Строительство морских трубопроводов реферат
Обновлено: 04.07.2024
Окружающая среда Арктического шельфа. Способы прокладки морских трубопроводов. Особенности их строительства в ледовых условиях. Расчет стенки подводного трубопровода при избыточном внутреннем давлении и его устойчивости при воздействии волн и течений.
Краткое сожержание материала:
Прокладка морских трубопроводов
Дисциплина “Трубопроводный транспорт продукции шельфовых нефтегазоконденсатных месторождений”
- ВВЕДЕНИЕ
- ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ
- 1. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
-
1.1 Условия окружающей среды Арктического шельфа
- 1.2Классификация способов прокладки морских трубопроводов
- 1.3 Протаскивание трубопроводов по дну
- 1.4 Строительство трубопроводов в ледовых условиях
- 1.5Рытье траншей для подводных трубопроводов
-
2.1 Расчет стенки трубопровода при избыточном внутреннем давлении
- 2.1.1Отечественные нормы расчета
- 2.1.2Американский стандартASMEB31.8
- 2.1.3Британский стандартBS8010, часть 3
- 2.1.4Норвежский стандартOS-F101
- 2.2.2Мелководный участок
- 2.2.3Прибрежный участок
ВВЕДЕНИЕ
Арктика представляет собой огромное пространство с колоссальными запасами природных ресурсов. Однако специфические особенности Арктики, её суровый климат и труднодоступность осложняют и тем самым ограничивают доступ человека к её несметным богатствам.
Целью курсовой работы было показать опасные явления, возникающие при строительстве и эксплуатации морских трубопроводов в условиях арктического шельфа на примере Штокмановского газоконденсатного месторождения.
В работе приведены основные теоретические выкладки, касающиеся способов прокладки, заглубления в грунт морских трубопроводов. Также указаны условия окружающей среды, в которой происходит укладка морского трубопровода. Рассмотрены опасные явления, происходящие в процессе строительства и эксплуатации морского трубопровода.
Также в данной работе проведены расчёты прочности трубопровода при укладке, ледовые нагрузки во время эксплуатации морского трубопровода.
ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ
Коэффициент надежности, m
Избыточное давление в трубе, Дp МПа
Наружный диаметр трубы, DН мм
Минимальный предел текучести, уТ МПа
Внутренний диаметры трубы, DВ мм
Наружный диаметр по изоляции, Dи мм
Объемная масса стали, гст кг/м 3
Объемная масса изоляционного покрытия, гиз кг/м 3
Объемная масса морской воды, гв кг/м 3
Объемная масса бетона, гбкг/м 3
Скорость ветра, W м/с
скорости течения у дна, V м/с
Глубина мелководного участка, H м
Средняя высота волн, H 5% м
Длина волны, л м
Песок средней плотности
Удельной массой скелета грунта, Gгр кг/м 3
Насыщенность грунта, W %
1. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
1.1 Условия окружающей среды Арктического шельфа
Арктика охватывает огромную территорию. Условия окружающей среды разных областей сильно различаются, поэтому оптимальные для одного места проектные и конструкторские решения могут быть неприменимы в другом. В Арктике существуют как обширные мелководные области (например, на север от побережья России), так и очень глубоководные (между островами Арктики и к западу от острова Гренландия); как очень высокие приливы (в Белом море), так и почти незначительные (у северных арктических островов); как суровый волновой период (в Баренцевом море и бассейне Наварин), так и период, когда волны маловероятны. Морское дно может быть ровным и илистым или, напротив, скальным и илистым.
Наиболее изменчив ледовой период. В некоторых районах устойчивый ненарушенный прибрежный лед сохраняется круглый год и может использоваться как надёжная рабочая платформа для строительства. В других областях, например, в море Бофорта и Печорском море, лед ломанный и непостоянный, движется не предсказуемо, оказывая сильное воздействие на плавучие и стационарные сооружения. В некоторых областях существует значительный безледовый период, в течение которого применимы обычные методы строительства. