Сооружение подводного перехода нефтепровода диаметром 530 мм через реку Обь методом наклонно-направленного бурения

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

НАЦИОНАЛЬНЫЙ МИНЕРАЛЬНО-СЫРЬЕВОЙ УНИВЕРСИТЕТ «ГОРНЫЙ»

Кафедра транспорта и хранения нефти и газа.

Курсовой проект

по дисциплине: «Сооружение и ремонт газонефтепроводов»

Тема проекта: «Сооружение подводного перехода нефтепровода диаметром 530 мм через реку «Обь» методом наклонно-направленного бурения».

Выполнил: Элесханов Р.Р.

Проверил: Самигуллин Г.Х.

Санкт-Петербург 2015 год



Аннотация

В данной работе рассмотрены вопросы строительства участка газопровода. Выполнены механические расчеты по строительству газопровода методом наклонно-направленного бурения, произведен выбор и обоснование используемых строительных, транспортных машин и оборудования. Разработаны конструктивные и технологические схемы проведения работ.

The following paper contains the analysis of issues of building a segment of a pipeline, mechanical computations related to building of a pipeline by askew directed drilling. The choice of transportation vehicles and building equipment also made and justified. Here are also developed Practical and technological schemes of the execution of the plan.



Содержание

• Введение
• 1. Теоретическая часть
• 1.1 Метод наклонно-направленного бурения
• 2. Расчетная часть
• 2.1 Расчет толщины стенки
• 2.2 Проверка прочности трубопровода
• 2.3 Расчет параметров продольного профиля скважины
• 2.4 Расчет границ разведочного бурения
• 2.5 Расчет параметров трубопровода на участке входа в скважину
• 2.6 Расчет тяговой нагрузки
• 2.7 Расстановка опор и кранов-трубоукладчиков перед протаскиванием
• 3. Организационная подготовка к строительству
• 4. Погрузочно-разгрузочные работы
• 5. Земляные работы
• 5.1 Разработка траншеи и котлованов
• 5.2 Бурение пилотной скважины
• 5.3 Расширение и калибровка скважины
• 6. Сварочно - монтажные работы
• 7. Протаскивание трубопровода в скважину
• 8. Гидравлическое испытание
• 9. Охрана труда
• 10. Промышленная безопасность
• 11. Мероприятия по защите окружающей среды
• Заключение
• Список использованных источников


Введение

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.

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.

Мировой опыт показывает, что прокладка подводных трубопроводов, обеспечивающих бесперебойный транспорт нефти и газа, возможно практически на любых глубинах, в самых сложных условиях.

На современном этапе развития трубопроводного транспорта исследование условий работ подводных трубопроводов на различных этапах их строительства и эксплуатации, а также разработка научно обоснованных методов их проектирования представляет собой важную народно-хозяйственную задачу.

Практически при проектировании и строительстве переходов должна быть решена задача создания подводных трубопроводов, которые могли бы работать без аварий и ремонтов в течении 40…50 лет. Только в этом случае средства, затрачиваемые на их строительство и ремонт, можно считать оправданными, а водоемы - защищенными от возможного попадания в них вредных для животного и растительного мира продуктов.



1. Теоретическая часть

Исходные данные:

Темой проекта является сооружение подводного перехода через реку Обь газопровода диаметром 530 мм методом наклонно-направленного бурения. Основные данные и условия строительства представлены ниже:

Категория нефтепровода на участке, I;

Диаметр нефтепровода, D_н = 530 мм;

Рабочее давление, Р = 5,4 МПа;

Протяженность подводного участка, L=100 м;

Ширина реки

Максимальная глубина реки

Грунт - суглинок серый.

1.1 Метод наклонно-направленного бурения

Принципиальным отличием метода ННБ от обычного является то, что трубопровод при строительстве и эксплуатации не соприкасается с водной средой, которую он пересекает. Труба заглубляется на русловом участке практически на любую глубину, исключающую последующие внешние воздействия на него при любых прогнозируемых деформациях русла и берегов. Использование этого метода обеспечивает практически полную экологическую безопасность для водоемов в случае аварийных ситуаций.

Преимущества метода ННБ:

--экологическая безопасность, сохранность дна, берегов реки, водного режима реки за счет исключения подводных и береговых земляных, буровзрывных, берегоукрепительных и других работ;

--отсутствие помех судоходству;

--минимальный объем вынутого грунта;

--значительное сокращение сроков строительства;

--уменьшение эксплуатационных затрат;

--долговечность;

--надежная защита от внешних механических повреждений, в том числе от воздействия льдов и якорей судов в результате более глубокого заложения трубопровода;

--отсутствие опасности обнажения трубопровода при размывах русел рек;

--возможность строительства при отрицательных температурах, на ограниченных по площади строительных площадках, в стесненных условиях, под гидротехническими сооружениями и глубоко расположенными коммуникациями и в вечной мерзлоте.

К недостаткам метода ННБ, ограничивающим его применение, относятся:

--большие единовременные затраты на приобретение оборудования;

--необходимость глубокого (до 40 м от дна) геотехнического бурения и гидрогеологических изысканий;

--сложность проходки в галечниковых, валунных, илистых и карстовых грунтах;

--повышенные требования к устойчивости береговых откосов.

Несмотря на все недостатки, метод ННБ является одним из самых прогрессивных в строительстве подводных переходов.

Технические средства и методы, используемые при наклонно направленном бурении, во многом заимствованы из техники и технологии бурения скважин на нефть и газ.

