диплом2. Диплом (2). Строящийся газопровод СахалинХабаровскВладивосток предназначен для транспортировки газа с
![]()
|
2.2 Строительные работыДо начала любых работ строительную площадку и опасные зоны работ за ее пределами ограждают в соответствии с требованиями нормативных документов. Исполнитель работ должен обеспечивать доступ на территорию стройплощадки и возводимого объекта представителям заказчика, органам государственного контроля (надзора), авторского надзора и местного самоуправления; предоставлять им необходимую документацию. Исполнитель работ обеспечивает безопасность работ для окружающей природной среды, при этом: - обеспечивает уборку стройплощадки и прилегающей к ней пятиметровой зоны; мусор и снег должны вывозиться в установленные органом местного самоуправления места и сроки; - производство работ в охранных заповедных и санитарных зонах выполняет в соответствии со специальными правилами; - не допускается несанкционированное сведение древесно-кустарниковой растительности; - не допускается выпуск воды со строительной площадки без защиты от размыва поверхности; - при буровых работах принимает меры по предотвращению излива подземных вод; - выполняет обезвреживание и организацию производственных и бытовых стоков; - выполняет работы по мелиорации и изменению существующего рельефа только в соответствии с согласованной органами госнадзора и утвержденной проектной документацией. Временные здания и сооружения для нужд строительства возводятся (устанавливаются) на строительной площадке специально для обеспечения строительства и после его окончания подлежат ликвидации. Временные здания и сооружения, а также отдельные помещения в существующих зданиях и сооружениях, приспособленные к использованию для нужд строительства, должны соответствовать требованиям технических регламентов и действующих до их принятия строительных, пожарных, санитарно-эпидемиологических норм и правил, предъявляемым к бытовым, производственным, административным и жилым зданиям, сооружениям и помещениям. Исполнитель работ ведет исполнительную документацию: - комплект рабочих чертежей с надписями о соответствии выполненных в натуре работ этим чертежам или о внесенных в них по согласованию с проектировщиком изменениях, сделанных лицами, ответственными за производство строительно-монтажных работ; - геодезические исполнительные схемы, выполненные в соответствии с требованиями действующей нормативной документации. 2.3 Выбор вариантов технологии строительства Различают следующие варианты технологии строительства: - траншейные методы (в грунте, в защитном кожухе, в канале, под защитными плитами, со специальной засыпкой, с бетонным покрытием и др.); - бестраншейные методы (прокол, продавливание, горизонтальное бурение, наклонно направленное бурение, тоннельная проходка); - надземная прокладка (самонесущие, на опорах, подвесные переходы и т.п. На основе гидрологических, инженерно-геологических и топографических данных, прокладка участка газопровода под рекой Вал осуществляется бестраншейным методом по технологии наклонно-направленного бурения. Работы по сооружению переходов должны выполняться с опережением всех остальных линейных работ. Строительство линейной части газопровода и сооружений на нем намечено осуществить комплексной линейной колонной в составе подразделений и бригад, выполняющих все виды строительно-монтажных работ при строительстве газопровода. Обслуживание строительства линейной части газопровода будет обеспечиваться производственной базой подрядчика, а также временным притрассовым строительным хозяйством производственного и складского назначения (сварка трубы в плети, гнутье кривых вставок, текущий ремонт и обслуживание машин и механизмов). Сварка труб в плети производится на специальном участке. Для осуществления строительства площадочных объектов предусматривается создание строительного участка с временным приобъектным строительным хозяйством административно-бытового назначения, вагон-склад, открытой площадки для складирования материалов, оборудования непосредственно на площадке. 3 РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ 3.1 Расчет толщины стенки трубопровода Выбираем согласно [1], [2] сталь марки 13Г1С-У выпускаемый Выксунским металлургическим заводом со следующими характеристиками: временное сопротивление разрыву ![]() ![]() ![]() Номинальная толщина стенки трубопровода определяется согласно [3] следующим образом: ![]() где ![]() ![]() ![]() металла труб [3]; ![]() ![]() ![]() ![]() где ![]() и в расчетах принимается ![]() ![]() 3 категории [3] ; ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() Коэффициент ![]() ![]() При ![]() ![]() ![]() Принимая первоначально ![]() ![]() Полученное значение округляем в большую сторону до ближайшей номинальной в сортаменте труб, ![]() Продольные осевые напряжения рассчитываем по формуле: ![]() где ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() По [4] находим для района прокладки трубопровода ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() Температурный перепад при замыкании трубопровода в холодное время года ![]() ![]() В качестве расчетного температурного перепада принимаем наибольшее значение ![]() Продольные напряжения по формуле (4) равны : ![]() Знак «минус» указывает на наличие осевых сжимающих напряжений, поэтому необходимо определить по формуле (3) коэффициент ![]() ![]() Пересчитываем значение толщины стенки газопровода по формуле (1): ![]() ![]() Принятая толщина стенки удовлетворяет условию ![]() ![]() Проверочный расчет на прочность и деформацию Прочность в продольном направлении проверяется по условию: ![]() где ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() где ![]() давления [3], определяемые по формуле: ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() Условие выполняется Для предотвращения пластических деформаций, в продольном и кольцевом направлениях проверку производим по условиям: ![]() ![]() где ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() Продольные напряжения ![]() ![]() где ![]() Кольцевые напряжения от действия нормативной нагрузки – внутреннего давления: ![]() ![]() Коэффициент ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() Условие выполняется. Определим значение продольных напряжений ![]() - для положительного температурного перепада ![]() ![]() - для отрицательного температурного перепада ![]() ![]() Выполнение условия проверяем дважды: - для положительного температурного перепада ![]() ![]() Условие выполняется; - для отрицательного температурного перепада ![]() ![]() Условие выполняется. Окончательно принимаем ![]() ![]() ![]() ![]() 3.2 Расчет трубопровода на прочность и устойчивость Определим площадь поперечного сечения металла трубы: ![]() ![]() Определим осевой момент инерции поперечного сечения трубы: ![]() ![]() Определим полярный момент инерции: ![]() ![]() Определим нагрузку от собственного веса трубы: ![]() (16) где ![]() ![]() Получим: - нормативная ![]() - расчетная ![]() ![]() где nс.в – коэффициент надежности по нагрузке от действия собственного веса, nс.в=1,1 – при расчете на прочность; nс.в=0,95 – при расчете на устойчивость [3]; ![]() ![]() Определим нагрузку от веса изоляционного покрытия: Принимаем следующие виды изоляционных покрытий по [5] : а) изоляционная лента Фуракава Рапко НМ-2 (Япония) ; Принимаем по [5] покрытие нормального исполнения c характеристиками: ![]() m=0,648 кг/м2 ; ![]() б) изоляционная обертка Фуракава Рапко РВ-2 (Япония) ; Принимаем по [5] обертку с характеристиками: ![]() m=0,633 кг/м2 ; ![]() ![]() (19) ![]() (20) где qиз- нагрузка от веса изоляции,[4]; ![]() пленки и оберточного слоя, [5]; ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() Определяем нагрузку от веса транспортируемого продукта (газ) - нормативная: ![]() - расчетная: ![]() где ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() продукта, [3] ; Определяем нагрузку от веса транспортируемого продукта при гидроиспытании (вода) - нормативная: ![]() (24) ![]() - расчетная: ![]() где ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() Определяем нагрузку от собственного веса заизолированного трубопровода с перекачиваемым продуктом (газ): ![]() ![]() 3.3 Построение продольного профиля скважины. Определение параметров схематизированного русла: Основные параметры принимаются на основе материалов предварительных изысканий. - ширина по дну: (26) ![]() где ![]() ![]() ![]() ![]() - ширина на уровне береговых бровок: ![]() где ![]() ![]() Определение превышения берегов над глубоководным участком дна: ![]() ![]() Общая длина участка ННБ равна: ![]() ![]() Определение запасов на плановую деформацию русла: -на уровне схематизированного дна: при hc > 6м ; ![]() ![]() -на уровне береговых бровок ![]() ![]() ![]() ![]() 3.4 Расчет параметров трубопровода на участке входа в скважину. Определяем максимальные напряжения в трубе на подходном участке: а) ![]() где ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() Определяем максимальную величину тягового усилия: где ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() Определим коэффициент трения для бурильной колонны : ![]() ![]() где ![]() ![]() ![]() ![]() Определяем окружную скорость точки поверхности бурильной колонны: ![]() ![]() ![]() ![]() Определяем вес бурильной колонны в буровом растворе: ![]() где ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() Определяем вес единицы длины заизолированного трубопровода при заполнении водой: ![]() (40) ![]() ![]() (41) Зная все составляющие определим тяговую нагрузку по формуле (35) : ![]() Определим значение тяговой нагрузки в начальный момент времени (трубопровода на берегу) : ![]() ![]() где ![]() L-длина трубопровода ; Определим значение тяговой нагрузки в конечный момент времени (трубопровод в скважине): ![]() ![]() Принимаем ![]() Определение параметров при формировании схемы протаскивания Допустимая длина консоли: ![]() ![]() Расстояние от опоры до точки максимального подъема на трубоукладчике: ![]() где ![]() ![]() ![]() Высота подъема трубопровода на расстоянии ![]() ![]() ![]() Проверка трубопровода на недопустимые пластические деформации: ![]() Условие выполняется. Для протаскивания воспользуемся трубоукладчиками с троллейными подвесками типа Д-355, в количестве 5 штук. Зная все составляющие определяем максимальные напряжения в трубопроводе на подходном участке к скважине по формуле (34): ![]() ![]() Условие выполняется. 3.5 Определение параметров бурового раствора Расчет потребности бентонита для приготовления бурового раствора Объем бурового раствора, который будет приготовлен в процессе бурения скважины, складывается из объема бурового раствора в скважине, плюс потери раствора на очистных устройствах, на фильтрацию в трещиноватые и пористые пласты и минус объем раствора, который нарабатывается из разбуриваемых глинистых пород в процессе бурения. Таким образом, объем приготавливаемого раствора можно определить по формуле: ![]() где Vp - объем раствора, который потребуется для бурения скважины, м3; Vuc - объем циркуляционной системы, м3; Vcкв - объем скважины, м3; ![]() потери раствора на очистных устройствах; ![]() D - диаметр скважины, м; l - длина скважины, м; b - коэффициент кавернозности = 1,2÷1,5, [6]; α - коэффициент, характеризующий потери раствора в результате его фильтрации (поглощения). Так как на этапе проектирования неизвестна характеристика разбуриваемых пород, значение коэффициента принимаем равным α = 1,5 , [6]; Se - суммарная степень удаления выбуренной породы очистными устройствами, при использовании 4-х ступенчатой очистки Se =0,6÷0,7, [6] ; Kп - коэффициент коллоидальности разбуриваемых пород, Кп осадочных пород четвертичных отложений равен - Кп = 0,3÷0,4, [6] ; rр - плотность бурового раствора, используемого при бурении, г/см3 (т/м3), [6] ; hn - коэффициент глинистости, характеризующий содержание глин в разрезе (h = 0,0÷1,0), [6] ; lnh - натуральный логарифм вязкости бурового раствора, lnh=2,7, [6]; Принимаем: Объем циркуляционной системы Vuc = 120 м3 , [6]; диаметр скважины D = 1,3 м, длина скважины l = 473,5 м, степень очистки раствора равна Se = 0,6, [6]; коэффициент коллоидальности разбуриваемых пород Кп = 0,2,[6]; коэффициент глинистости h = 0,3, [6]; плотность бурового раствора согласно регламенту ρр = 1,10 г/см3,[6]; пластическая вязкость бурового раствора h = 15 Мпа, [6]; Определим объем скважины по формуле (49): ![]() Определим потери раствора на очистных устройствах (с учетом, что шлам пескоотделителя и илоотделителя сгущается в центрифуге до плотности 1,7÷1,9 г/см3): ![]() ![]() Зная необходимые составляющие по формуле (48) найдем: ![]() Определим массу требуемого глинопорошка для приготовления бурового раствора: ![]() где Vp - объем приготавливаемого раствора, м3; Кг - коэффициент коллоидальности бентонитовой глины, Кг = 0,7;[6] ρг - плотность глины, г/см3, (т/м3) ρг = 2,6 г/см3,[6]; ![]() Определим расход бентонита на 1 м³ раствора: ![]() ![]() где S- поперечная площадь скважины Ø1300мм. Определим общий объем прокаченного раствора Vпр по таблице 1: Таблица 1- Определение общего объема прокаченного раствора
Общий объем прокаченного раствора Vпр=28433м3 Общий объем прокаченного раствора с учетом потерь, равен ![]() Найдем коэффициент ![]() ![]() ![]() ![]() Определим фактическую потребность в бентоните для полного цикла работ: ![]() ![]() 3.6 Расчет параметров напряженно-деформированного состояния рабочего трубопровода. Выражение для проверки прочности трубопровода при протаскивании имеет вид: ![]() где ![]() ![]() ![]() где ![]() ![]() ![]() где ![]() ![]() по формуле (58) находим: ![]() ![]() где ![]() ![]() трубопровода, [3]; ![]() ![]() где R-минимальный радиус профиля скважины, принимаем R=1224 м ; По формулам (61),(62) находим : ![]() ![]() По формуле (60) находим: ![]() Зная необходимые составляющие по формуле (57) выполним проверку прочности при протаскивании: ![]() Условие выполняется. Выполним расчетную проверку на смятие: ![]() ![]() Определяем высоту столба гидростатического давления: ![]() ![]() Проверка условия сохранения устойчивости: ![]() где ![]() ![]() Условие выполняется. Определяем высоту расположения оси трубопровода над уровнем земли: ![]() ![]() Определяем допустимое расстояние между опорами: ![]() где ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() Определим прогиб трубопровода между опорами: ![]() ![]() |