диплом2. Диплом (2). Строящийся газопровод СахалинХабаровскВладивосток предназначен для транспортировки газа с

• Название: Строящийся газопровод СахалинХабаровскВладивосток предназначен для транспортировки газа с
• Анкор: диплом2
• Дата: 08.05.2023
• Размер: 6.62 Mb.
• Имя файла: Диплом (2).docx
• Тип: Документы; #1114623
• страница: 2 из 8

2.2 Строительные работы

До 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 , предел текучести , коэффициент надежности по металлу трубы [3].

Номинальная толщина стенки трубопровода  определяется согласно [3] следующим образом:

, (1)

где – коэффициент надежности по нагрузке от внутреннего давления,

[3];

– коэффициент, учитывающий двухосное напряженное состояние

металла труб [3];

– внутреннее давление в трубопроводе, МПа ;

– наружный диаметр трубопровода, м;

– расчетное сопротивление материала, МПа [3];

, (2)

_где  нормативное сопротивление материала, зависящее от марки стали

и в расчетах принимается ;

– коэффициент условий работы трубопровода, равный 0,9 для участков

3 категории [3] ;

– коэффициент надежности по материалу, [3];

– коэффициент надежности по назначению трубопровода, [3];



Коэффициент при сжимающих продольных осевых напряжениях

.

При определяется по формуле

(3)

Принимая первоначально , рассчитаем предварительную толщину стенки трубопровода по формуле (1):



_{Полученное значение округляем в большую сторону до} ближайшей номинальной в сортаменте труб,

Продольные осевые напряжения рассчитываем по формуле:

(4)

где – расчетный перепад температур,[3];

– коэффициент поперечной деформации (коэффициент Пуассона),

[3];

– коэффициент линейного расширения металла, [3];

– модуль Юнга, [3];

– коэффициент надежности по температуре, [3];

– внутренний диаметр трубопровода.

,

.

По [4] находим для района прокладки трубопровода ; ; . Нормативные значения температуры наружного воздуха в холодное и теплое время года: , , а расчетные значения , .

Температурный перепад при замыкании трубопровода в холодное время года , а при замыкании трубопровода в теплое 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:

(5)

где - коэффициент, учитывающий двухосное напряженное состояние металла труб[3], при растягивающих осевых продольных напряжениях( ) , при сжимающих ( ) определяется по формуле:

(6)
где - кольцевые напряжения в стенке трубы от расчетного внутреннего
давления [3], определяемые по формуле:

(7)

,









Условие выполняется

Для предотвращения пластических деформаций, в продольном и кольцевом направлениях проверку производим по условиям:

(8)

(9)

где -максимальные суммарные продольные напряжения в трубопроводе от нормативных нагрузок и воздействий, [3];

- коэффициент, учитывающий двухосное напряженное состояние металла трубы, [3];

- кольцевые напряжения в стенках трубопровода от нормативного внутреннего давления, [3];

 нормативное сопротивление материала, зависящее от марки стали и в расчетах принимается , [3];

Продольные напряжения для полностью защемленного подземного трубопровода определяются по формуле (10) :

(10)

где - минимальный радиус упругого изгиба оси трубопровода

Кольцевые напряжения от действия нормативной нагрузки – внутреннего давления:

(11)

.

Коэффициент определяется по формуле

(12)



,



_{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 =23мм ; =1020 23мм.
3.2 Расчет трубопровода на прочность и устойчивость
Определим площадь поперечного сечения металла трубы:

(13)



_{Определим осевой момент инерции поперечного сечения трубы:}

(14)



Определим полярный момент инерции:

(15)



_{Определим нагрузку от собственного веса трубы:}




(16)


_где - удельный вес материала из которого изготовлены трубы (для стали

=78,5 кН/м³ ), [3];

<sub>Получим:

- нормативная



- расчетная</sub>

(17)



<sub>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];</sub>

, - расчетная и нормативная нагрузки от веса трубопровода, [3];

<sub>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:

и.п = 3мм по ;

m=0,648 кг/м2 ;

п</sub>=1010 кг/м³ ;

б) изоляционная обертка Фуракава Рапко РВ-2 (Япония) ;

Принимаем по [5] обертку с характеристиками:

_об=3мм ;

<sub>m=0,633 кг/м2 ;

об</sub>=989 кг/м³ ;

₍₁₈₎

(19)


_{(20)
где qиз- нагрузка от веса изоляции,[4];}

-расчетные и нормативные нагрузки от веса изоляционной

пленки и оберточного слоя, [5];

-коэффициент учитывающий величину нахлеста, [5];

, -толщина пленки, обертки приведенные для различных материалов, [5];

, -плотности пленки и обертки, [5];

(21)
<sub>Определяем нагрузку от веса транспортируемого продукта (газ)

- нормативная:

(22)

- расчетная:

(23)
где</sub> , - расчетная и нормативная нагрузка от веса продукта, [3] ;

- плотность газа ( =0,73 кг/м³), [3];
-коэффициент надежности по нагрузке от действия собственного веса

продукта, [3] ;

<sub>Определяем нагрузку от веса транспортируемого продукта при гидроиспытании (вода)

- нормативная:



(24)



- расчетная:



где</sub> , - расчетная и нормативная нагрузка от веса продукта;

- плотность воды ( =1000кг/м³) , [3];

-коэффициент надежности по нагрузке от действия собственного веса продукта, [3];

Определяем нагрузку от собственного веса заизолированного трубопровода с перекачиваемым продуктом (газ):

(25)



3.3 Построение продольного профиля скважины.

Определение параметров схематизированного русла:

Основные параметры принимаются на основе материалов предварительных изысканий.
- ширина по дну: (26)



где -ширина реки в межень;

-максимальная глубина реки в межень;

, -крутизна береговых откосов (при меженном уровне);

- ширина на уровне береговых бровок:

(27)


где , -высоты берегов (высокого и низкого) над меженным уровнем;

Определение превышения берегов над глубоководным участком дна:

(28)
₍₂₉₎
Общая длина участка ННБ равна:

<sub>(30)



Определение запасов на плановую деформацию русла:

-на уровне схематизированного дна:

при hc > 6м ;

(31)</sub>



-на уровне береговых бровок



₍₃₂₎



(33)
<sub>3.4 Расчет параметров трубопровода на участке входа в скважину.
Определяем максимальные напряжения в трубе на подходном участке:

а)</sub> (34)

где -величина максимального напряжения в трубе , МПа [3];

-максимальная величина тягового усилия, необходимого для перемещения плети трубопровода на участке спусковой дорожки, Н [3];

-минимальное значение радиуса изгиба трубопровода, определяемое в зависимости от трассировки спусковой дорожки и расстановки опор, м ;

-обобщенный коэффициент, учитывающий условия работы трубопровода и сочетания нагрузок, =0,75, [3];

Определяем максимальную величину тягового усилия:

где ₍₃₅₎

-коэффициент трения при вращении бурильной колонны ;

-вес единицы длины бурильной колонны в буровом растворе ;

-трущая длина бурильной колонны, ;

- коэффициент трения при движении трубопровода по скважине, =0,5 ;

-вес единицы длины трубопровода с изоляцией в буровом растворе с заполнением или балластировкой, ;

-динамическое напряжение сдвига бурового раствора, [10];

-длина части трубопровода в скважине, ;

- коэффициент трения при движении трубопровода на роликовых опорах, =0,05 ;

- вес единицы длины трубопровода с изоляцией, ;
-длина части трубопровода на берегу, .

Определим коэффициент трения для бурильной колонны :

= <sub>(36)

где</sub> -коэффициент трения при движении трубопровода по скважине, =1 ;

-поступательная скорость протаскивания, v=1,2 м/c ;

-окружная скорость точки поверхности бурильной колонны.

Определяем окружную скорость точки поверхности бурильной колонны:

₍₃₇₎



=

Определяем вес бурильной колонны в буровом растворе:

₍₃₈₎

где , -наружный и внутренний диаметры бурильной колонны соответственно, м;

-плотность стали, [3];

-плотность бурового раствора, _{, [6];}



Определяем вес единицы длины заизолированного трубопровода при заполнении водой:

(39)

(40)






<sub>(41)

Зная все составляющие определим тяговую нагрузку по формуле (35) :



Определим значение тяговой нагрузки в начальный момент времени</sub> (трубопровода на берегу) :

(42)



_где -угол наклона оси трубопровода , уложенного на роликовые опоры, к горизонту ;

L-длина трубопровода ;

_{Определим значение тяговой нагрузки в конечный момент времени (трубопровод в скважине)}:

₍₄₃₎



Принимаем

_;

Определение параметров при формировании схемы протаскивания

Допустимая длина консоли:

