База книг в электронке для ЭНН УТЭК / трубопроводы / 1vishnevskaya_n_s_berdnik_m_m_konspekt_lektsiy_chast_1_metodi

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Ухтинский государственный технический университет» (УГТУ)

КАФЕДРА ПРОЕКТИРОВАНИЯ И ЭКСПЛУАТАЦИИ МАГИСТРАЛЬНЫХ ТРУБОПРОВОДОВ

КОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ

Часть 1

Методические указания по дисциплине «Сооружение ГНП, НС и КС»

Ухта 2012

УДК 622. 692.4.07 (076) В 55

Вишневская, Н. С.

Конспект лекций. В 2 ч. Ч. 1 [Текст] : метод. указания по дисциплине «Сооружение ГНП, НС и КС» / Н. С. Вишневская, М. М. Бердник. – Ухта : УГТУ, 2012. − 76 с.

Конспект лекций по дисциплине «Сооружение газонефтепроводов, компрессорных и насосных станций» для студентов специальностей 130501 ПЭМГ «Проектирование и эксплуатация магистральных газонефтепроводов» очной и безотрывной форм обучения.

Содержание методических указаний соответствует учебному плану и рабочим учебным программам дисциплинам и учебного плана.

Методические указания рассмотрены, одобрены, и рекомендованы для издания выпускающей кафедрой ПЭМГ (протокол № 10 от 17 ноября 2011 г.).

Рецензент Кримчеева Гюльнара Гусейновна. Редактор Чикова Наталья Александровна.

В методических указаниях учтены замечания рецензента и редактора.

План 2011, позиция 86.

Подписано в печать 30.12.2011 г. Компьютерный набор. Объем 76 с. Тираж 100. Заказ № 260

©Ухтинский государственный технический университет, 2012 169300, Республика Коми, г. Ухта, ул. Первомайская, 13.

Типография УГТУ.

169300, Республика Коми, г. Ухта, ул. Октябрьская, 13.

3

ПРИНЯТЫЕ СОКРАЩЕНИЯ

НГК – нефтегазовый комплекс ТЭК – топливно-энергетический комплекс

СНиП – строительные нормы и правила ГОСТ – государственный стандарт ГНП – газонефтепроводы НС – насосная станция

НПС – нефтеперкачивающая станция ПНПС – промежуточная нефтеперекачивающая станция

ГНПС – головная нефтеперекачивающая станция КС – компрессорная станция ДКС – дожимная компрессорная станция КЦ – компрессорный цех

КС ПХГ – компрессорная станция подземного хранения газа ДНС – дожимная насосная станция КНС – кустовая насосная станция

ГКС – газлифтная компрессорная станция КСНГ – компрессорная станция нефтяного газа СКЗ – станция катодной защиты НТД – нормативно-техническая документация

ПСД – проектно-сметная документация ОС – организация строительства ПОС – проект организации строительства ППР – проект производства работ ПОР – проект организации работ ТК – технологическая карта ЭХЗ – электрохимическая защита ТО – техническое обслуживание

ТОР – техническое обслуживание и ремонт УПС – узел подключения станции СОД – средства очистки и диагностики ГПА – газоперекачивающий агрегат

САР – система автоматического регулирования САУ – система автоматического управления

КИП и А – контрольно-измерительные приборы и автоматика ГТУ – газотурбинная установка АВО – аппарат воздушного охлаждения

ГРС – газораспределительная станция СПХГ – станция подземного хранения газа ПРГ – пункт редуцирования газа УЗРГ – узел замера расхода газа АРП – аварийно-ремонтный пункт

ГРО – геодезическая разбивочная основа БКУ – блочно-комплекное устройство ББ – блок-бокс СБ – суперблок

БК – блок контейнер ТБ – трубосварочная база

4

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА:

конспект, сооружение, газонефтепроводы, нормативная документация, проектная документация, элементы программированного обучения, компенсаторы, проверка прочности и устойчивости, нагрузки и воздействия, электрохимическая защита от атмосферной коррозии, поточная технология, изолированные трубы, трубосварочная база, участок трассы, сварочно-базовый способ, капитальное строительство, генподрядчик, календарный план, подготовительный период, стройгенплан, технологические карты, уровень механизации полосы отвода, рекультивационные работы, геодезические работы, контрольные измерения, транспортирование труб и трубных секций, погрузочно-разгрузочные работы.

ВВЕДЕНИЕ

Конспект лекций для студентов по учебной дисциплине «Сооружение ГНП, НС и КС» по специальности 130501 «Проектирование, сооружение и эксплуатация магистральных газонефтепроводов и газонефтехранилищ» состав-

лен в соответствии с рабочей программой дисциплины, соответствующей требованиям Государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования к минимуму содержания и уровню подготовки выпускников для специальности 130501 «Проектирование, сооружение и эксплуатация магистральных газонефтепроводов и газонефтехранилищ»

Уровень подготовки специалистов – базовый.

Дисциплина «Сооружение ГНП, НС и КС» является специальной, устанавливающей базовые знания для производственной (профессиональной) практики.

Учебная дисциплина «Сооружение ГНП, НС и КС» является дисциплиной специального цикла в структуре основной профессиональной образовательной программы по специальности.

В результате изучения дисциплины студент должен:

знать: основную руководящую и нормативно-техническую документацию по вопросам сооружения газонефтепроводов, компрессорных и насосных станций; порядок оформления технической документации; технологию ведения и организации строительных работ при сооружении магистральных газонефтепроводов, насосных и компрессорных станций, способы сооружения газонефтепроводов, насосных и компрессорных станций; особенности и современные методы выполнения основных видов строительных работ в различных условиях сооружения; новейшие достижения в области технологии и организации механизированного строительства и реконструкции нефтегазовых объектов; правила охраны окружающей среды при сооружении газонефтепроводов, компрессорных и насосных станций;

уметь: выполнять расчеты технологических процессов при сооружении газонефтепроводов, насосных и компрессорных станций; организовывать работу в соответствии с технологическими регламентами на производственных этапах сооружения объектов; прогнозировать и предотвращать аварийные ситуации; организовывать работы в соответствии с требованиями нормативных документов по охране окружающей среды и недр; оформлять технико-технологическую документацию, пользоваться нормативно-справочной литературой.

5

Учебный материал излагается на основе современных требований к ТЭК, последних достижений отечественной и зарубежной науки и техники.

В представленной работе соблюдается единство терминологии и обозначений в соответствии действующими международными, государственными и отраслевыми стандартами.

Результативность изучения курса повышается применением нетрадиционных методов и форм обучения, технических средств, а также систематический (в том числе и программированный) контроль за степенью усвоения материала. Занятия сопровождаются демонстрацией диафильмов, кинофильмов, видеофильмов, моделей, макетов, плакатов, схем, образцов техники, экскурсии на промышленные предприятия отрасли, а также вынесенные на них уроки по темам, близким к практике.

Изучение теоретического материала проводится в последовательности, указанной программой. При этом студент должен учитывать, что последовательность изложения разделов и тем дисциплины тесно связана между собой, что, не усвоив материал очередного раздела и темы, нельзя переходить к изучению последующих разделов и тем. Для лучшего усвоения изучаемого материала рекомендуется выполнять следующие указания:

-ознакомиться по программе с основными вопросами темы, внимательно прочитать методические указания к данной теме;

-по учебникам подобрать материал темы. Сначала надо внимательно прочитать и понять содержание текста. Затем, вторично читая, необходимо составить конспект, записывая в него основные понятия и определения, назначение и особенности конструкции оборудования, назначение и сущность процессов.

Если в процессе изучения дисциплины возникнут неясности, разобраться

вкоторых своими силами трудно, следует обратиться к преподавателю за письменной или устной консультацией.

Предусматривается выполнение одной контрольной работы по дисциплине. По окончании изучения дисциплины проводится экзамен.

Задачи, содержание учебной дисциплины

Значение дисциплины в подготовке специалистов, ее связь с другими изучаемыми дисциплинами.

Современное состояние, перспективы развития и новейшие разработки в области сооружения объектов транспорта и хранения нефти, нефтепродуктов и газа. Новейшие разработки в области сооружения объектов транспорта нефти, нефтепродуктов и газа. В общем случае магистральный газонефтепровод может быть определен как инженерно-техническое сооружение, предназначенное для непрерывного регулируемого транспорта на значительные расстояния больших количеств газа, нефти, нефтепродуктов и др. продуктов. Трубопроводы промышленного назначения, как в нашей стране, так и за рубежом начали сооружать в 60- 80-х годах прошлого века. Русские ученые и инженеры в эти годы уже имели крупные разработки по проблемам трубопроводного транспорта. По предложению великого русского ученого Д. И. Менделеева в районе г. Баку в 1878 г. был сооружен первый нефтепромысловый трубопровод протяженностью 12,5 км. К

6

1890 г. в районе Бакинских нефтяных промыслов уже эксплуатировалось 38 нефтепроводов общей протяженностью более 300 км. В 1897-1906 гг. был проложен первый магистральный керосинопровод Баку-Батуми диаметром 203 мм и протяженностью 883 км. Стальные трубы керосинопровода имели толщину стенки 8 мм и соединялись винтовыми муфтами.

В проектировании первого отечественного магистрального трубопровода принимал участие талантливый русский инженер и ученый В. Г. Шухов. Он рассчитал трубопровод на прочность и разработал графоаналитический метод определения места расположения промежуточных насосных станций, который применяют до сих пор. Теории движения жидкости по трубам научно обосновал известный русский учёный, профессор Н. Е. Жуковский. В частности, им была разработана теория гидравлического удара. К 1914 г. общая протяженность трубопроводных магистралей в России составила 1357 км.

Последовательный переход к строительству магистральных трубопроводов все больших диаметров (1020-1220-1420 мм) предопределил научно обоснованное совершенствование техники, технологии, организации и управления строительством. На современном этапе строительство магистральных трубопроводов, как и строительство объектов нефтяной и газовой промышленности в целом, представляет собой крупную отрасль транспортного строительства, которой в полной мере присущи все основные черты индустриального производства.

Одновременно с количественными изменениями в развитии трубопроводного транспорта, и прежде всего в развитии газотранспортной сети, произошли и качественные изменения: от строительства отдельных трубопроводов осуществлен переход к строительству ЕСГ страны, в основе которой лежит объединение добычи, транспортировки, переработки и использования газа, т. е. комплексное единство газовых промыслов, магистральных газопроводов (линейная часть и наземные сосредоточенные объекты), подземных газохранилищ, ГРС, пунктов и сетей, доводящих газ до потребителей. Структура и развитие нефтепроводной сети в РФ определяются географическим размещением районов добычи нефти и её потребителей (нефтеперерабатывающих и других предприятий) при обязательном учете рационального распределения перевозок нефти между различными видами транспорта. Основные требования к транспортировке нефти – рациональное освоение её потоков (т. е. сооружение нефтепроводов достаточной пропускной способности), соблюдение в сети нефтепроводов расчетных пропорций при использовании труб различных диаметров и магистрализации систем нефтепроводов.

1 ОРГАНИЗАЦИЯ СТРОИТЕЛЬСТВА ОБЪЕКТОВ ТРАНСПОРТА И ХРАНЕНИЯ НЕФТИ, НЕФТЕПРОДУКТОВ И ГАЗА

1.1 Научно-техническая документация по строительству ГНП, НС и КС

СНиП. Ведомственные строительные нормы. Свод правил по сооружению магистральных газопроводов. РД по правилам строительства ГНП, НС и КС : состав, структура, назначение, область применения.

7

СНиП (строительные нормы и правила) распространяются на проектирование новых и реконструируемых магистральных трубопроводов и ответвлений с Dн до 1400 мм включительно с избыточным давлением среды свыше 1,2 МПа (12 кгс/см2) до 10 МПа (100 кгс/см2) (при одиночной прокладке и прокладке в технических коридорах) для транспортирования:

а) нефти, нефтепродуктов (в том числе стабильного конденсата и стабильного бензина), природного, нефтяного и искусственного углеводородных газов из районов их добычи (от промыслов), производства или хранения до мест потребления (нефтебаз, перевалочных баз, пунктов налива, ГРС, отдельных промышленных и сельскохозяйственных предприятий и портов);

б) сжиженных углеводородных газов фракций СЗ и С4 и их смесей, нестабильного бензина и конденсата нефтяного газа и других сжиженных углеводородов с упругостью насыщенных паров при температуре плюс 40°С не свыше 1,6 МПа (16 кгс/см2) из районов их добычи (промыслов) или производства (от головных перекачивающих насосных станций) до места потребления;

в) товарной продукции в пределах компрессорных (КС) и нефтеперекачивающих станций (НПС), станций подземного хранения газа (СПХГ), дожимных компрессорных станций (ДКС), газораспределительных станций (ГРС) и узлов замера расхода газа (УЗРГ);

г) импульсного, топливного и пускового газа для КС, СПХГ, ДКС, ГРС, УЗРГ и пунктов редуцирования газа (ПРГ).

Всостав магистральных трубопроводов входят:

трубопровод (от места выхода с промысла подготовленной к дальнему транспорту товарной продукции) с ответвлениями и лупингами, запорной арматурой, переходами через естественные и искусственные препятствия, узлами подключения НПС, КС, УЗРГ, ПРГ, узлами пуска и приёма очистных устройств, конденсатосборниками и устройствами для ввода метанола;

установки электрохимической защиты трубопроводов от коррозии, линии и сооружения технологической связи, средства телемеханики трубопроводов;

линии электропередачи, предназначенные для обслуживания трубопроводов

иустройства электроснабжения и дистанционного управления запорной арматурой и установками электрохимической защиты трубопроводов:

противопожарные средства, противоэрозионные и защитные сооружения;

ёмкости для хранения и разгазирования конденсата, земляные амбары для аварийного выпуска нефти, конденсата и сжиженных углеводородов;

здания и сооружения линейной службы эксплуатации трубопроводов;

дороги и вертолетные площадки, расположенные по трассе трубопровода, и подъезды к ним, опознавательные знаки местонахождения трубопроводов;

ГНПС и ПНПС и наливные насосные станции, резервуарные парки, КС и ГРС;

СПХГ;

пункты подогрева нефти и нефтепродуктов;

указатели и предупредительные знаки.

СНиП не распространяются на сооружение трубопроводов, прокладываемых на территории городов и других населенных пунктов, в морских акваториях

8

ипромыслах, а также трубопроводов, для транспортирования газа, нефти, нефтепродуктов и сжиженных углеводородных газов, оказывающих коррозионные воздействия на металл труб или охлажденных до температуры ниже минус

40°С.

Сооружение трубопроводов, предназначенных для транспортирования стабильного конденсата и стабильного бензина, производится в соответствии с требованиями настоящих норм, предъявляемыми к нефтепроводам. К стабильным

конденсату и бензину следует относить углеводороды и их смеси, имеющие при температуре плюс 20°С упругость насыщенных паров менее 0,2 МПа (2 кгс/см2).

Сооружение зданий и сооружений, инженерных коммуникаций, расположенных на площадках КС, НПС, ГРС, СПХГ и ДКС, выполняется в соответствии

с требованиями нормативных документов по проектированию соответствующих зданий и сооружений. Сооружение газопроводов давлением 1,2 МПа (12 кгс/см2)

именее, нефтепроводов и нефтепродуктопроводов давлением до 2,5 МПа (25 кгс/см2), предусматриваемых для прокладки на территории населённых пунктов или отдельных предприятий, следует осуществлять в соответствии с требованиями СНиП 2.04.08-87*, СНиП 2.11.03-93* и СНиП 2.05.13-90*.

Состав СНиП следующий:

1.Общие положения.

2.Классификация и категории магистральных трубопроводов.

3.Основные требования к трассе трубопроводов.

4.Конструктивные требования к трубопроводам. Размещение запорной и другой арматуры на трубопроводах.

5.Подземная прокладка трубопроводов. Прокладка трубопроводов в горных условиях Прокладка трубопроводов в районах шахтных разработок Прокладка трубопроводов в сейсмических районах Прокладка трубопроводов в районах вечномерзлых грунтов.

6.Переходы трубопроводов через естественные и искусственные препятствия. Подводные переходы трубопроводов через водные преграды. Подземные переходы трубопроводов через железные и автомобильные дороги.

7.Надземная прокладка трубопроводов.

8.Расчет трубопроводов на прочность и устойчивость. Расчетные характеристики материалов. Нагрузки и воздействия. Определение толщины стенки трубопроводов. Проверка прочности и устойчивости подземных и наземных (в насыпи) трубопроводов. Проверка прочности и устойчивости надземных трубопроводов. Компенсаторы. Особенности расчета трубопроводов, прокладываемых в сейсмических районах. Соединительные детали трубопроводов.

9.Охрана окружающей среды.

10.Защита трубопроводов от коррозии. Защита трубопроводов от подземной коррозии защитными покрытиями. Защита надземных трубопроводов от атмосферной коррозии. ЭХЗ трубопроводов от подземной коррозии. ЭХЗ трубопроводов в районах распространения вечномерзлых грунтов.

11.Линии технологической связи трубопроводов.

12.Проектирование трубопроводов сжиженных углеводородных газов.

9

13. Материалы и изделия. Общие положения. Трубы и соединительные детали. Сварочные материалы. Изделия для закрепления трубопроводов против всплытия. Материалы, применяемые для противокоррозионных покрытий трубопроводов.

1.2 Общие понятия о технике и технологии строительства ГНП, КС и НС

Технико-экономическое обоснование строительства газонефтепроводов и газонефтехранилищ. Разработка проекта. Выбор оптимальной трассы трубопровода, оптимальное профилирование. Выбор подрядной организации, обязанности заказчика и подрядчика. Технологии, применяемые при сооружении газонефтепроводов

игазонефтехранилищ. Линейность строительства. Поточная технология. Совмещённый и раздельный, трассовый и базовый способы производства работ. Машины

иоборудование, применяемые при строительстве.

Современные магистральные трубопроводы – крупные строительные объекты, характеризующиеся большими диаметрами (до 1420 мм), высоким рабочим давлением (до 7,5 МПа) и значительной протяжённостью (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 «дешёвой». Стоимость сооружения небольшого по протяжённости, но сложного с точки зрения проведения строитель- но-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 экономикогеографические (региональные) условия, конструктивные схемы прокладки, расположение площадок КС (или ПС), места нахождения отводов.

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

При выборе оптимальной трассы трубопровода, прежде всего, необходимо учитывать природные и региональные условия. В основе этого учёта 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 т. п.

10