Выбор оптимальной трассы трубопровода

КРАТКАЯ КЛАССИФИКАЦИЯ МАГИСТРАЛЬНЫХ ТРУБОПРОВОДОВ

1.Магистральные газопроводы в зависимости от рабочего давления в трубопроводе подразделяются на два класса:

I - при рабочем давлении свыше2,5 до 10,0 МПа (свыше 25 до 100 кгс/см2)включ.;

II - при рабочем давлении свыше 1,2 до 2,5 МПа(свыше 12 до 25 кгс/см2) включ.

2.Магистральные нефтепроводы и нефтепродуктопроводы в зависимости от диаметра трубопровода подразделяются на четыре класса, мм:

I - при условном диаметре свыше 1000 до 1200включ.;

II - то же, свыше 500 до 1000 включ.;

III - то же, свыше 300 до 500 включ.;

IV - 300 и менее.

3.По типу укладки:

подземные;

наземные;

надземные;

полуподземные

ПРОЕКТИРОВАНИЕ МАГИСТРАЛЬНЫХ ГАЗОНЕФТЕПРОВОДОВ

ВЫБОР ТРАССЫ МАГИСТРАЛЬНОГО ТРУБОПРОВОДА

Современные магистральные трубопроводы - крупные строительные объекты, характеризующиеся большими диаметрами (до 1420 мм), высоким рабочим давлением (до 7,5 МПа) и значительной протяженностью (более 3 тыс. км). Трассы трубопроводов проходят в самых разнообразных природно-климатических условиях. Существующая практика выбора трасс магистральных трубопроводов показывает, что трасса, проложенная по прямой от начальной до конечной точки трубопровода, отнюдь не является самой «дешевой». Стоимость сооружения небольшого по протяженности, но сложного с точки зрения проведения строительно-монтажных и специальных работ зачастую оказывается выше стоимости сооружения многокилометрового обхода на участке с нормальными условиями прокладки трубопровода. Принятие тех или иных условий прокладки трубопровода определяет выбор конструктивных решений трубопровода на конкретных участках, что, в свою очередь, «существенно сказывается на стоимости строительства и эксплуатации трубопровода в целом. Поэтому при выборе трассы магистрального трубопровода должны учитываться все факторы, которые влияют на стоимость единицы длины трубопровода: природные и экономико-географические (региональные) условия, конструктивные схемы прокладки, расположение площадок КС (или НС), места нахождения отводов.

Часть этих факторов (диаметр и рабочее давление трубопровода) учитывают на стадии технологического проектирования. С увеличением диаметра резко возрастает отношение стоимости труб к стоимости строительно-монтажных работ. Стоимость единицы длины трубопровода в этом случае растет за счет роста стоимости труб. Поэтому при выборе трасс магистральных трубопроводов большого диаметра (1220—1420 мм) необходимо минимизировать протяженность трубопровода.

Выбор оптимальной трассы между ее начальной и конечной точками проводят в пределах площади эллипса, в фокусах которого находятся эти точки. Малая ось эллипса, где l - расстояние между начальной и конечной точками по геодезической прямой; kр — коэффициент развития линии трубопровода, кр =Wо /Wн (здесь Wo и Wн - соответственно приведенные затраты на 1 км трубопровода, прокладываемого по геодезической прямой между его начальной и конечной точками, и те же затраты без затрат на сооружение переходов через естественные и искусственные преграды). Коэффициент развития линии трубопровода в основном зависит от природно-климатических и региональных условий. Для трубопроводов диаметром 1020—1420 мм кр находится в пределах 1,02—1,03 (для равнинных участков местности) и 1,15—1,17 (для горных районов). Большая ось эллипса В=l·кр.

Этими формулами пользуются при отсутствии необходимых картографических данных или при их недостаточности.

