установкой дополнительных электроприводных задвижек на развитие, а также установка дополнительных задвижек (вантузы).

Подключение данного нефтепровода предусматривается к существующим узлам.

Тип запорной арматуры 30лс915нж ХЛ1 DN 300 мм, 4,0 МПа завода «Икар» город Курган.

Все сварные соединения вновь уложенного трубопровода подвергаются 100% контролю качества сварных стыков радиографическим методом. Радиографический контроль качества сварных соединений трубопровода осуществляется в соответствии с требованиями .

Размещено на Allbest.ru