₍₄₄₎



Расстояние от опоры до точки максимального подъема на трубоукладчике:

₍₄₅₎

где -угол наклона на входе трубопровода в скважину ;



Высота подъема трубопровода на расстоянии :

₍₄₆₎



Проверка трубопровода на недопустимые пластические деформации:

(47)


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:

(48)              

где V_p - объем раствора, который потребуется для бурения скважины, м³;

V_uc - объем циркуляционной системы, м³;

V_cкв - объем скважины, м³;

₍₄₉₎

потери раствора на очистных устройствах;

₍₅₀₎

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] ;

K_п -   коэффициент коллоидальности разбуриваемых пород, К_п осадочных

пород четвертичных отложений равен - К_п = 0,3÷0,4, [6] ;

r_р - плотность бурового раствора, используемого при бурении, г/см³ (т/м³), [6] ;

h_n - коэффициент глинистости, характеризующий содержание глин в

разрезе (h = 0,0÷1,0), [6] ;

ln_h - натуральный логарифм вязкости бурового раствора, ln_h=2,7, [6];

Принимаем:

Объем циркуляционной системы V_uc = 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 К_п = 0,2,[6];

коэффициент глинистости h = 0,3, [6];

плотность бурового раствора согласно регламенту ρ_р = 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):

₍₅₁₎



Зная необходимые составляющие по формуле (48) найдем:



Определим массу требуемого глинопорошка для приготовления бурового раствора:

₍₅₂₎

где V_p - объем приготавливаемого раствора, м³;

К_г - коэффициент коллоидальности бентонитовой глины, К_г = 0,7;[6]

ρ_г - плотность глины, г/см³, (т/м³)

ρ_г = 2,6 г/см³,[6];



Определим расход бентонита на 1 м³ раствора:

(53)



где S- поперечная площадь скважины Ø1300мм.

Определим общий объем прокаченного раствора V_пр по таблице 1:

Таблица 1- Определение общего объема прокаченного раствора

	Диаметр инструмен-та ,м	Площадь скважины сечения, м2	Объем скважины, м3	Кратность прокачивае-мых объемов	Объем раствора, м3
	0,25	0,049	30,87	10	308,70
	0,5	0,196	123,46	5	617,30
	0,7	0,385	241,98	5	1209,92
	0,9	0,636	400,01	5	2000,07
	1,1	0,950	597,55	5	2987,75
	1,3	1,327	834,60	5	4172,98
	1,5	1,766	1111,15	5	5555,74
	1,7	2,269	1427,21	5	7136,04
	1,5	1,766	1111,15	3	3333,44
	1,5	1,766	1111,15	1	1111,15

Общий объем прокаченного раствора V_пр=28433м³

Общий объем прокаченного раствора с учетом потерь, равен

(54)

Найдем коэффициент по формуле :

(55)




Определим фактическую потребность в бентоните для полного цикла работ:

₍₅₆₎


3.6 Расчет параметров напряженно-деформированного состояния рабочего трубопровода.

Выражение для проверки прочности трубопровода при протаскивании имеет вид:

₍₅₇₎

где -кольцевые напряжения от действия наружного давления на трубопровод, [3];

-максимальные продольные напряжения в трубопроводе, [3];

(58)

где -давление раствора Па, [6] ;

₍₅₉₎



где -плотность бурового раствора , [6];

по формуле (58) находим:



₍₆₀₎
где -изгибающий момент трубопровода МПа, [3];

-растягивающие напряжения от действия осевого усилия при протаскивании
трубопровода, [3];
<sub>(61)
(62)

где</sub> R-минимальный радиус профиля скважины, принимаем R=1224 м ;

По формулам (61),(62) находим :





<sub>По формуле (60) находим:



Зная необходимые составляющие по формуле (57) выполним проверку прочности при протаскивании:</sub>



Условие выполняется.

Выполним расчетную проверку на смятие:

(63)


_{Определяем высоту столба гидростатического давления:}

(64)


Проверка условия сохранения устойчивости:

(65)

где - коэффициент смятия, принимаем равный 0,75 [3];



Условие выполняется.

Определяем высоту расположения оси трубопровода над уровнем земли:

(66)


Определяем допустимое расстояние между опорами:

(67)

где -грузоподъемность опоры, принимаем ,[3] ;

-коэффициент динамической перегрузки роликовой опоры, принимаем

, [3] ;



Определим прогиб трубопровода между опорами:

(68)