При выборе оптимальной трассы трубопровода прежде всего необходимо учитывать природные и региональные условия. В основе этого учета лежит классификация участков местности и классификация категорий местности, которые отражают не только природно-климатические условия, но и число крупных, средних и малых рек и ручьев, оврагов, автомобильных и железных дорог, густоту населенных пунктов, наличие транспортной сети вблизи полосы строительства трубопровода и инженерных сооружений (линий кабельной связи, действующих магистральных трубопроводов и т. п.), расположение и характеристики сельскохозяйственных угодий, залесенность территории и др.

Участки местности классифицируют следующим образом.

Равнины — участки суши с малыми колебаниями высот и высоким (или низким) стоянием грунтовых вод, сложенные песчаными, глинистыми, гравийно-галечниковыми грунтами, супесями и в незначительной степени скальными грунтами, занятые (или не занятые) сельскохозяйственными угодьями или лесом. Выделяют 12 категорий равнин.

Пустыни — песчаные, глинистые, каменистые малонаселенные районы с жарким климатом, лишенные растительности. Выделяют три категории - с закрепленными и незакрепленными песками, орошаемые земли.

Болота — переувлажненные участки суши, покрытые слоем торфа толщиной не менее 0,5 м, залесенные (или незалесенные), верховые (или низинные), переходные (или непереходные). Применительно к строительству магистральных трубопроводов выделяют три типа болот (по данным Гипроспецгаз):

I — целиком заполненные торфом, допускающие проведение работ и многократный проход строительной техники с давлением на поверхность залежи 0,025 МПа или работ с помощью щитов, cланей или дорог, обеспечивающих снижение давления на поверхность залежи до 0,62 МПа;

II — целиком заполненные торфом, допускающие проведение рабе проход строительной техники только по щитам, сланям или дорогам, обесчивающим снижение давления на поверхность залежи до 0,01 МПа;

III — допускающие проведение работ только при использования специальной техники и плавучих средств.

Многолетиемерзлые участки — пучинистые с изменяющимися влажностью и наледеобразованием участки, сложенные мерзлыми грунтами с включением ледяных линз.

На соответствующую топографическую карту местности с учетом ко: коэффициента развития линии трубопровода наносят сетку (рис. 7): квадратная (а), квадратную с диагоналями (б), прямоугольную (в), прямоугольную с диагоналями (г), треугольную из равносторонних треугольников (д), производной формы (е). Прямоугольная сетка с диагоналями считается наиболее рациональной при направлении диагоналей от А к В и параллельно этой линии. Дуги сетки нумеруют в определенном порядке (1-7), создавая цифровую модель местности (рис. 8). В этом же порядке для каждой дуги определяют значение критерия оптимальности (1-4) и наносят его на сетку на тoпографической карте. При необходимости допускается некоторое искривлене первоначальных дуг (обход болота, озера, населенного пункта) и разделен дуг на отдельные участки, соответствующие различным категориям местности.

Рис. 7. Формы сеток

Рис. 8. Цифровая модель местности. Сетка квадратная

Присущее приведенным затратам свойство аддитивности позволяет использовать при выборе оптимальной трассы трубопровода известный алгоритм Ли. На каждом шаге алгоритма прежде всего рассматривают пробные пути и определяют тот из них, которому соответствует минимальное значение критерия оптимальности (дуги, выходящие из точки А). Этот путь считают перспективным на первом шаге. В нашем случае таких путей два: А— 3,3—5,6 и А—3,3—6.5 (см. рис. 8). Далее подстраивают этот путь на новый шаг (новые дуги). Из образовавшихся нескольких дополнительных путей, каждый из которых представляет собой увеличенный на одну дугу пробный «минимальный» путь, также выбирают наиболее перспективный на данном шаге. По этой схеме процесс поиска продолжают до тех пор, пока среди возможных путей не будет найден тот, который оканчивается в точке В и имеет минимальное суммарное (по вошедшим в него дугам) значение критерия оптимальности среди всех прочих. Полученная таким образом трасса трубопровода будет оптимальной. Реализацию алгоритма поиска оптимальной трассы трубопровода проводят (после занесения информации о каждой дуге сетки на специальные бланки) на ЭВМ в соответствии с Инструкцией по проведению расчетов оптимальных трасс трубопроводов на ЭВМ.

Рассмотренная задача выбора оптимальной трассы магистрального трубопровода может быть осложнена учетом отводов (от трубопровода), расположения КС или НС, конструктивных решений трубопровода на отдельных участках (подземный, надземный, наземный) и др.

Способы прокладки линейной части магистральных трубопроводов

Основной составляющей магистрального трубопровода является линейная часть - непрерывная нить, сваренная из отдельных труб или секций и уложенная вдоль трассы тем или иным способом.

В настоящее время существуют следующие конструктивные схемы прокладки магистральных трубопроводов: подземная, полуподземная, наземная и надземная. Выбор той или иной схемы прокладки определяется условиями строительства и окончательно принимается на основании технико- экономического сравнения различных вариантов.

Подземная схема укладки является наиболее распространенной (98% от общей протяженности) и предусматривает укладку трубопровода в грунт на глубину, превышающую диаметр труб (рис. 1,а - д). При подземной укладке достигается максимальная механизация работ всех видов, не загромождается территория и после окончания строительства используются пахотные земли, отсутствует воздействие солнечной радиации и атмосферных осадков, трубопровод находится в стабильных температурных условиях. Однако на участках с вечномерзлыми, скальными и болотистыми грунтами данная схема укладки является неэкономичной из-за высокой стоимости земляных работ.

Кроме того, необходимость специальной балластировки (особенно газопроводов) на участках с высоким стоянием грунтовых вод и надежного антикоррозионного покрытия от почвенной коррозии значительно удорожает стоимость строительства.

а б в

г д е

а - с вертикальными боковыми откосами;б— наклонными боковыми откосами;вкомбинированная траншея;г —укладка с балластировкой седловидными пригрузами;д —укладка с использованием винтовых анкеров против всплытия;е — укладка в обсыпке из специально обработанных грунтов

Полуподземная схема укладки применяется при пересечении трубопроводом забо-лоченных и солончаковых участков, при наличии подстилающих скальных пород. Трубопровод укладывается в грунт на глубину менее диаметра с последующим об-валованием выступающей части (рис. 1 е).

а- в обсыпке минеральным грунтом; б – в обсыпке гидрофобизированным грунтом

Наземная схема укладки в насыпи преимущественно используется в сильно обвод-ненных и заболоченных районах. При всех ее преимуществах недостатком является слабая устойчивость грунта насыпи и устройство большого числа водопропускных сооружений

а- в обсыпке минеральным грунтом; б – в обсыпке гидрофобизированным грунтом

Надземная прокладка как линейной части магистральных трубопроводов (рис.3а), так и отдельных его участков (рис. 3б) рекомендуется в пустынных районах, районах горных выработок и оползней, на участках вечномерзлых грунтов и болот III типа, а также на переходах через естественные и искусственные препятствия.

Рис. 3 б. Надземная прокладка отдельных участков магистральных трубопроводов: I Балочные системы: –а - однопролетный трубопровод;

б - многопролетный трубопровод в обычных грунтах;

в – многопролетный трубопровод на земляных призмах;г - трубопровод сП илиГ - образными компенсаторами.II Арочные системы;д – однотрубный переход круговой или параболической формы;е - треугольный;ж - трапецеидальный.

III Висячие системы,з - вантовый переход;и - гибкий переход;к – самонесущий переход.

Список используемой литературы

1. Трубопроводный транспорт нефти и газа / P.A. Алиев, В.Д. Белоусов, А.Г. Немудров и др. 2-е изд. М.: Недра, 1988.

2. Организация строительства магистральных трубопроводов / Ю.П. Баталин, В.Л. Березин, Л.Г. Телегин и др. М.: Недра, 1980.

3. Березин В.Л., Громов Н.И. Поточное строительство магистральных трубопроводов. М.: Недра, 1988.

4. Трубопроводный транспорт газа / С.А. Бобровский, С.Т. Щербаков, Е.И. Яковлев и др. М.: Наука, 1976..

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: