Межпромысловый гозопровод

 

Продолжение таблицы 1.3.5.1

1	2	3
ПК347+45…ПК346+73	Узел приема очистного  устройства
ПК350+73 (конец трассы)	Подключение к УКПГ Западно-Таркосалинского  месторождения

 

На участках прохождения  газопровода по сильно пучинистым грунтам  предусмотрена замена грунта на привозной не пучинистый грунт из карьера.

Для придания газопроводу  продольной устойчивости и предотвращения всплытия в процессе монтажа и  эксплуатации предусматривается: ограничение минимального радиуса кривых упругого изгиба и кривых, составленных из гнутых отводов; минимально необходимое заглубление газопровода от поверхности земли до верха трубы; балластировка газопровода утяжелителями железобетонными охватывающего типа УБО-М-530 и железобетонными кольцевыми утяжелителями 2-УТК-530-12. Шаг между утяжелителями УБО-М-530 принят 6,70 м, 2-УТК-530-12 4,90 м [ ТЭО ]. На болотах I и II типов предусматривается закрепление газопровода грунтом с применением нетканого синтетического материала (НСМ) в соответствии с ВСН 39-1.9-003-98 с шагом 11,80 м [  ТЭО ].

Область применения технических  решений по балластировке газопровода  предусмотрена с учетом требований ВСН 39-1.9-003-98.

Криволинейные очертания  газопровода в горизонтальной и  вертикальной плоскостях предусмотрено достигать:

• укладкой сваренных плетей по кривым естественного изгиба труб под действием собственного веса;
• применением крутоизогнутых отводов, отводов холодного гнутья радиусом 15 м и гнутых отводов радиусом 5Ду.

 

6. Производственные здания

 

Строительные решения  приняты исходя из суровых условий  района строительства, его удаленности от баз строительной индустрии, максимального использования изделий и конструкций полной заводской готовности.

Все основные производственные здания одноэтажные; прямоугольной  формы в плане, ширина зданий 6, 12, 18 м. Наружные стены производственных зданий приняты из вертикальных панелей с утеплителем из минераловатных плит с обшивками из оцинкованного профлиста с полимерным защитным и декоративным покрытием. Кровельные панели имеют аналогичную конструкцию. Модульный размер панелей по ширине 1000 мм.

Здания небольших размеров (насосные, станция подготовки воды, камера переключений, котельная) предусматриваются в блоках полной заводской готовности и поставки.

Фундаменты зданий и сооружений, кроме эстакад коммуникаций и  линейных объектов – железобетонные монолитные ростверки по железобетонным сваям. Длина свай принята 6-8 метров.

Нагрузка от тяжёлого технологического оборудования передаётся на отдельные  свайные фундаменты. Полы устраиваются бетонные по грунту и перекрытию.

Для уменьшения теплопотерь  окна во всех отапливаемых зданиях  выполняются с тройным остеклением.

 

 

 

 

 

 

4. Сведения о режимах добычи, подготовки и перекачки

 

Годовой объем добычи газа с северного участка составляет

2,0 млрд. м³ газа.

Предварительно подготовленный на УППГ газ по газопроводу диаметром 530 мм подается под давлением 5,68 МПа для окончательной подготовки на УКПГ Западно-Таркосалинского месторождения.

УППГ предназначена для подготовки газа методом сепарации, при котором из газа выделяется жидкость в капельном виде, производится утилизация этой жидкости, ингибирование подготовленного газа для обеспечения безгидратных условий при его дальнейшей транспортировке.

Газ от шести кустов скважин  северной зоны участка поступает  на УППГ по газосборному коллектору-шлейфу. От южной зоны участка, представленной одним кустом скважин №26, сбор газа предусматривается по отдельному шлейфу. Перед УППГ указанные шлейфы объединяются в

один коллектор, по которому газ направляется на вход УППГ в цех сепарации газа.

Технологический процесс  УППГ включает следующие операции:

• прием газа из шлейфов;
• сепарацию газа от капельной жидкости, выносимой из пласта;
• снижение давления газа;
• утилизация газа из выветривателей;
• ввод метанола в технологический процесс;
• защиту технологического оборудования от превышения давления;
• подогрев, редуцирование и замер газа на собственные нужды;
• замер количества подготовленного газа и подачу в газопровод внешнего транспорта;
• технологический замер количества газа, сбрасываемого на свечу рассеивания.

 

5. Типовые расчеты подземного газопровода

 

Исходные данные для расчета:

D_н = 530 мм – наружный диаметр трубопровода;

Р = 5,68 МПа – рабочее  давление трубопровода;

Район строительства –  ЯНАО, г. Губкинский.

 

1. Расчет толщины стенки газопровода

 

Согласно [СНиП 2.05.06-85*] участок  газопровода относится ко II категории, коэффициент условий работы m=0,75. По сортаменту [Инструкция по применению труб в нефтяной и газовой промышленности. – М.: РАО Газпром, 2000. – 131с.] выбираем трубу из стали 09Г2С ТУ 14-3-1573-96 530х8 мм с временным сопротивлением разрыву σ_в = R₁^н = 490 МПа и пределом текучести σ_т = R₂^н = 340 МПа; коэффициентом надежности по материалу k₁=1,4, коэффициентом надежности по назначению k_н = 1,0 [типовые расчеты].

Расчетное сопротивление  металла труб:

 

 

Расчётная толщина стенки с коэффициентом надёжности по нагрузке от внутреннего давления n_p = 1,1:

 

 

Полученное расчётное  значение толщины стенки округляем  до ближайшего большего по сортаменту, равного δ_н = 0,0065м, тогда внутренний диаметр трубы D_вн = 530 - 2 ∙ 6,5 = 517 мм = 0,517 м. По [СНиП 2.01.07-85*] находим для района строительства газопровода многолетнюю среднемесячную январскую и июльскую температуру воздуха t_I =  -25°C; t_VII = +15°С и отклонение средней температуры наиболее тёплых и холодных суток от значений t_I и t_VII соответственно ∆_I = 20°С; ∆ _VII = 6°С. Нормативные значения температуры наружного воздуха в холодное и теплое время года:

 

 

 

 

Расчетные значения:

 

 

 

 

Температурный перепад при  замыкании газопровода в холодное время года , а при замыкании в теплое время года

В качестве расчетного температурного перепада принимаем наибольшее значение

Продольные напряжения:

 

где α_t = коэффициент линейного расширения металла труб, для стали

α_t = 0,000012 град^-1; E - модуль упругости материала трубы (для стали E = 2,1∙10⁵ МПа); m - коэффициент поперечной деформации (коэффициент Пуассона), для стали m = 0,3.

 

Знак «минус» указывает  на наличие осевых сжимающих напряжений, поэтому необходимо определить коэффициент Ψ₁, учитывающий двухосное напряжённое состояние металла труб:

 

 

Пересчитываем значение толщины  стенки газопровода:

 

 

Ближайшее большее значение толщины стенки по сортаменту равно 8,5 мм. Если мы примем эту толщину стенки трубы, то значение продольных осевых напряжений:

 

Тогда

 

 

Принятая толщина стенки удовлетворяет условиям.

D_н / 140 = 0,53 / 140 = 0,00379 < 0,0085. Очевидно, что можно принять за окончательный результат.

 

 

 

2.  Проверка прочности трубопровода и по деформациям

 

Значение кольцевых напряжений :

 

 

Коэффициент, учитывающий  двухосное напряженное состояние  металла трубы ψ₂ :

 

 

Проверяем прочность трубопровода в продольном направлении по условию:

 

 

119,84 > 110,25 МПа, т.е. условие не выполняется.

Увеличиваем толщину стенки трубы до ближайшего большего значения по сортаменту, приняв δ_н = 9 мм = 0,009 м, при этом внутренний диаметр трубы будет равен D_вн = 530 – 2 · 9 = 512 мм.

Напряжения  по формуле (1.5.2.1):

 

Коэффициент ψ₂ по формуле (1.5.2.2):

 

Продольные напряжения по формуле (1.5.1.7):

 

Проверяем условие (1.5.2.3):

 

123,08 < 123,4 МПа, т.е. условие  выполняется.

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

 

 

Расчетное сопротивление  R₂ :

 

где k₂ – коэффициент надежности по материалу k₂ =1,15 (типовые)

 

Проверяем условие:

 

 

161,56 < 283,3 МПа, т.е. условие  выполняется.

Коэффициент ψ₃:

 

 

Определяем значение продольных напряжений :

 

где ρ_min – минимальный радиус упругого изгиба оси трубопровода, определяемый по (СНиП 3-42-80); ρ_min = 500 м.

• для положительного температурного перепада

 

• для отрицательного температурного перепада

 

Дважды проверяем выполнение условия:

 

• для положительного температурного перепада

 

239,2 < 243,7 МПа, т.е. условие  выполняется;

• для отрицательного температурного перепада

172,4 < 243,7 МПа, т.е. условие  выполняется.

Таким образом, окончательно с учетом всех проверок принимаем  трубу D_н х δ = 530 х 9 мм.

 

 

 

 

 

3. Проверка общей устойчивости в продольном направлении прямолинейных и упругоизогнутых участков подземного газопровода

 

Площадь поперечного сечения  металла трубы:

 

 

Эквивалентное продольное усилие:

 

 

Осевой момент инерции  поперечного сечения трубы:

 

 

Нагрузка от собственного веса трубопровода:

• нормативная

где - удельный вес материала, из которого изготовлены трубы (для стали = 78500 Н/м³).

 

• расчетная

где - коэффициент надежности по нагрузке от действия собственного веса. При расчете на продольную устойчивость и устойчивость положения (типовые).

 

Нагрузка от веса изоляционного  покрытия:

• нормативная

 

 

где  - коэффициент, учитывающий величину нахлеста ; - толщина изоляционной ленты, ; - плотность изоляционной ленты,  ; - толщина обертки, ; - плотность обертки, (типовые); g – ускорение свободного падения.

 

• расчетная

 

 

Нагрузка от веса транспортируемого  газа:

• нормативная

 

• расчетная

 

Нагрузка от собственного веса заизолированного трубопровода с  перекачиваемым продуктом:

 

 

Среднее удельное давление на трубопровод:

 

где - коэффициент надежности по нагрузке от веса грунта, принимаемый равным 0,8 (типовые); – высота слоя засыпки от верхней образующей трубопровода до дневной поверхности, равная 0,8 м; - удельный вес грунта, для суглинка тяжелого пылеватого равен 18,9 кН/м³; - угол внутреннего трения, для суглинка тяжелого пылеватого равен 30° (типовые).

 

Предельные касательные  напряжения:

 

где - сцепление грунта, для для суглинка тяжелого пылеватого равно 10 кПа (пособие).

 

Сопротивление грунта продольным перемещениям трубопровода:

 

 

Сопротивление вертикальным перемещениям:

 

 

Критическое усилие для прямолинейного участка трубопровода в случае жесткопластичной связи его с грунтом: