авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |

Разработка методов повышения устойчивости северных газопроводов

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи




ШАРЫГИН ВАЛЕРИЙ МИХАЙЛОВИЧ



РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ ПОВЫШЕНИЯ УСТОЙЧИВОСТИ СЕВЕРНЫХ ГАЗОПРОВОДОВ




Специальность 25.00.19 - "Строительство и эксплуатация

нефтегазопроводов, баз и хранилищ"



АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

доктора технических наук






Москва - 2006


Работа выполнена в филиале Общества с ограниченной ответственностью “Научно-исследовательский институт природных газов и газовых технологий ВНИИГАЗ” “Севернипигаз”, г. Ухта



Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Зорин Е.Е.

доктор технических наук Чабуркин В.Ф.

доктор технических наук Димов Л.А.



Ведущее предприятие: ОАО "Гипрогазцентр", г. Нижний Новгород



Защита состоится " 20 "_декабря____2006 г. в __1330____ч на заседании диссертационного совета Д 511.001.02 при ООО "ВНИИГАЗ" по адресу: 142717, Московская область, Ленинский район, поселок Развилка.



С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ООО "ВНИИГАЗ".




Автореферат разослан " 03 " ноября 2006 г.

Ученый секретарь диссертационного

совета, кандидат технических наук Курганова И.Н.


ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Увеличение объемов транспорта газа в первую очередь зависит от освоения новых газоконденсатных месторождений (ГКМ) Крайнего севера России, например, п-ва Ямал. Для перекачки возрастающих объемов газа необходимо сооружать новые магистральные газопроводы (МГ) в сложных климатических и геокриологических условиях данных регионов. Проблема обеспечения устойчивости северных газопроводов полностью в настоящее время не решена, о чем свидетельствует опыт эксплуатации системы МГ с Ямбургского ГКМ на головном участке прокладки. Известна низкая работоспособность ряда использованных средств закрепления газопроводов, эксплуатируемых на вечной мерзлоте сплошного распространения. В ближайшее время планируется строительство линейной части газотранспортной системы с п-ва Ямал, где потребуется применение надежных, технически и экономически эффективных решений по способам прокладки и закрепления МГ.

Проблему устойчивости МГ необходимо решать не только на стадии строительства, но и как показывает практика, в период эксплуатации при нарушении проектного положения участков газопроводов или при повторной их укладке на болотистых и обводненных участках трассы. Приведение таких участков в проектное положение зачастую является более сложной задачей, чем укладка газопровода на стадии строительства из-за ряда возникающих специфических организационно-технических вопросов. Основной из них – достоверная оценка несущей способности участков действующих газопроводов, находящихся в эксплуатации до 30 и более лет, с целью применения безвырезной технологии ремонта.

В настоящее время у проектировщиков доминирует консервативный подход при выборе методов прокладки и средств закрепления газопроводов, ориентированный на замену труб, вырезаемых из участков, находящихся в непроектном положении. Последующее закрепление этих участков в траншее выполняется, как правило, материалоемкими и жесткими балластирующими конструкциями, чаще всего железобетонными утяжелителями, ненадежными при эксплуатации в обводненных слабонесущих грунтах с периодическим оттаиванием – промерзанием.

Следовательно, разработка методов повышения устойчивости северных газопроводов, включающая оценку работоспособности средств закрепления трубопроводов в сложных условиях и рекомендации по обеспечению их устойчивости, является актуальной как для строящихся, так и для действующих систем магистральных газопроводов и выполняется в соответствии с приоритетными направлениями развития науки и техники ОАО "Газпром".

Цель диссертационной работы: разработка и экспериментально-теоретическое обоснование методов повышения устойчивости северных газопроводов в процессе их строительства и эксплуатации.

Основные задачи работы:

- систематизация существующих методов закрепления трубопроводов в сложных условиях обводненных и вечномерзлых грунтов;

- разработка методов натурных, полевых, лабораторных исследований трубопроводов и средств их закрепления в мерзлых и талых грунтах максимальной обводненности;

- исследования температурного состояния и ореолов оттаивания в системе "труба - основание" и тенденций их изменения в начальный период эксплуатации газопроводов, проложенных на вечной мерзлоте;

- экспериментальная проверка в полевых, лабораторных и натурных условиях средств закрепления трубопроводов в виде железобетонных утяжелителей, анкеров и грунтозаполняемых геотекстильных материалов;

- разработка методики, проведение полигонных испытаний дефектных труб, вырезанных из действующих магистральных газопроводов и определение их предельной несущей способности;

- разработка новых способов и устройств с применением полимерных материалов (нетканых синтетических, стеклопластиков) для закрепления прямолинейных участков газопроводов при строительстве, реконструкции или переизоляции;

- расчетное обоснование и разработка новых методов обеспечения устойчивости искривленных, всплывших на болотах и в руслах малых водотоков участков действующих газопроводов с применением безвырезных технологий ремонта;

- разработка патентной и нормативно – технической базы для использования новых методов прокладки и закрепления газопроводов применительно к сооружаемым, действующим и реконструируемым участкам МГ.

Научная новизна результатов работы.

Расчетно-экспериментальными методами исследований доказана для условий вечной мерзлоты работоспособность конструктивных решений по балластировке и прокладке газопроводов с применением эластичных полимерных грунтозаполняемых материалов (геотекстиль, стеклопластик) по сравнению с железобетонными утяжелителями и стальными анкерными устройствами. Определены закономерности и тенденции изменения температурного состояния и ореолов оттаивания вечномерзлого грунта в первые годы эксплуатации магистральных газопроводов на участке Ямбург-Ныда, позволившие дифференцированно оценить эффективность различных методов их закрепления (балластировки).

Доказана техническая возможность обеспечения устойчивости искривленных участков на болотах, провисающих и размытых участков на переходах через малые водотоки, без вырезки труб со снижением в них уровня напряжений путем расчетной коррекции очертания оси газопровода. Разработан новый метод прокладки реконструируемого газопровода, пролегающего в глубоком торфяном болоте, с аналитическим обоснованием оптимального количества балласта, обеспечивающего заданное значение стабилизированной осадки газопровода.

Впервые в мировой практике разработаны и экспериментально проверены стеклопластиковые грунтозаполняемые полимерно-контейнерные устройства, способные заменить железобетонные утяжелители при балластировке северных газопроводов. Разработаны и теоретически обоснованы комплексные технические решения по методам переукладки и закрепления участков эксплуатируемых газопроводов с применением нетканых синтетических материалов и полимерно-контейнерных устройств, которые позволяют одновременно снизить напряжения в стенках трубы, обеспечить устойчивость участков и экономичность ремонтных работ в целом.

Защищаемые положения

1. Разработка методов экспериментальных исследований взаимо-действия вечномерзлых грунтов с газопроводами и закрепляющими (балластирующими) конструкциями, которые дают возможность оценить их эффективность для повышения устойчивости северных газопроводов.

2. Обоснование тенденций изменения температурного состояния и ореолов оттаивания вечномерзлых грунтов на участке газопроводов Ямбург-Ныда в начальный период эксплуатации, анализ влияния отмеченных изменений на устойчивость северных газопроводов и работоспособность средств их закрепления.

3. Расчетно-экспериментальное и экономическое обоснование преимуществ эластичных и долговечных полимерных материалов (геотекстилей, стеклопластиков), используемых в качестве грунтонесущих элементов, составляющих основу конструктивных решений по прокладке и закреплению газопроводов в сложных трассовых условиях.

4. Разработка новых методов восстановления устойчивости участков газопроводов, находящихся в непроектном положении на болотах и в руслах малых водотоков с применением полимерных материалов.

5. Расчетно-теоретическое обоснование обеспечения устойчивости искривленных участков действующих газопроводов на болотах и пересечениях малых водных преград.

6. Разработка на базе экспериментальных исследований принципиально новых грунтозаполняемых полимерно-контейнерных устройств (ПКУ) из стеклопластика взамен железобетонных утяжелителей для балластировки газопроводов.

Практическая значимость диссертационной работы заключается в том, что основные ее положения, расчетные методики, важнейшие элементы технологии отражены в нормативно-технических документах: рекомендациях и стандартах предприятия ООО "Севергазпром", рекомендациях для ООО "Тюментрансгаз", технических условиях, действующих ВСН.

Технические решения по балластировке и методам прокладки защищены авторскими свидетельствами и патентами на изобретения и внедрены на ряде линейных объектов ООО "Тюментрансгаз" и ООО "Севергазпром". Так, комбинированный способ балластировки с применением НСМ (а.с. №1645720) внедрен в объеме 60,9 км на головном участке системы газопроводов Ямбург-Ныда при строительстве.

В системе МГ ООО "Севергазпром" внедрены разработанные методы восстановления устойчивости участков газопроводов на болотах, на переходах через малые водотоки, на участках переизоляции и реконструкции с применением нетканых синтетических материалов и полимерно-
контейнерных устройств - всего более чем на 40 объектах транспорта газа. Среди них - газопроводы диаметром 1020 1420 мм: Ухта – Торжок, Пунга – Ухта, Пунга – Ухта – Грязовец, Грязовец – Ленинград, Грязовец – Торжок. Общий экономический эффект от внедрения оценивается на уровне 500 млн. руб. в ценах 2006 г.. Кроме того, технические решения с применением НСМ и ПКУ заложены в ряд проектов строящихся и ремонтируемых газопроводов следующими проектными организациями: филиалом ООО "ВНИИГАЗ" - "Севернипигаз" (г. Ухта), ООО "Промпроект" (г. Ижевск),
ООО "Нефтегазгеодезия"(г. Санкт - Петербург), ООО "Подводсервис"
(г. Москва).

Апробация работы. Результаты, полученные в ходе выполнения исследований, основные положения работы докладывались на семинарах, совещаниях, международных конференциях, представлялись в составе экспозиций ООО "Севергазпром" и ОАО "Газпром" на российских и международных выставках, а именно на: Международном Российско-американском симпозиуме по нормированию в транспорте и распределении газа (г. Саратов, 1995); Всероссийской научно-практической конференции "Повышение эффективности разработки и эксплуатации ГКМ. Решение проблем в транспорте газа" (г. Ухта, 1998); Научно-практической конференции "Европейский Север России: проблемы освоения и устойчивого развития" (г. Сыктывкар, 1999); 1-ой Международной научно-технической конференции "Техническое обслуживание и ремонт газопроводов"(Словакия, Высокие Татры, 2000); Первом Региональном научно-техническом семинаре – совещании "Современные материалы и технологии в дорожном, промышленном и гражданском строительстве в условиях Крайнего Севера"(г. Сыктывкар, 2002); НТС ОАО "Газпром" "Техническое обслуживание и ремонт газопроводов. Разработка и внедрение технологий, оборудования и материалов по ремонту изоляционных покрытий и дефектных участков труб, включая дефекты КРН, на магистральных газопроводах ОАО "Газпром" (г. Ухта, 2003); Втором Региональном семинаре – совещании "Современные материалы и технологии в дорожном, промышленном и гражданском строительстве в условиях Российского Севера" (г. Сыктывкар, 2005); Международной конференции "Газотранспортные системы: настоящее и будущее – GTS - 2005" (г. Москва, ВНИИГАЗ, 2005); Выставке - семинаре "Новые технологии в газовой

промышленности" (г. Москва, июнь 2004); 3-ей Российской выставке с международным участием "Реконструкция, ремонт, строительство"
(г. Москва, ноябрь 2004); Московском Международном форуме нефти и газа "MOGIF -2005г" (г. Москва, февраль 2005); IV Международном трубопроводном форуме "Трубопроводный транспорт - 2005" (г. Москва, май 2005); 8-ой Московской Международной выставке "Нефть и газ - 2005" (г. Москва, июнь 2005); V Международном трубопроводном форуме "Трубопроводный транспорт - 2006" (г. Москва, апрель 2006).

Публикации.

Общее число опубликованных по теме диссертации научных работ – 81, из них авторских свидетельств и патентов на изобретения - 18, статей, обзоров и брошюр - 43, монографий - 1, докладов - 15, нормативно-технических документов - 6. Из общего числа работ 8 опубликованы в изданиях, включенных в «Перечень…» ВАК РФ.

Структура работы. Диссертационная работа включает введение, шесть глав, общие выводы и библиографический список. Объем работы - 314 страниц машинописного текста, включая 127 рисунков и 30 таблиц. Библиографический список содержит 274 наименования.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ


Во введении обоснована актуальность темы диссертации, сформулированы цель и задачи исследований, научная и практическая значимость результатов работы, приведена структура диссертации.

Первая глава посвящена вопросу систематизации известных средств и методов прокладки, балластировки и закрепления трубопроводов на обводненных, заболоченных территориях, в том числе на вечной мерзлоте, пучинистых и просадочных грунтах, на уклонах трассы и переходах через малые водотоки (ручьи, речки, протоки и т.д.).

Разработке вопросов устойчивости трубопроводов, выраженных в конкретных технических решениях по их прокладке, балластировке и закреплению в сложных условиях, посвящены работы многих отечественных ученых и специалистов: Васильева Н. П., Димова Л. А., Мухаметдинова Х. К., Плешакова Е. Я., Решетникова А.Д., Харионовского В. В., Черния В. П.. Ряд конструкций и методов анкерного закрепления трубопроводов разработаны специалистами ведущих иностранных государств: США, Японии, Великобритании.

В процессе анализа патентно-информационной литературы с глубиной поиска до 35 40 лет выявлено огромное число решений в данной области техники. В связи с этим потребовались систематизация и упорядочение с целью классификации материалов по общим и отличительным признакам, по составу решаемых задач в зависимости от условий строительства и эксплуатации, нагрузок и воздействий на трубопровод, параметров прокладки и внешней среды.

Анализ всего многообразия технических решений привел к выделению двух существенно различающихся между собой групп методов обеспечения устойчивости трубопроводов. Первая группа методов относится к снижению негативных воздействий в системе "трубопровод-основание" и объединяет мероприятия при прокладке, ограничивающие продольные усилия и изгибающие моменты в трубопроводе, обеспечивающие устойчивость грунтового основания и массива засыпки, окружающего трубопровод.

Вторая группа объединяет способы и конструктивные решения по закреплению трубопроводов на дне траншеи при их прокладке.

В этой группе широко представлены конструкции и методы закрепления трубопроводов с помощью анкеров. Анкерные устройства (АУ) обладают незначительной материалоемкостью и высокой удерживающей силой. Надежность работы АУ определяется не только прочностью анкерной цепи, значением усилий выдергивания элементов, внедряемых в массив грунта, но и определенной мерой податливости устройства, необходимой, например, в пучинистых вечномерзлых грунтах. С перемещением регионов строительства магистральных трубопроводов на крайний Север с территориями распространения вечной мерзлоты, стали интенсивно развиваться методы закрепления трубопроводов с помощью так называемых вмораживаемых АУ.

Надежность вмораживаемых АУ существенно возросла при устройстве в анкерной цепи компенсаторов пучения различных конструкций. Методы установки вмораживаемых АУ связаны со способом образования скважины. Известны четыре способа: механическое бурение, пароотаивание, электропротаивание, огнеструйное (виброогнеструйное) бурение, а также их комбинированное применение.

Анкерные устройства, устанавливаемые в талый грунт, подразделяются на завинчиваемые и внедряемые без вращения путем забивки или задавливания, выстреливания, а также опускания в пробуренную скважину.

Самым распространенным методом балластировки трубопроводов, прокладываемых в обводненной и болотистой местности, является применение железобетонных утяжелителей (ЖБУ).

Конструктивное исполнение ЖБУ включает пять разновидностей: П – образные, кольцевые, поясные, сборно-блочные и заливаемые твердеющие растворы, в том числе системы типа "труба в трубе" с межтрубным цементно-песчаным заполнителем.

Развитие метода балластировки трубопроводов с помощью ЖБУ шло по следующим направлениям: а) повышение прочности, устойчивости и безопасности эксплуатации трубопроводов; б) повышение устойчивого положения на трубопроводе; в) увеличение балластирующей способности; г) обеспечение сохранности противокоррозионной изоляции на трубопроводе при установке и эксплуатации.



Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.