Новые технологии нефтегазовому региону
|
Скачать 4.16 Mb.
|
|
Особенности термосилового влияния на шлейф газопровода подземной и надземной прокладки при входе в ЗПА-1 УКПГ-1С Надыршин И.Д., Берг В.И., ТюмГНГУ, г. Тюмень Транспортировка добываемого газа от кустовых площадок Заполярного ГНКМ до установки комплексной подготовки газа (УКПГ) осуществляется по трубопроводам подземной прокладки, диаметром 426 мм. Так как температура транспортируемого газа положительная (+10 ÷ +15 °С), при взаимодействии газопроводов с многолетнемерзлыми грунтами (ММГ) происходит их оттаивание и осадка трубопроводов. Это ведет к деформированию трубопроводов и возрастает риск возникновения аварийных ситуаций. К наиболее аварийноопасным относятся участки газопроводов на подходе к зданиям переключающей арматуры (ЗПА) УКПГ (Зона “В”), где газопроводы переходят из подземной в надземную прокладку. Первой в эксплуатацию на Заполярном ГНКМ в 2002 г были введены объекты УКПГ-1С и уже через три года в зоне “В” стал наблюдаться подъем трубопроводов в виде арок над ростверками надземных опор. По данным инженерно-геологических изысканий 1995-1997 гг. площадка УКПГ-1С и прилегающая к ней территория со стороны подхода газопроводов шлейфов к ЗПА преимущественно сложена многолетнемерзлыми грунтами сливающегося типа. Грунты слоя сезонного оттаивания-промерзания представлены бурыми, мягкопластичными, сильнопучинистыми суглинками (W=0,30, JL=0,75).  Рис. 1. Подъем газопровода над опорой на входе в ЗПА-1 Глубина сезонного оттаивания изменяется от 0,6 до 1,5 м. Ниже по разрезу залегают льдистые и сильно льдистые мерзлые суглинки со слоистой и сетчатой криотекстурой. Среднегодовая температура ММГ изменяется от -0,5÷-0,6 до -0,9÷-1,1°С. Как показали результаты маркшейдерской съемки МГС ООО «Газпром добыча Ямбург» выполненной в 2004-2005 гг подъем труб над ростверками надземных опор при входе трубопровода в ЗПА-1 до 130 мм. Максимальные деформации подъема труб наблюдаются на надземных опорах среднего ряда. Очевидно, что такой подъем вызван осадками труб в подземной части газопроводов, при этом подземная свайная опора играет роль опоры рычага. При вскрытии подземных свайных опор было установлено, что их осадка составляет 120- 150 мм, относительно проектного положения. Такая осадка обусловлена оттаиванием по периметру и под нижним торцом свай под влиянием теплопередачи от труб газопроводов. Замеры глубин оттаивания на этих участках подтвердили, что под трубопроводами сформировалась обширная зона оттаивания грунтов с погружением кровли ММГ относительно начального положения на 2- 3 м. Замеры температур в термометрических скважинах показали повышение среднегодовых температур грунтов на 0,5-1°С. В качестве мероприятий по термостабилизации грунтов основания рассматривалась укладка теплозащитного экрана под нижней образующей трубы и вокруг нее. Результаты расчета воздействия подземных газопроводов шлейфов на вечномерзлые грунты основания показали, что глубина оттаивания под нижней образующей трубы за первый год эксплуатации составляет 1,9 м или 3,4 м от поверхности грунта. К четвертому году под нижней образующей трубы глубина оттаивания достигает 3,5 м. При таком оттаивании под трубопроводом развиваются недопустимые деформации основания. Оттаивание вечномерзлых грунтов происходит и в боковом направлении. К настоящему времени ореолы оттаивания вокруг труб слились, что было подтверждено результатами сейсмоакустического профилирования. Использование кольцевого теплозащитного экрана вокруг трубы, имеющего термическое сопротивление теплопередаче 1,94 Вт/м2 ºС (один слой толщиной 0,06 м) уменьшает глубину оттаивания на 1,0 м. Увеличение толщины теплозащитного экрана до 0,08 м (Rиз=2,67 Вт/м2 ºС) уменьшает глубину оттаивания на 1,3 м. Увеличение толщины теплозащитного экрана нецелесообразно, так как глубина оттаивания практически не уменьшается. Эффективным является устройство кольцевого теплозащитного экрана с термическим сопротивлением теплопередаче 2,67 Вт/м2 ºС в период строительства. В этом случае глубина оттаивания под трубопроводом через год эксплуатации составляет 0,4 м. При этом осадка составляет всего 0,07 м. За два года эксплуатации газопроводов шлейфов глубина оттаивания достигает 0,7 м, осадка – 0,12 м. Дальнейшая эксплуатация приводит к постепенному увеличению глубины оттаивания до 2,1 м за семь лет. Осадка при этом достигает 0,29 м. В последующие годы эксплуатации газопроводов значение глубины оттаивания под трубопроводом остается стационарным, если труба закреплена в проектном положении. Эксплуатация “теплых” внутрипромысловых газопроводов ведет к оттаиванию вмещающих многолетнемерзлых грунтов и осадки труб газопроводов шлейфов, что обусловливает необходимость разработки на стадии проектирования инженерных мероприятий, обеспечивающих устойчивость газопроводов подземной прокладки и сохранения их проектного положения во время эксплуатации. Существует оптимальная толщина теплоизоляции газопровода, превышение которой не рационально: увеличение затрат на теплоизоляцию не соответствует приросту эффективности. В условиях Заполярного ГНКМ для газопроводов шлейфов оптимальная толщина теплоизоляции (экструдированный пенополистирол) составляет 8 см. Как показало обследование газопроводов, результаты прогнозных теплотехнических расчетов с большой точностью совпадают с фактическим состоянием грунтов в основании газопроводов. Таким образом, разработанная в ФГУП “Фундаментпроект” методика теплотехнических расчетов может быть рекомендована для использования на стадии проектирования газопроводов. Выводы: - высокий уровень напряжений во втором и третьем отводе по ходу движения газа обусловлено работой этих отводов как температурных компенсаторов; - замена отводов 45 на 90 не оказывает влияния на перераспределение напряженно деформированного состояния в металле трубопроводов; - анализ геодезических измерений показывает, что деформация трубопроводов носит развивающий характер, с течением времени растет максимальное значение и амплитуда (размах перемещений). Рекомендуется установить компенсаторы температурной деформации. Выявление факторов влияющих на КРН аналитическим методом Огудова Е.В., Андрианова Л.И., ТюмГНГУ, г. Тюмень Коррозионные процессы, разнообразные в своем проявлении, имеют общую электрохимическую природу. Но на фоне общей коррозии металла газопровода все больше проявляются особые коррозионные процессы, такие, которые происходят при каком-либо дополнительном воздействии. Сейчас, как никогда остро, встает вопрос стресс-коррозии на газопроводах, так как за последние годы число разрушений газопроводов по причине стресс-коррозии составило 82% от всех аварий, произошедших в результате наружной коррозии, причем 65 % - разрушения газопроводов диаметром 1420 мм. Коррозионное растрескивание под напряжением возможно только при совместном действии коррозионной среды и растягивающих напряжений. Трещины, как правило, развиваются, по плоскостям, близким к направлениям, перпендикулярным основным растрескивающим напряжениям. Коррозионная трещина развивается как по границам зерен (что характерно для менее напряженного состояния), так и транскристаллитно, что особенно характерно для коррозионного растрескивания и усталости. При коррозионном растрескивании нормально пластичные металлы подвергаются ярко выраженному хрупкому разрушению. Несмотря на многочисленные исследования проблемы коррозионного растрескивания, из-за сложности этого явления, многообразия факторов, влияющих на него, представления о механизме коррозионного растрескивания неоднозначны. По адсорбционной теории, развиваемой Г. Улигом, процесс коррозионного растрескивания объясняется ослаблением межатомных связей в напряженном состоянии сплава при адсорбции анионов раствора, происходящей преимущественно на подвижных дислокациях или других несовершенствах структуры. Это приводит к снижению поверхностной энергии, и облегчает разрыв межатомных связей металла. На основе этой теории объясняется специфичность сред, вызывающих коррозионное растрескивание, действие коррозионной защиты. Согласно адсорбционной теории П. А. Ребиндера, зарождение трещин — концентраторов напряжения, приводящих к коррозионному растрескиванию, может происходить в результате расклинивающего действия поверхностно-активных веществ при адсорбции их в микро щелях на поверхности металла. Некоторые исследователи считают, что причиной коррозионного растрескивания углеродистых и нержавеющих сталей, титана и его сплавов может быть поглощение водорода у вершины развивающейся трещины, которое приводит к локальному охрупчиванию металла. Водородное охрупчивание, несомненно, играет важную, но не исключительную роль при коррозионном растрескивании нержавеющих сталей и титановых сплавов, так как в условиях активного растворения (при депассивации в острие трещины) идет интенсивное наводороживание этих сплавов. Наиболее общей и более экспериментально обоснованной представляется электрохимическая теория, согласно которой основным фактором развития трещины является ускоренное анодное растворение металла в ее основании. Зарождение трещин в металле при наложении растягивающих напряжений, как правило, происходит в средах, которые вызывают локализованную коррозию. Обычно это соответствует пассивному состоянию, однако, при условии, когда пассивность нарушается, например, механическим напряжением. Несомненно, что при этом сопутствующими процессами, усиливающими развитие трещины и коррозионное растрескивание, будут: наводороживание поверхности металла в вершине трещины и водородное охрупчивание в зоне предразрушения; aдсорбционное понижение прочности (расклинивающий эффект Ребнидера); высокая прочность и, следовательно, малая пластичность сплава, не позволяющая из-за процессов релаксации снизить концентрацию напряжений на первичном концентраторе напряжений; неоднородность микроструктуры сплава (микровключения, субмикро несовершенства структуры), способствующая возникновению концентраторов напряжений и первичной трещины; характер дислокаций, микро деформаций и разрыва атомной решетки в вершине трещины. Если напряжения не слишком велики и сплав имеет менее совершенную пассивацию по границам зерен (например, вследствие сегрегации примесей), то трещина будет развиваться межкристаллитно. В противоположном случае реализуется также и транскристаллитное развитие трещины, в основном в направлении развития максимальных растягивающих напряжений. Таким образом, на основании рассмотренных представлений о причинах коррозионного растрескивания можно заключить, что еще не создана теория, которая бы полностью описывала процессы, происходящие при различных случаях коррозионного растрескивания. По-видимому, большинство случаев коррозионного растрескивания пассивных металлов и сплавов можно более исчерпывающе истолковать на основе объединенного механо - электрохимического механизма. В начальный период основную роль в возникновении концентратора напряжений и перерастании его в первичную трещину играет, вероятно, хемосорбционное взаимодействие активных ионов среды на отдельных неоднородностях поверхности металла и неодинаковости распределения деформаций (дислокации), приводящие к локальной активации поверхности и возникновению концентратора напряженного состояния. Дальнейшее развитие трещины идет при непрерывной активации анодного процесса механическим возрастающим растяжением решетки в зоне вершины трещины. Эта активация особенно велика, если исходное состояние металла соответствует пассивному состоянию, а наложение растягивающих усилий приводит к местной активации в вершине трещины. В конечный период лавинно нарастают макромеханические разрушения и разрыв происходит в условиях, когда преобладает механический фактор. При ранжировании участков газопроводов по степени стресс-коррозионной опасности исследователям приходится выполнять оценку как собственно повреждений трубной стали, так и многофакторности воздействия на металл трубопровода окружающей среды. Методы диагностики стресс-коррозионных повреждений трубной стали можно условно разделить на три основные группы: внутритрубные; «контактные», определяющие стресс-коррозионные трещины на расстоянии не более 10 см от трубы; и дистанционные, диагностирующие наличие трещин без открытия труб. Внутритрубная диагностика обычно осуществляется с помощью специальных ультразвуковых снарядов-дефектоскопов. К сожалению, результаты обследования магистральных газопроводов таким способом не всегда отражают фактическое поражение газопроводов КРН в силу конструктивного несовершенства снарядов, их невысокой чувствительности и особенностей трубопроводов. Группа «контактных» методов диагностики, или так называемых методов неразрушающего контроля, позволяет обнаружить стресс-коррозионные повреждения стали на наружной поверхности трубы при непосредственном контакте с ней или нескольких сантиметров. Наряду с положительными результатами метода надо отметить его высокую стоимость, трудоемкость и низкие темпы работ. Наименее разработаны дистанционные методы диагностики стресс-коррозионных повреждений. К ним относят метод акустической эмиссии и бесконтактную магнитометрию. Локализация участков трубопроводов с повышенной стресс-коррозионной опасностью может быть проведена на основе анализа следующих условий и особенностей, определяющих и характерных для КРН:
Технология строительства противоэрозионных сооружений магистральных трубопроводов с применением габионных сетчатых изделий Редутинский М.Н., ТюмГНГУ, г. Тюмень Габионные сетчатые изделия матрацного типа (ГСИ), представляют собой плоскостные конструкции заводского изготовления малой высоты и большой площади поверхности, выполненные из металлической сетки двойного кручения с шестиугольными ячейками, разделенные на секции при помощи диафрагм (рис. 1), устанавливаемых внутри баз матрацев через каждый метр по длине. Двойное кручение проволочной сетки обеспечивает целостность, прочность и равномерность распределения нагрузок, предотвращает раскручивание в случае разрыва сетки.  Рис. 1. Конструктивная схема габионной конструкции матрасного типа Конструкции обладают гибкостью, что позволяет данным конструкциям противостоять внешним нагрузкам без разрыва, прочностью и равномерностью распределения нагрузок, проницаемостью, универсальностью применения и экологичностью. Технологическая схема балластировки трубопровода с использованием габионных сетчатых изделий (рис. 2) заполненных каменным материалом (либо минеральным грунтом в обойме из нетканого синтетического материала), применяется на пересечениях с водотоками и обводненных участках трассы МТ. Габионные сетчатые изделия, заполненные каменным материалом, играют роль балластирующего фильтрационного устройства. На контакте оголенной трубы с ГСИ производится подшивка нетканого синтетического материала. Данная технология позволяет сохранять и восстанавливать проектное положение трубопровода при условии отсутствия пластических деформаций в материале трубы. Предлагаемый способ балластировки обеспечивает взаимодействие системы «пригруз – труба» с окружающим грунтом за счет наличия большей площади сцепления, создающей дополнительные удерживающие силы.  Рис. 2. Схема балластировки трубопровода ГСИ с наличием грунтового обвалования Габионные структуры относятся к классу гибких сооружений: они воспринимают возможные осадки грунта, реагируя на это незначительными прогибами. При этом разрушения самой габионной структуры не происходит, и сооружение продолжает выполнять своё основное функциональное назначение. Аккумулируя на себе частички грунта, габионные сооружения приобретают ещё большую прочность и становятся частью природного ландшафта. Время полной консолидации конструкции в зависимости от климата и типа сооружения составляет от 1 до 3 лет. После завершения процесса консолидации габионное сооружение приобретает максимальную устойчивость и после этого срок его службы практически не ограничен. Применение габионных конструкций позволяет решать различные инженерные и природоохранные задачи. Благодаря тому, что габионы не препятствуют росту растительности и сливаются с окружающей средой, они представляют собой естественные строительные блоки, взаимодействующие с ландшафтом. Проектные решение по применению габионных сетчатых конструкций, исходя из выполняемых ими функций, относятся к сооружениям природоохранного назначения, позволяющие улучшить экологическую обстановку в районе их расположения. Список литературы
Научный руководитель: Аксёнов А.В., к.т.н., доцент. |
Похожие:
 |
Новые технологии нефтегазовому региону Новые технологии – нефтегазовому региону [Текст] : материалы Всероссийской научно-практической конференции. Т. 2; под ред. В. И.... |
|
Новые технологии нефтегазовому региону. Материалы региональной конференции... Новые технологии – нефтегазовому региону. Материалы региональной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых.– Тюмень: Тюмгнгу,... |
 |
Инструкция по размещению материалов Всероссийского конкурса методических... Всероссийского конкурса методических и управленческих проектов «новые технологии – новые возможности» |
|
Курсовая работа с аптечной технологии лекарств на тему: «Совершенствование... На базе новейших научных открытий создаются принципиально новые, более совершенные и производительные технологические процессы,... |
|
Учебно-методический комплекс дисциплина: квантитативная лингвистика... Программа дисциплины «квантитативная лингвистика и новые информационные технологии» 4 |
|
Пояснительная записка Стремительное развитие информационных и коммуникационных... Школьникам, которые сегодня сидят за партами, предстоит осваивать новые профессии, новые технологии, решать новые задачи. Школьное... |
|
Николая Анатольевича Попова посвящается пенобетон: новое в основах технологии Предложены следующие новые приёмы в технологии неавтоклавного пенобетона без наполнителей и заполнителей, а также изделий на его... |
|
Новые технологии Систематические ошибки в рассуждениях, потенциально влияющие на оценку глобальных рисков 159 |
|
О проведении пуско-наладочных работ Общество с ограниченной ответственностью «Новые технологии инжиниринг», именуемое в дальнейшем |
|
Интерактивная доска в образовательном процессе Новые информационные технологии, безусловно, играют в этом смысле положительную роль |
|
Методические указания к лабораторным работам по курсу «Новые разделы информатики» Данные методические указания «Мультимедиа технологии»к лабораторным работам могут быть полезны студентам и преподавателям смежных... |
|
Методические указания к лабораторным работам по курсу «Новые разделы информатики» Данные методические указания «Мультимедиа технологии»к лабораторным работам могут быть полезны студентам и преподавателям смежных... |
|
Англо-русский словарь по нефтегазовому делу ... |
|
Региональная благотворительная общественная организация «центр лечебной педагогики» Психолого-педагогическая помощь детям с ограниченными возможностями здоровья: современные подходы и новые технологии |
|
Новые медицинские технологии Метод интрамиокардиальной клеточной трансплантации с прогностическими критериями его клинической эффективности у больных с тяжелой... |
|
Центр психолого-медико-социального сопровождения На IV всероссийский конкурс психолого-педагогических программ «Новые технологии для «Новой школы» |