книги / Нефтегазовое дело. Полный курс

тельного давления: В, I, II, III, IV. Н аиболее высокой и ответственной является категория В.

К последней категории относятся переходы диаметром 1000 мм и более через судоходные и ш ирокие водные преграды, газопроводы внут­ ри компрессорных, газораспределительны х станций и подземны х х р а ­ нилищ газа (ПХГ). К участкам IV категории относятся трубопроводы, проходящие по равнинной местности в устойчивы х грунтах вдали от строений и сооружений.

Вдоль трассы МТ проходит линия связи, которая имеет в основном диспетчерское назначение. Расположенные вдоль трассы станции катод­ ной и дренажной защ иты , а такж е протекторы защ ищ аю т трубопроводы от наружной коррозии. По трассе нефтепровода могут сооруж аться пун­ кты налива нефти в ж елезнодорож ны е цистерны. Допустимые радиусы изгиба трубопровода в различны х плоскостях определяю т из условия прочности и устойчивости положения. На трассе МН через каж ды е 500 м устанавливаются знаки высотой до 2 м с надписями-указателями.

Конечный пункт неф тепровода — либо сы рьевой парк неф теп ере­ рабатывающего завода, либо м орская перевалочная неф тебаза, откуда нефть танкерами перевозится потребителям .

12.1.2.М аги стр ал ьн ы е га зо п р о в о д ы

С истем а доставки продукции газовы х м есторож дений до потребителей п ред ставляет собой единую технологическую цепочку. Газ с месторож дений поступает чер ез газосборный пункт по промыс­ ловому коллектору на установку подготовки газа, где производится осушка газа, очистка от м еханических примесей, углекислого газа и се­ роводорода. Д алее газ поступает на головную компрессорную станцию

ив магистральный газопровод (МГ).

Всостав сооруж ений магистрального газопровода входят следую ­ щие основные объекты (рис. 12.2):

• головные сооруж ения;

• компрессорные станции (КС);

• газораспределительны е станции (ГРС);

• подземные хранилищ а газа (ПХГ);

• линейные сооруж ения.

М агистральные газопроводы в зависим ости от рабочего давления

г а

Рис» 12,2. Схема магистрального газопровода:

1 — газосборные сети; 2 — промысловый пункт сбора газа; 3 — голов­ ные сооружения; 4 — компрессорная станция; .5 — газораспределитель­ ная станция; б — подземные хранилища; 7— магистральный трубопро­ вод; 8 — ответвление; 9 — линейная арматура; 10 — двухниточный пе­ реход через водную преграду; И — конденсатосборник

На головны х соо р у ж ен и ях добы ваем ы й газ подготавливается к транспортировке. В первы й период разработки м есторож дений давле­ ние газа достаточно велико, поэтому нет необходимости в использова­ нии головной компрессорной станции. Эту станцию строят на более по­ здних этапах разработки газовы х м есторож дений.

Компрессорные станции (КС) предназначены д ля перекачки газа от месторож дений или подземны х хранилищ до потребителя. Кроме того, на КС производится очистка газа от ж идки х и тверды х примесей, а так­

же его осуш ка.

Объекты КС проектирую тся в блочно-модульном исполнении и обо­ рудую тся центробеж ными нагнетателями с приводом от газотурбинных установок или электродвигателей. Газотурбинным приводом оснащено более 80 % всех КС, а электроприводом — около 20 %.

Газоперекачиваю щ ие агрегаты (ГПА) предназначены для сжатия природного газа, достаточного для обеспечения его транспортировки с заданны ми технологическими параметрам и. Газоперекачиваю щ ие аг­ регаты разм ещ аю тся в блок-контейнерах, состоящ их из отсеков двига­ телей (приводов) и нагнетателей. Б азовая сборочная единица — блок турбоагрегата и оборудование технологических систем.

Установка охлаж дения газа преимущ ественно состоит из аппара­ тов воздушного охлаж дения (АВО). При компримировании (сжатии) газ нагревается, что приводит к увеличению его вязкости, затрат мощнос­ ти на п ерекачку и увеличению продольны х напряж ений в трубопрово­ де. О хлаж дение газа после его ком примирования увеличивает произ­ водительность и устойчивость газопровода, ослабляет действие кор-

розионных процессов. Газ охлаж даю т водой и воздухом в теплообмен­ ных аппаратах различной конструкции. Конструкти.ен° АВО представ­ ляет собой вентилятор с диам етром лопастей до 7 *£■ Количество АВО определяется теплотехническими расчетами. Рабочая тем пература ох­ лаждаемой среды на входе в аппарат до 70 “С, на вы воде — Д° 45 С.

Газораспределительны е станции (ГРС) сооружа!°'г в конце каждого МГ или отвода от него. Высоконапорный газ не м ож ет быть непосред­ ственно подан потребителям . На ГРС осущ ествляется пониж ение дав­ ления газа до требуемого уровня, очистка от м ехайических частиц и конденсата, одоризация и изм ерение расхода.

К линейным сооружениям относятся собственно *линейные запор­ ные устройства, узлы очистки газопровода, переходы через препятствия, станции противокоррозионной защ иты , линии технрлогической связи, отводы от МГ и сооруж ения линейной эксплуатационной службы.

Линейные сооруж ения газопроводов отличаютс’я от аналогичны х сооружений нефтепроводов тем, что вместо линейный задвиж ек исполь­ зуются линейны е ш аровы е краны, расстояние междУ которыми долж ­ но быть не более 30 км. Кроме того, для сбора вы падйЮ1Дего конденсата сооружаются конденсатосборники. Б ольш ая часть гДзопРов°Дов имеет диаметр от 720 до 1420 мм. Трубы и арм атура рассчитаны на рабочее давление до 10 МПа.

При параллельной прокладке двух и более МГ в оЯном технологичес­ ком коридоре предусм атривается соединение их перемычками с запор­ ной арматурой. П еремычки разм ещ аю тся на расстойнии не менее 40 км друг от друга, а такж е перед компрессорными станциями и после них.

Подземные хранилищ а газа (ПХГ) служ ат д л я компенсации нерав­ номерности газопотребления. И спользование подзер*ных структур для хранения газа позволяет сущ ественно ум еньш ить к а питаловлож ения в хранилища.

12.2.П РО ЕКТИ РО ВА Н И Е И КОНСТРУКТИВНЫ Е РЕШ ЕНИЯ

МАГИСТРАЛЬНЫ Х Т РУ БО П РО В О Д О В

12.2.1.П о р я д о к п р о е к т и р о в а н и я

маги с тр ал ьн ы х тр у б о п р о в о д о в

Для выполнения проектных и изы скательских работ меж ду Заказчиком и Подрядчиком заклю чается договор, по которому Подряд­ чикобязуется разработать техническую документаций и выполнить изыс­ кательские работы, а Заказчик обязуется принять и оРлатить эти работы.

Задан ие на проектирование долж но содерж ать:

•наименование начального и конечного пунктов МТ;

•грузопоток (млн т/год) при полном развитии с указанием роста за­ грузки по этапам;

•перечень сортов неф ти или их смесей, подлеж ащ их транспорти­ ровке с указанием их свойств: плотности, вязкости при двух зна­ чениях тем пературы , упругости насы щ енны х паров, температуры засты вания;

•перечень пунктов сброса и подкачек неф ти с указанием их объема по сортам;

•условия поставки, приема и отгрузки неф ти и нефтепродуктов. Основным проектны м документом на строительство объектов явля­

ется Технико-экономическое обоснование (ТЭО) проекта строительства На основании утверж денного ТЭО строительства разрабаты вается ра­ бочая документация.

В тех случаях, когда строительство ведется методом «под ключ», проектно-строительной организацией заклю чается один комплексный договор подряда. В этом договоре предусм отрены к выполнению все виды деятельности: проектирование, строительно-м онтаж ны е работы (СМР), ком плектация строительства оборудованием и ввод объекта в эксплуатацию .

На стоимость строительства трубопровода и объем эксплуатацион­ ны х за тр а т сущ ественно влияю т п ри родн о -клим ати чески е условия выбранной трассы . Поэтому важ нейш ей составной частью проекта стро­ ительства являю тся м атериалы инж енерны х изысканий. Все участки трассы классиф ицирую т по типам: равнины , пусты ни, болота, много­ летн ем ерзлы е грунты , горы и водные преграды . В свою очередь каж­ дый тип территории участка трассы м ож ет быть слож ен грунтами, силь­ но различаю щ им ися по составу и слож ности разработки: пески, глины, лессы, гравий, скальны е породы. Д ля более полного учета факторов, влияю щ их на объем капитальны х затр ат при сооруж ении магистраль­ ных трубопроводов, участкам местности с различны м и грунтами и ти­ пами препятствий присваивается соответствую щ ая категория.

При инж енерных изы сканиях для подготовки ТЭО инвестиций в стро­ ительство вы полняется комплекс полевых и кам еральны х работ. Инже­ нерные изы скания долж ны обеспечить комплексное изучение природ­ ных условий трассы проектируемого строительства, местных строитель­ ны х м атер и ал о в и источников вод осн аб ж ен и я, а т а к ж е получение достаточных материалов для проектирования и строительства магист­ ральны х трубопроводов (МТ) с учетом охраны природной среды.

В состав инж енерны х изы сканий входят: инж енерно-геодезические изыскания с построением опорных геодезических сетей; инж енерно­ геологические изы скания с изучением геологического строения, гидро­ геологических и сейсм ических условий трассы; инж енерно-гидром ете­ орологические изы скания, которы е особенно важ ны при проектирова­ нии переходов МТ через водные объекты; инж енерно-экологические изыскания в целях недопущ ения негативных последствий строитель­ ства и эксплуатации МТ. Н а основании м атериалов инж енерны х изы с­ каний разрабаты ваю т проектную документацию для строительства и эксплуатации объекта.

На разработку ТЭО строительства М Т Заказч и к м ож ет провести конкурс (тендер). В задан ие на проектирование вклю чаю тся основные разделы ТЭО: пояснительная записка; генплан; технологические реш е­ ния; архитектурно-строительны е реш ения; инж енерное оборудование; организация строительства; охрана окруж аю щ ей среды и техника бе­ зопасности; см етная докум ентация и эф ф ективность инвестиций.

В разделе «Охрана окруж аю щ ей среды» р азрабаты вается оценка воздействия объекта на окруж аю щ ую среду (ОВОС), где в полном объе­ ме дается описание всех видов воздействий на окруж аю щ ую среду и население, а такж е предусм отренны е компенсирую щ ие меры.

Оптимизация трассы трубопровода м еж ду заданны м и точками мо-

жегбвнъ проведена по р азл и ч н ы м л~рйтерияж. Нзябтщ ее общ им кр и ­ терием явл яется минимум кап и тальны х и эксплуатационны х затрат. Затраты на линейную ч асть составляю т до 80 % от общего объем а к а ­ питальных влож ений, остальны е затр аты приходятся на перекачива­

ющие станции. Ч астны м и критер иям и являю тся:

• минимум металловлож ений, когда вы бирается кратчайш ая трасса;

•минимум трудовы х затрат, когда трасса проходит по благоприят­ ным для строительства участкам местности;

•минимальный срок строительства, когда сооруж ение трубопрово­ да ведется на участках с развитой инф раструктурой, например, в коридоре действую щ их трубопроводов.

Ктехнологическим расчетам п ереходят после того, как вы брана трасса нефтепровода и определена его протяж енность. З ад ач ей этих

расчетов является реш ение следую щ их вопросов:

• выбор диам етра неф тепровода и числа перекачиваю щ их станций;

• определение мест разм ещ ен и я НПС;

• расчет реж им ов эксплуатации нефтепровода.

Для реш ения первой задачи осущ ествляю тся многовариантные рас­ четы нефтепровода для нескольких значений диаметров м агистрали и

нескольким НПС. Чем больше диаметр труб, тем больше стоимость линей­ ной части. Например, при переходе диаметра от 630 мм до 1220 мм металловложеньш в линейную часть увеличиваю тся со 120 т /к м до 400 т/км. П оэтом у Гфи увеличении д и ам етра трассу трубопровода стремятся спрямить, приблизив ее к «воздушной прямой».

Вторад задача реш ается на основе результатов технико-экономи­ ческой оптимизации, выполненной на преды дущ ем этапе, и информа­ ции о наличии населенны х пунктов, подъездны х дорог и линий элект­ ропередач.

Т ретья задача реш ается после конкретизации парам етров нефте­ провода: в расчет реж им ов эксплуатации входят поверочные расчеты пропускной способности в различны х условиях; определение давления в линиях всасы вания и нагнетания НПС; регулирование режимов пе­ рекачки. У дельные затраты энергии на перекачку углеводородов умень­ ш аю тся с увеличением диам етра трубопровода. Н априм ер, при скорос­ ти перекачки неф ти 1,5 м /с по трубе диам етром 530 мм удельный рас­ ход электроэнергии составляет 24 кВт ■ч на 1000 т • км, а при диаметре 1020 мм нй.м.нпго .меньше — J Д.5 jkBt • ч на J ЛОЛ т •км.

П ропускная способность нефтепровода определяется по грузопото­ ку и числу рабочих дней с учетом затрат на техническое обслуживание, капитальны й ремонт и ликвидацию повреждений, а такж е на опорожне­ ние и заполнение резервуаров. Например, грузопоток 11— 19 млнт/год м ож ет быть обеспечен при диам етре трубы 720 мм и рабочем давлении 6,1 МПа. Н ормативная годовая продолж ительность работы МН в зависи­ мости от их протяж енности и диаметра колеблется от 345 до 357 суток.

После проведения экспертизы , согласования и утверж дения ТЭО строительства разрабаты вается рабочий проект. В состав рабочей до­ кум ентации входят: рабочие чертеж и для производства строительных и монтаж ны х работ; спец иф икации оборудования и материалов по ос­ новным ком плектам рабочих чертеж ей ; сводны е ведомости объемов строительны х и м онтаж ны х работ; см етная и другая документация, предусм отренная соответствую щ ими стандартами.

В состав рабочего проекта входят так ж е следую щ ие материалы: п о ясн и тел ьн ая записка, содерж ащ ая исходные данные для проекти­ рования, Основные технико-экономические показатели запроектирован­ ного объекта, генеральны й план, перечень сооруж ений, которые наме­ чено строцть по типовым проектам , а так ж е разделы организации стро­ ительства и сметной документации. В разделе «Сметная документация» разрабаты ваю тся: сводный сметный расчет, сводка затрат, объектные и локальны е сметы, сметы на проектны е и изы скательские работы.

Проекты до их утверж ден и я проходят государственную эксперти ­ зу, которая проводится на предм ет соответствия проекта государствен­ ным нормам и правилам, чтобы строительство МТ не нанесло ущ ерба гражданам, предприятиям и природе. Здесь ж е проверяется целесооб­ разность намечаемого строительства.

П роекты стро и тел ьства п р ед ставл яю тся З аказчи ком в государ ­ ственный экспертны й орган вместе с исходной и разреш ительной до­ кументацией, необходимыми согласованиями и заклю чением государ­ ственной экологической экспертизы .

При экспертизе проектов строительства проверяется:

•соответствие приняты х реш ений обоснованию инвестиций в стро­ ительство объекта, заданию на проектирование, а такж е исходным данным, техническим условиям и требованиям;

•наличие необходимых согласований проекта с органами государ­ ственного надзора;

•хозяйственная необходимость и экономическая целесообразность намечаемого строительства;

•достаточность и эф ф ективность технических реш ений и м еропри ­ ятий по охране окруж аю щ ей природной среды и обеспечению бе­ зопасности эксплуатации объекта;

•обоснованность прим еняем ой технологии производства и н ад еж ­

ность строительны х реш ений;

•достоверность определения стоимости строительства и оценка э ф ­ фективности инвестиций.

По результатам экспертизы подготавливается сводное экспертное заключение по проекту в целом. С учетом оценки качества проекта стро­ ительства и внесенных в процессе экспертизы изменений и дополне­ ний проект реком ендуется к утверж дению , отклоняется или возвращ а­ ется на доработку.

12.2.2.К он стр у кти вн ы е р еш ен и я м аги стр ал ьн ы х тр у б о п р о в о д о в

Основная составляю щ ая МТ — линейная часть, представ­ ляющая собой непреры вную нить, сваренную из отдельны х труб и уло­ женную подземным, наземны м или надземным способом.

Подземный способ прокладки является наиболее распространенным. Заглубление верха трубы (рис. 12.3) принимается от 0,6 до 1,1м. М инималь­ ное заглубление трубы применяется на болотах, где движ ение техники исключено. В ряде случаев трубопровод прокладывается в тоннелях.

четырех свай. Здесь определяю щ ей явл яется расчетн ая нагрузка на опору. Опоры могут быть неподвижными, ш арнирны ми (трубы ф икси ­ руются в плане) и скользящ им и. На ш арнирную опору действует вер ­ тикальная и плановая сила. П родольны е силы зависят от применяемой схемы компенсации: П -, Г- или Z-образны е компенсаторы.

Компенсация искривлений в упругоискривленном трубопроводе до­ стигается за счет изм енения начального полож ения трубопровода, у ло ­ женного в виде синусоиды на опорах. П ри этом ш арнирны е опоры не дают трубам перем ещ аться как в продольном, так и в поперечном на­ правлении.

Монтаж плетей труб производится либо рядом со свайными опора­ ми с последующим подъем ом п летей на опоры, либо непосредственно на опорах с использованием передвиж ны х монтаж ны х опор.

Перед закреплением трубопровода на опорах выполняют регулиров­ ку высоты полож ения с целью устранения остаточных монтаж ны х на­ пряжений и вы равнивания нагрузки на опоры от веса трубопровода.

При монтаж е изолированны х труб необходимо исклю чать прямой контакт труб с тверды м и предметами.

Замыкание м онтаж ны х стыков долж но вы полняться при тем пера­ туре, указанной в проекте.

Во избеж ание охлаж дения и загустевания неф ти в процессе эксп ­ луатации трубопроводы могут оснащ аться системой попутного элект­ роподогрева. Обычно грею щ ий кабель крепится к трубе снизу.

Подводная прокладка — при эксплуатации морских месторож дений нефти и газа. Во избеж ание всплы тия прим еняется балластировка из грузов или закрепление трубы анкерны ми установками.

При параллельной прокладке нескольких трубопроводов в едином техническом коридоре м еж ду нитками вы держ ивается безопасное рас­ стояние от 5 до 100 м.

При строительстве неф те- и газопроводов применяются трубы длиной 12, 18 и 24 м. Толщина стенки труб подбирается расчетом, она меняется вдоль трассы в зависимости от категории участков. Диаметр трубопрово­ дов определяется расчетом в соответствии с нормами технологического проектирования. При отсутствии необходимости в транспортировании продуктов в обратном н ап равлени и использую т трубы со стенкам и уменьшающейся толщ ины в зависим ости от падения рабочего давл е ­ ния по длине трубопровода.

М инимальный радиус изгиба труб определяется из условия прохож ­ дения по ним очистных устройств. Длина патрубков (катуш ек), ввари ­ ваемых в трубопровод, долж на быть не менее 250 мм. Запорная арм ату -

ра устанавливается на расстоянии не более 30 км друг от друга. На МГ устанавливаю тся конденсатосборники. П араллельны е трубопроводы связы ваю тся перемы чками. Трубопроводы комплексно защ ищ аю тся от коррозии: защ итны ми покры тиям и и средствам и электрохимической защ иты .

Д ля строительства м агистральны х неф тегазопроводов ис­ пользую т трубы стальны е бесшовные, электросварны е прямошовные и спиральношовные. Трубы диаметром до 500 мм изготавливаю т из спо­ койных и полуспокойных углеродистых сталей, диаметром до 1020 мм — из спокойных и полуспокойных низколегированны х сталей, диаметром до 1420 мм — из низколегированны х сталей в терм ически упрочненном состоянии.

П роцесс изготовления бесш овны х горячекатан ы х труб включает изготовление заготовки в виде стакана и последую щ ее формирование трубы горячей прокаткой. Бесш овны е трубы прим еняю т д л я трубопро­ водов диаметром до 530 мм. Сварны е прямош овные трубы диаметром 530— 1420 мм изготовляю т из листовой заготовки холодным прессова­ нием или гибкой. Трубы диаметром 1020 мм и вы ш е собираю т из двух полуцилиндрических заготовок. Спиральнош овные трубы изготовляют из стальной рулонной ленты , сворачивая ее по спирали в непрерывную трубу на специальном трубном стане. Спиральношовньге трубы дешев­ ле прямош овных. За счет спирального ш ва труба становится более же­ сткой и лучш е сохраняет ф орм у при транспортировке. Недостатком спиральнош овны х труб я в л я е тс я больш ая п ротяж ен н ость сварных швов, они не поддаю тся гнутью и плохо копирую т местность.

В зависимости от назначения стальны е трубы поставляю т по груп­ пам А, Б, В, Г и Д. К аж д ая группа им еет свои гарантированны е харак­ теристики: м еханические свойства и хим ический состав. Например. Новомосковский трубны й завод (Россия) вы пускает трубы с наружным диаметром 1020 мм из марганцовистой стали марки 13ГС. Это прямо­ ш овные трубы из листовой стали, имею щ ие следую щ ие характеристи­ ки: толщ ину стенки от 9,5 до 11,1 мм; временное сопротивление разры ­ ву 510— 540 МПа; предел текучести 363— 422 МПа; относительное уд­ линение 20 %; заводское испы тательное давление без осевого подпора 6,4— 7,5 МПа.