Строительство переходов методом ННБ осуществляется в три этапа:

--бурение пилотной скважины;

--расширение скважины вперед или назад, калибровка скважины;

--протаскивание трубной плети назад.

На первом этапе пробуривается пилотная, направляющая скважина, диаметр которой меньше диаметра трубопровода.

Диаметр пилотной скважины, как правило, не превышает 20 см. Бурение будет производиться с использованием струйной шарошки, которая с помощью гидравлической энергии бурового раствора размывает породы. При пилотном бурении используются различные системы навигации, предназначенные для проведения скважины по заданной траектории от ее входа до выхода.

Второй этап -- расширение скважины до необходимого размера. Диаметр ствола скважины в данной задаче принимается , где - наружный диаметр заизолированного трубопровода [6].

Расширение будет производиться двумя способами: ходом вперед и ходом назад.

Как только скважина будет расширена до необходимого диаметра, барабанный расширитель, имеющий тот же диаметр, что и трубопровод, протаскивают по скважине. Скважина после этого будет откалибрована и очищена от любых помех, которые могут существовать внутри расширенной скважины. На обоих концах барабанного расширителя имеются резцы, позволяющие расширителю вырезать и удалять вывалы, которые могут затруднять перемещение барабанного расширителя по скважине.

Третий этап -- протаскивание трубопровода. Головную часть протаскивателя подсоединяют к бурильным трубам, проходящим по скважине к буровой установке. Протаскиватель имеет шарнирный соединитель, позволяющий головной части изгибаться так, чтобы трубопровод мог пройти в скважину. Кроме того, протаскиватель оснащен спереди режущей головкой, для того чтобы при встрече с каким-нибудь препятствием внутри расширенной скважины бурильные трубы смогли быть приведены во вращение и режущая головка смогла бы удалить препятствие и открыть дорогу для протаскивания трубопровода по скважине.



Рисунок 1. Основные этапы прокладки трубопровода методом наклонно-направленного бурения: а - бурение пилотной скважины, б - штанное расширение скважины, в - протаскивание плети рабочего трубопровода.

В качестве буровой смеси, выносящей частицы разработанной породы в виде суспензии, используется бентонитовый раствор, который впоследствии может быть отфильтрован в системе регенерации.



2. Расчетная часть

2.1 Расчет толщины стенки

Исходные данные:

Выбираем трубы Ижорского трубного завода материал - сталь ТУ 14-3-1573-96 класс прочности К60 с трехслойным заводским полимерным покрытием со следующими характеристиками [3]:

марка стали 13Г1СУ;

временное сопротивление разрыву ;

предел текучести ;

коэффициент надежности по металлу трубы ;

толщина изоляционного покрытия мм.

В общем случае толщину стенки трубопровода согласно СП 36.13330.2012 можно определить следующим образом:

(1)

где - коэффициент надежности по нагрузке от внутреннего давления, [1];

- внутреннее давление в трубопроводе;

- наружный диаметр трубопровода;

- расчетное сопротивление материала рассчитывается по формуле:

(2)



где нормативное сопротивление материала, зависящее от марки стали и в расчетах принимается = _в = 510 МПа;

m - коэффициент условий работы трубопровода, m = 0,825 [1];

- коэффициент надежности по металлу, для данной марки стали = 1,4 [1];

- коэффициент надежности по назначению, для трубопровода диаметром 530 мм и внутренним давлением 5,4 МПа [1].

Расчетное сопротивление материала по формуле (2):

Толщину стенки по формуле (1):

Минимальная толщина стенки труб, изготавливаемых Ижорским трубным заводом по ТУ 14-3-1270-2009 составляет 7 мм. Полученное значение округляется до

2.2 Проверка прочности трубопровода

Для предотвращения недопустимых пластических деформаций трубопроводов проверку производят по условиям:

(3)

(4)

где максимальные продольные напряжения в трубопроводе от нормативных нагрузок и воздействий;

₁ коэффициент, учитывающий двухосное напряженное состояние металла трубы;

кольцевые напряжения в стенках трубопровода от нормативного внутреннего давления;

нормативное сопротивление материала, зависящее от марки стали и в расчетах принимается = = 360 МПа;

Продольные напряжения в трубопроводе от нормативных нагрузок и воздействий:

(5)

где минимальный радиус упругого изгиба оси трубопровода равен 1000Ду [2];

коэффициент Пуассона, =0,3 [2];

- коэффициент линейного расширения металла, [2];

- модуль Юнга, [1];

Расчетный температурный перепад при минимальной температуре зимой - для данного участка равен:

(6)

Расчетный температурный перепад при среднемесячной температуре в июле - для данного участка равен:

(7)



Для проверки по деформациям находим кольцевые напряжения от действия нормативной нагрузки внутреннего давления:

(8)

, .

Условие (4) выполняется.

Коэффициент учитывающий двухосное напряженное состояние металла трубы определяется по формуле:

₁ , (9)

;

Продольные напряжения при:

< 0, ₁ = 0,551; (10)

> 0, ₁ ; (11)

Продольные напряжения для положительного температурного перепада по формуле (5):

Продольные напряжения для отрицательного температурного перепада по формуле (5):

Выполнения условия (3) проверяем по крайним значениям:

, ;

, ;

Условие выполняется. Трубопровод устойчив к деформациям.

2.3 Расчет параметров продольного профиля скважины

Исходные данные:

Продольный профиль скважины задается для оценки границ и минимальной протяженности участка ННБ, возможных запасов на плановые деформации русла, а также для оценки глубины разведочного бурения.

Профиль скважины строится на основании материалов предварительных изысканий, а также материалов рекогносцировочного обследования участка перехода. Для определения параметров профиля скважины необходимо иметь такие предварительные данные о водной преграде, как:

-- ширина в границах береговых бровок

-- ширина реки в межень

-- максимальная глубина реки в межень

-- высота берега над меженным уровнем:

высокого

низкого

-- крутизна (уклон) береговых откосов в урезах воды (при меженном уровне)

высокого берега

низкого берега ;

Расчет:

Параметры схематизированного русла:

- ширина по дну

(12)

- ширина на уровне береговых бровок

(13)

б) превышение берегов над глубоководным участком дна

(14)

Продольный профиль имеет два прямолинейных наклонных отрезка (на входе и выходе из скважины), два сопряженных с ними криволинейных отрезка и горизонтальную вставку между ними. Высота (от поверхности земли) в точках сопряжения прямо- и криволинейных отрезков принимается не менее 4 м и учитывает возможность стыковки участка ННБ со смежными линейными участками перехода. Радиус криволинейных отрезков принимается равным Длина горизонтального отрезка принимается равной , но не менее ;

Высота от самой низкой точки дна до горизонтального отрезка профиля скважины (минимальная толща грунта над сводом скважины) принимается 6 м. Параметры продольного профиля (высоты кривых ; длины кривых максимальные углы кривых определяют в зависимости от диаметра нефтепровода , и высот и (таблица 1).

Таблица 1. Параметры продольного профиля скважины

	4	6	8	10	12	14
,	2	4	6	8	10	12
	110	127	142	156	168	180
	36	32	28	26	24	22
	146	159	170	182	192	202
град	6,3	7,2	8,1	8,8	9,6	10,2

Исходя из полученных превышений берегов над глубоководным участком дна, с методом линейной интерполяции получили значения параметров продольного профиля скважины: Для высокого берега:

Для низкого берега:

Длину участков и от точек входа и выхода на берегах до горизонтальной вставки определяют с учетом минимальных значений наклонных прямолинейных отрезков и.

Общая длина участка ННБ равна:

(15)

Для рассмотренной схемы трассировки запасы на плановые деформации русла (отступление береговых склонов) составляют не менее значений, приведенных ниже:

-- на уровне схематизированного дна (таблица 2):

Таблица 2 Плановые деформации русла на уровне схематизированного дна

,	530	720	820	1020
,	94	110	117	131

-- на уровне береговых бровок

(16)

2.4 Расчет границ разведочного бурения

Границы разведочного бурения назначают не менее чем на 7 ниже предварительного продольного профиля скважины и привязывают к условному горизонту (к уровню воды).

Нижнюю границу разведочного бурения принимают на глубине не менее 13 м от поверхности дна в самом глубоком месте русла, она распространяется на горизонтальный участок скважины. На криволинейных участках продольного профиля условная граница разведочного бурения повышается относительно своего самого низкого положения на величину по мере удаления от крайних точек горизонтального участка в сторону берегов. Величину приближенно определяют по формуле

. (18)

В таблице 3 приведены значения при

Таблица 3. Значения для трубопроводов различных диаметров

,	50	100	150	200	250	300
,	0,9	3,6	8,0	14,3	22,3	32,1
,	1.1	4,4	9,8	17,4	27,2
,	1,2	5,0	11,2	31,0	19,8
,	1,7	6,7	15,2	26,9

На границах наклонных прямолинейных и криволинейных участков (участки входа и выхода).

. (19)

Разведочные скважины должны быть пробурены на позициях и глубинах ниже уровня воды соответственно:

, ;

, ;

, ;

, ;

, ;

, ;

;

2.5 Расчет параметров трубопровода на участке входа в скважину

При трассировке подходного участка по радиусу окружности максимальные напряжения в трубопроводе на подходном участке к скважине должны удовлетворять условию. где - величина максимального напряжения в трубопроводе, МПа; - максимальная величина тягового усилия, необходимого для перемещения плети трубопровода на участке спусковой дорожки, Н; Е - модуль упругости стали, МПа; - минимальное значение радиуса изгиба трубопровода, определяемое в зависимости от трассировки спусковой дорожки и расстановки опор, м; - наружный диаметр трубопровода, м; F - площадь поперечного сечения трубы, см; - нормативное сопротивление металла трубы, принимается минимальное значение предела текучести по сертификату на трубы, К-- обобщенный коэффициент, учитывающий условия работы трубопровода и сочетания нагрузок,

Задаются оптимальными значениями относительных расстояний до опор, соответствующих выравниванию изгибающих моментов на опорах до заданной величины. Им соответствуют значения безразмерных параметров, приведенные в таблице 5.

трубопровод строительство тяговый прочность



Таблица 5. Значения безразмерных параметров.

-0,507	0,75	0,192	0,436	0,371	0,0184	-0,0312	-0,0312	0,034	0,0324	-0,0363

Величина изогнутого участка:

(21)

Где - момент инерции сечения трубопровода:

- угол входа трубопровода в скважину, ;

- угол наклона спусковой дорожки, ;

- вес единицы длины трубопровода с изоляцией,

Расчетные параметры изгиба трубопровода:

(22)

(23)

(24)

(25)

(26)

(27)

(28)

Напряжения при изгибе трубопровода:



(29)

Где - осевой момент сопротивления сечения трубопровода

(30)

Напряжения не превышают допустимых значений. Принимается двухопорная роликовая система.

2.6 Расчет тяговой нагрузки

Выталкивающая сила, действующая на изолированный трубопровод в буровом растворе

(31)

Где - плотность бурового раствора, ,

Вес воды (балласт) в единице длины трубопровода:

(32)

Где - плотность воды, ,

Вес единицы длины трубопровода, заполненного водой и находящегося в буровом растворе:

(33)

Сила сопротивления перемещению трубопровода в вязкопластичном буровом растворе на единицу длину определяется по формуле

(34)

Первый расчетный участок профиля длиной представляет собой прямолинейный участок входа трубопровода в скважину.

Усилие на прямолинейном участке:

(35)

Где - коэффициент трения при движении трубопровода в скважине, ,

Параметр F:

(36)

Где - расчетный радиус кривизны для дуговых участков, используемых при сооружении объектов методом ГНБ, определяется по следующей формуле:



(37)

Параметр А:

(38)

Параметр G:

(39)

Усилие на криволинейном участке

(40)

Третий расчетный участок представляет собой прямолинейный участок длиной . Усилие на участке:

Таким образом, максимальное тяговое усилие протаскивания рабочего трубопровода составляет 108,55 кН. Мощность буровой установки рекомендуется принимать из расчета обеспечения максимальных усилий для протаскивания трубопровода в скважину с коэффициентом запаса не менее 1,25. Для выполнения работ выбирается установка Tracto-Technic Grundodrill 13X/15X с усилием протаскивания

Площадь поперечного сечения трубопровода:

(41)

Проверка трубопровода на недопустимые пластические деформации:

, (42)

Суммарные напряжения при протаскивании:

,.

Проверка трубопровода на недопустимые пластические деформации выполняется.

2.7 Расстановка опор и кранов-трубоукладчиков перед протаскиванием

Высота расположения оси трубопровода над уровнем земли на опорах:

(44)

Допустимое расстояние между опорами по их грузоподъемности:



(45)

Прогиб трубопровода между опорами:

(46)

Допустимая длина консоли:

(47)

Расстояние прямолинейного участка от точки входа в скважину до роликовой опоры:

(48)

Расстояние от опоры до точки максимального подъема трубопровода на трубоукладчике:

(49)

Максимальная высота подъема трубопровода на расстоянии :

(50)



3. Организационная подготовка к строительству

Перед началом подготовительных работ выполняется комплекс организационных мероприятий:

- определяются поставщики материалов, трасса;

- отводится территория во временное пользование;

- передаётся по акту строительной организации подлежащий ремонту участок газопровода. Перед началом работ исполнитель должен уведомить органы Ростехнадзора и другие местные органы надзора о месте, видах и сроках проведения работ. Необходимым условием начала строительных работ является наличие зарегистрированного в территориальном органе Ростехнадзора разрешения на начало строительства. Подготовка строительной полосы включает определение оси трассы и глубины заложения газопровода, обозначение на местности километража и пикетов трассы, а также всех параллельно пролегающих коммуникаций.

Перед началом производства работ, согласно технологических условий, действующие подземные коммуникации (кабели связи, электро-кабели и трубопроводы) отшурфовать, вызвав представителей эксплуатирующих организаций. Обратную засыпку шурфов производить сыпучим грунтом с обязательной подтрамбовкой и не позднее одних суток после окончания производства работ в присутствии представителя эксплуатирующей организации.

Переезды через действующие подземные коммуникации, по согласованию с эксплуатирующими организациями, устраиваются из железобетонных дорожных плит, укладываемых на грунтовое основание по песчаной подготовке. Расстояние от верхней образующей действующей подземной коммуникации до полотна временного переезда должно быть не менее 1,6 м. [1].



4. Погрузочно-разгрузочные работы

Погрузочно-разгрузочные работы производятся с использованием пневмоколесного крана КС-4574А и трубоукладчиков ТР12.22.01 с применением сертифицированных и испытанных в установленном порядке грузоподъемных приспособлений.

Перевозка материалов производится бортовыми автомобилями, самосвалами; людей - вахтовым автобусом, перевозка труб - плетевозом ПВ-96. Доставка к месту назначения гусеничной техники осуществляется трейлером ЧМЗАП - 9990.

Строительные бригады обеспечиваются надежной двухсторонней радиосвязью с диспетчерским пунктом.

При производстве подготовительных работ следует руководствоваться требованиями [4].



5. Земляные работы

До производства земляных работ необходимо:

- принять в установленном порядке створ перехода;

- получить разрешение на производство работ;

- произвести вырубку леса и расчистку строительной полосы от кустарника;

- выполнить срезку плодородного слоя с учетом последующей рекультивации;

- выполнить разбивку трассы на местности границ разработки траншеи и расположения отвалов грунта;

- произвести мероприятия по отводу поверхностных вод;

При проведении земляных работ будет применяться экскаватор Hitachi ZX130-5G, буровая установка Vermeer Navigator D33x44 и бульдозер Т-170. Для транспортировки грунта используется самосвал Камаз-6520.

Руководитель работ на строящемся переходе должен так организовать работу и контроль, качество ее выполнения, чтобы были решены следующие задачи: скважина должна быть разработана по профилю и в плане в соответствии с требованиями проекта; время окончания земляных работ должно, как правило, совпадать с временем окончания подготовки трубопровода к укладке в подводную траншею; выполнение этого условия особенно важно для речных переходов; если после подготовки скважины до момента укладки трубопровода проходит длительное время, то возможно занесение скважины наносами; работы, связанные с разработкой скважины и протаскиванием трубопровода, должны быть закончены до начала весеннего или осеннего паводка. Буровые работы в зимнее время должны проводиться круглосуточно при непрерывной работе всех систем и размещении бурового оборудования в теплых укрытиях.



5.1 Разработка траншеи и котлованов

Заглубление трубопровода до верха трубы следует принимать не менее 0,8 м [1]. Глубина траншеи принимается 1,4 м. Ширина траншеи по дну 0,8 м, ширина по верху 0,8 м. Рытье котлованов и траншей в суглинках и глинах с вертикальными стенками без креплений в нескальных и незамерзших грунтах допускается на глубину 1,5 м [10].

Траншеи разрабатывается до приямка входа буровой колонны и от приямка выхода буровой колонны на расстояние 100 м в обе стороны до котлованов для крановых узлов. Траншеи разрабатываются продольными проходами бульдозера и одноковшовым экскаватором.

Для стыковки участка трубопровода с переходом под рекой с основным трубопроводом необходимо разработать два котлована длиной 1 м, шириной 1,7 м и глубиной 2,1 м. Котлованы таких же размеров должны быть разработаны для монтажа крановых узлов на границах участка перехода. Размеры приямков должны быть достаточными для беспрепятственного выполнения сварочных работ по стыковке участков. а также для контроля качества сварного шва.

Котлован для стыковки будет использован в качестве приямка для входа буровой колонны.

5.2 Бурение пилотной скважины

Перед началом бурения пилотной скважины должно быть проведено:

? проверка закрепления буровой установки;

? проверка наклона рамы буровой установки согласно заданному углу входа буровой скважины;

? проверка надежности радиосвязи на обоих берегах;

? предварительное опробование всего бурового оборудования и определение его готовности к проведению работ.

В состав основных работ по бурению пилотной скважины входят:

? калибровка системы ориентирования зонда и ввод исходных данных (азимута, зенитного угла, координат и высот точек входа и выхода) в компьютер навигационной аппаратуры;

? подготовка системы приготовления и регенерации бурового раствора;

? приготовление необходимого начального объема бурового раствора;

? обсаживание скважины трубами большого диаметра в интервале осыпающихся грунтов, при необходимости;

? забуривание скважины на участке входа;

? контроль и регулирование режимов бурения скважины (скорости вращения, усилия подачи инструмента, давления и расхода бурового раствора) в зависимости от геологических условий;

? контроль и проработка траектории скважины;

? контроль и регулирование параметров бурового раствора;

? наращивание колонны буровых труб и навигационного кабеля (при необходимости).

Для бурения рыхлых грунтов (пески, супеси, суглинки, глины) должны использоваться гидромониторные долота, разрабатывающие забой промывочной жидкостью;

Контроль пространственного положения пилотной скважины должен производиться через каждые 10 м с помощью специального навигационного оборудования. На точность показаний навигационного оборудования влияют изменения магнитного поля земли, которое может существенно искажаться вблизи крупных стальных сооружений и линий электропередач. Для минимизации ошибок дополнительно должно выполняться обследование забоя наземной системой мониторинга.

Для предупреждения прихвата буровой колонны должна опускаться промывочная колонна, оснащенная буровой коронкой из твердого сплава. Расстояние между промывочной колонной и пилотным буром должно быть достаточным, чтобы избежать погрешности в показаниях навигационных приборов. После выхода пилотной скважины на поверхность должна производиться экспресс-оценка ее траектории по всей длине в сравнении с проектным профилем. Подрядчик представляет исполнительную документацию по данным инклинометрических измерений для согласования с проектной организацией. При отклонении места выхода скважины свыше допустимых значений должен составляться акт с участием представителей Заказчика, проектной и строительной организаций. Решение о дальнейшем производстве буровых работ должно приниматься после письменного заключения проектной организации.

5.3 Расширение и калибровка скважины

Расширение скважины должно выполняться:

? за один проход расширителя максимального диаметра;

? путем последовательного ступенчатого увеличения диаметра ствола скважины не менее чем на 20% диаметра предыдущего расширителя.

Количество этапов расширения должно определяться в зависимости от прочностных свойств разбуриваемых грунтов, диаметра скважины, мощности буровой установки. Количество этапов должно обеспечивать оптимальную скорость расширения.

При определения механической скорости бурения должны учитываться энергоемкость разрушения породы и возрастание скорости с увеличением мощности, передаваемой на забой, и уменьшением площади забоя.

Для выбранного типа буровой установки оптимальная скорость проходки на каждом этапе расширения скважины должна поддерживаться за счет ограничения площади разрабатываемого забоя и выбора расширителя соответствующего диаметра. Минимальный шаг расширения скважины (увеличения диаметра расширителя) - 100 мм.

Конструкция расширителей по твердым породам должна обеспечивать равномерное и эффективное разрушение породы по всей площади забоя с образованием фракций, способных транспортироваться буровым раствором и выноситься из скважины.

Для оптимальной центровки при поэтапном расширении скважины должны применяться специальные компоновки бурильного инструмента или расширители, передняя часть которых соответствует диаметру предыдущего расширения.

Расширение скважины, выполняющееся по направлению к буровой установке ("на себя"), должно осуществляться с приложением к буровой колонне растягивающего усилия и вращения.

При расширении скважины способом "от себя" должны быть исключены сжимающие усилия в буровой колонне. Одновременно должно быть обеспечено постоянное и контролируемое усилие натяжения буровой колонны с помощью тягового средства (лебедки, бульдозера), установленного на противоположном берегу. Между берегами должна поддерживаться устойчивая радиосвязь.

По результатам предыдущего пропуска калибра для достижения благоприятных условий протаскивания плети трубопровода и сохранности его изоляционного покрытия должен быть предусмотрен пропуск калибра с диаметром больше штатного.

Окончательный диаметр подготовленной скважины должен превышать диаметр протаскиваемого трубопровода не менее чем на 20%.

Готовность скважины к протаскиванию трубопровода устанавливается пропуском калибра. К этому моменту должны быть закончены все подготовительные работы к протаскиванию плети трубопровода. Калибровка скважины производится барабанным расширителем. Скважина после этого будет откалибрована и очищена от любых помех, которые могут существовать внутри расширенной скважины. [5].



6. Сварочно - монтажные работы

До начала сварочно-монтажных работ необходимо:

1) спланировать площадку;

2) построить временные дороги вдоль площадки;

3) развести и разложить на площадке трубы;

4) разместить в зоне производства работ кран-трубоукладчик ТР12.22.01, сварочный агрегат АДД-2х2501ВП, наружный центратор ЦЗН-530, инвентарные лежки.

Монтаж трубопровода на трассе выполняется на инвентарных лежках. До начала производства работ, трубы раскладываются в одну линию. Растаскивание плетей по земле волоком категорически запрещено. На монтажной площадке трубы свариваются в нитку ручной потолочной электродуговой сваркой на инвентарных лежках. Для обеспечения точности центровки непосредственно перед сваркой стыка устанавливается наружный центратор ЦЗН-530. Величина зазора между кромками центруемых труб контролируется при помощи щупов. Для сварки труб применяются электроды типа УОНИ13/55. Данные электроды эффективно применяются для ручной дуговой сварки особо ответственных конструкций из углеродистых и низколегированных сталей, когда к металлу сварных швов предъявляют повышенные требования по пластичности и ударной вязкости

Перед сборкой труб (секций) необходимо:

- произвести визуальный осмотр поверхности труб;

- очистить внутреннюю полость трубы от загрязнений и посторонних предметов; - выправить, по необходимости, вмятины на концах труб с использованием безударных разжимных устройств;

- обрезать дефектные участки труб;

- зачистить электро-шлифовальной машинкой до чистого металла кромки и прилегающие к ним внутреннюю и наружную поверхности труб на ширину не менее 10мм.

Сборка секций с помощью наружного центратора ЦЗН-530 производится в следующем порядке:

1) на торец первой, подготовленной для центровки секции установить центратор;

2) краном-трубоукладчиком поднять вторую, подготовленную к центровке секцию и зачищенным концом ввести её в центратор;

3) установить требуемый зазор, стянуть центратор винтовым зажимом;

4) произвести прихватку стыка;

К моменту окончания центровки секций необходимо просушить электроды.

Стыки труб необходимо собирать с зазором, величина которого составляет 2,5-3,5 мм.

Непосредственно перед прихваткой и связкой производится просушка или подогрев торцов труб и прилегающих к ним участков, шириной не менее 150 мм.

Прихватки выполняют тем же электродом, что и сварку корневого слоя шва. Начало и конец каждой из них должны быть тщательно зачищены шлифовальным кругом.

После окончания центровки труб выполняют сварку первого корневого слоя шва электродами с основным покрытием. Поверхность шва зачищается от шлака шлифовальной машинкой до получения плоской поверхности.

Время между окончанием сварки первого слоя шва и началом выполнения горячего прохода должно быть не более 5 минут. Перед наложением каждого последующего слоя шва поверхность предыдущего слоя должна быть очищена от шлаков и брызг наплавленного металла.

После выполнения гидравлических испытаний, участок перехода должен быть соединен с основным трубопроводом посредством соединения с помощью колена 7,6 для участков до перехода и 7,6 для участка после перехода.



7. Протаскивание трубопровода в скважину

Перед протаскиванием трубопроводной плети должны проводиться ревизия и диагностирование элементов компоновки колонны (вертлюга, переводников), повреждение которых сопряжено с риском создания аварийной ситуации.

Перед началом протаскивания предварительно должна осуществляться циркуляция бурового раствора.

К головному концу трубопровода приваривают оголовок с закрепленным на нем вертлюгом. Сварной стык между оголовком и трубопроводом подлежит обязательному контролю неразрушающими методами.

Конец трубопровода на спусковой дорожке должен поддерживаться в процессе протаскивания с помощью крана-трубоукладчика. Не допускается самопроизвольное перемещение трубопровода на опорах.

Усилия, создаваемые буровой установкой должны гарантированно восприниматься надежными анкерными устройствами. Тяговые усилия должны непрерывно контролироваться и фиксироваться до завершения укладки.

Должны быть приняты технологические меры, исключающие врезание оголовка трубопровода в стенки скважины; при этом необходимо учитывать характер изгиба трубопровода и возможные неровности по дну скважины, вызванные обрушением ее стенок в рыхлых грунтах. Рекомендуется сферическая форма оголовка во избежание возникновения "бульдозерного эффекта". При протаскивании трубопроводной плети зазор между его головной частью и сводом скважины должен быть меньше или равен разнице диаметров скважины и трубопровода.

Протаскивание трубопровода должно осуществляться плетями с минимальным перерывом между окончанием калибровки и началом протаскивания. Количество плетей определяется длиной монтажной площадки. При продолжительных перерывах в протаскивании должны проводиться периодическая циркуляция бурового раствора и проворачивание буровой колонны, чтобы исключить ее прихват.



8. Гидравлическое испытание

Гидравлическое испытание подводного перехода через реку Обь делится на три этапа.

Первый этап гидравлического испытания производится после сварки дюкера, но до изоляции. Перед проведением гидравлического испытания плеть трубопровода очищается от ржавчины, грунта и мусора. Плеть дюкера выкладывается на лежки, на концы плети привариваются сферические заглушки. На испытуемую плеть монтируются манометры, вантуз и напорные трубопроводы, соединяющие плеть с наполнительно-опрессовочным агрегатом.

На период проведения работ по испытанию плети устанавливают охранную зону, за пределы которой до начала работ должны быть удалены люди, не связанные непосредственно с испытанием, вывезена техника.

При проведении гидравлических испытаний наполнительно-опрессовочный агрегат монтируют в таком месте, чтобы была обеспечена безопасность рабочих, обслуживающих агрегат. Для этого используют по возможности рельеф местности или отвал грунта возле уреза воды, либо делают искусственные углубления на берегу для наполнительно-опрессовочного агрегата. Длина напорного трубопровода, соединяющего агрегат с испытываемой плетью, должна быть не менее 25 метров.

Нахождение людей, непосредственно связанных с проведением испытаний, в охранной зоне отрыва заглушки запрещается.

Размеры охранной зоны при испытании трубопровода водой на прочность составляет: в обе стороны от оси трубопровода-75 метров; в направлении отрыва заглушки-600 метров.

Гидравлическое испытание трубопровода производится исходя из величины рабочего давления в три этапа в соответствии со СП 86.13330.2014. Перед началом работ плеть трубопровода направляют и укладывают в положение, исключающее образование воздушных пробок. Манометры должны быть исправны, испытаны, проверены и опломбированы. Трубопровод считается выдержавшим испытание, если давление на период испытания остается неизменным. Время выдержки трубопровода под испытательным давлением равно 1.25 Р_раб составляет 6 часов.

Испытание на герметичность проводят после испытания на прочность. Трубопровод считается выдержавшим испытание, если после осмотра трубопровода утечек не обнаружено, при обнаружении утечек, давление воды в трубопроводе необходимо снизить, устранить дефекты, а трубопровод испытать вторично. Время проверки на герметичность составляет 12 часов. Испытательное давление при этом равно 1.25 Р_раб.

Второй этап гидравлического испытания трубопровода производится после протаскивания трубопровода.. Величина испытательного давления при этом равна 1.25Р_раб. Технология проведения испытания трубопровода аналогична первому этапу. Продолжительность испытания трубопровода составляет при испытании на прочность - 12 часов, при испытании на герметичность - 12 часов.

Третий этап испытания проводится одновременно на всем трубопроводе с прилегающими участками в течении 24 часов. Испытательное давление при этом так же равняется 1.25Р_раб.

После сдачи трех этапов гидравлического испытания, испытуемый трубопровод предъявляют представителю заказчика и готовят к захлесту с общей ниткой трубопровода [5].

Для гидравлических испытаний принято решение использовать воду из реки Обь. После испытаний вода должна быть слита в земляную емкость для отстаивания. При отстаивании оседают тяжелые механические частицы, часть воды впитывается в грунт и фильтруется естественным путем. После отстаивания воду следует перекачать через станцию очистки обратно в водоем. При этом показатели качества сбрасываемой воды должны отвечать показателям СанПин….



9. Охрана труда

До начала производства основных работ должны быть закончены подготовительные мероприятия, предусматривающие ограждение опасных зон, размещение площадок для складирования конструкций и изделий, выбор системы освещения места строительства, проходов, проездов и рабочих мест, обеспечение рабочих питьевой водой и организацию санитарно-технического и бытового обслуживания работающих, то есть создание безопасных условий труда. Окончание подготовительных работ, на строительной площадке должно быть принято по акту о выполнении мероприятий по безопасности труда, оформленного согласно СНиП 12-03-2001.

Рабочие, руководители, специалисты и служащие должны быть обеспечены спецодеждой, спецобувью и другими средствами индивидуальной защиты, в соответствии с «Межотраслевыми правилами обеспечения работников специальной одеждой, специальной обувью и другими средствами индивидуальной защиты» (приказ Министерства здравоохранения и социального развития РФ от 1 июня 2009 г. N 290н), согласно типовым отраслевым нормам бесплатной выдачи специальной одежды, специальной обуви и других средств индивидуальной защиты.

Рабочие и ИТР без защитных касок и других необходимых средств индивидуальной защиты к выполнению работ не допускаются.

Работники, занятые в строительном производстве, должны проходить обязательные при поступлении на работу и периодические медицинские осмотры в установленном порядке. На всех участках и в бытовых помещениях оборудуются аптечки первой помощи [8].



10. Промышленная безопасность

Газопровод относится к опасным производственным объектам, поэтому предъявляются повышенные требования к персоналу, занимающемуся проектированием, капитальным ремонтом и эксплуатацией нефтепровода.

Все работники, занятые капитальным ремонтом газопровода, должны быть аттестованы по промышленной безопасности.

Ответственный руководитель работ должен быть аттестован на руководство огневыми и газоопасными работами комиссией ПАО «Газпром».

Инженерно-технические работники и рабочие, обслуживающие грузоподъемные устройства, могут быть допущены к работе после проверки знаний по «Правилам устройства и безопасной эксплуатации грузоподъемных кранов».

ИТР и сварщики, участвующие в сварочных работах, должны быть аттестованы согласно «Правилам аттестации сварщиков и специалистов сварочного производства».

ИТР, осуществляющие диагностику и ВИК, должны быть аттестованы согласно «Правилам аттестации специалистов неразрушающего контроля».

Все работники, занятые эксплуатацией газопровода, должны быть аттестованы по промышленной безопасности, «Правилам безопасности при эксплуатации магистральных нефтепроводов» СТО «Газпром» 2-3.5-454-2010. Промышленная безопасность ремонтируемого участка нефтепровода обеспечивается на стадии проектирования и капитального ремонта.

Обучение, проверка знаний, аттестация персонала проводятся в сроки и в объеме определенными нормативно-правовыми актами РФ и отраслевыми регламентами и действующими документами ПАО «Газпром».

Для обеспечения безопасности персонала проектом предусматривается выполнение ремонтных работ с учетом требований действующих нормативных документов и настоящей пояснительной записки.

Во время проведения ремонтных работ необходимо:

- соблюдать требования проектно-сметной документации, соблюдать «Правила безопасности при эксплуатации магистральных газопроводов» и «Правила производства работ при капитальном ремонте линейной части магистральных газопроводов ОАО Газпром»;

- выполнять ремонтные работы в пределах полосы отвода;

- организовать технический надзор соблюдения требований проектно-сметной документации и нормативных документов;

- привлекать к выполнению ремонтных работ подрядную организацию, имеющую лицензию.[9]



11. Мероприятия по защите окружающей среды

При сооружении магистральных газопроводов необходимо строго соблюдать требования по защите окружающей среды, сохранения ее устойчивого экологического равновесия и не нарушать условия землепользования, установленные законодательством по охране природы.

На всех этапах строительства магистральных нефтепроводов следует выполнять мероприятия, предотвращающие:

- развитие неблагоприятных рельефообразующих процессов;

- изменение естественного поверхностного стока;

- загорание естественной растительности и торфяников;

- захламление территории строительными и другими отходами;

-разлив горюче-смазочных материалов, слив отработанного масла, мойку техники в неустановленных местах и т.п.

Подрядная организация, выполняющая работы, несет ответственность за соблюдение проектных решений, связанных с охраной окружающей природной среды, а также за соблюдение государственного законодательства по охране природы.

С целью уменьшения воздействия на окружающую среду все работы должны выполняться в пределах полосы отвода земли, определенной проектом.

Проведение строительных работ, движение машин и механизмов, складирование и хранение материалов в местах, не предусмотренных проектом производства работ, запрещается.

Мероприятия по предотвращению эрозии почв, оврагообразования, а также защитные противообвальные и противооползневые мероприятия должны выполняться в строгом соответствии с проектными решениями.

Плодородный слой почвы на площади, занимаемой траншеями и котлованами, до начала основных земляных работ необходимо снять и переместить во временные отвалы для последующего восстановления (рекультивации). Снятие, перемещение, хранение и обратное нанесение плодородного слоя почвы должны выполняться методами, исключающими перемешивание его с минеральным грунтом, а также потерю при перемещениях.

Не допускается использование плодородного слоя почвы для устройства подсыпок, перемычек и других временных земляных сооружений.

Конструкции временных дорог (подъездных, вдольтрассовых и технологических) должны исключать нарушение существующего гидрологического режима. При пересечении временными дорогами малых водотоков должны устраиваться водопропускные сооружения.

Воду, вытесненную из трубопровода, не допускается сливать в реки, озера, другие водоемы и на открытый грунт без предварительной очистки.

После окончания основных работ подрядная организация должна восстановить водосборные канавы, дренажные системы, снегозадерживающие сооружения и дороги, расположенные в пределах полосы отвода земель или пересекающих эту полосу, а также придать местности проектный или восстановить природный ландшафт.



Заключение

В данном курсовом проекте были произведены расчеты по строительству подводного перехода магистрального газопровода через реку Обь методом наклонно-направленного бурения, обозначены все основные технологические решения для каждого вида работ, подобрано все необходимое оборудование. В приложении к курсовому проекту приведены чертежи с конструктивными решениями трубопровода и технологией выполнения работ.

Все расчеты и технологические решения выполнены в соответствии с нормативной документацией и законами, актуальными на момент написания.



Список использованных источников

1. СП 36.13330.2012 «Магистральные трубопроводы»;

2. Быков Л.И., Мустафин Ф.М., Рафиков С.К., Нечваль А.М., Лаврентьев А.Е. Типовые расчеты при сооружении и ремонте газонефтепроводов: Учеб. пособ. Санкт-Петербург: Недра, 2006- 824с;

3. Трубы для нефтепроводов Ижорский трубный завод URL: https://itz.severstal.com/rus/index.phtml (дата обращения: 10.03.2016);

4. СТО Газпром 2-2.3-231-2008 Правила производства работ при капитальном ремонте линейной части магистральных газопроводов ОАО "Газпром"

5. ОР 13.01-60.30.00-КТН-002-3-02 Регламент технической эксплуатации переходов магистральных нефтепроводов через водные преграды

6. СНиП 12-03-2001 Безопасность труда в строительстве.

7. Приказ Министерства здравоохранения и социального развития РФ от 1 июня 2009 г. N 290н

8. СНиП 12-03-2001 «Безопасность труда в строительстве»;

9. СТО Газпром 2-3.5-454-2010. «Правила безопасности при эксплуатации магистральных нефтепроводов»

10. СП 86.13330.2014 Магистральные трубопроводы

Размещено на Allbest.ru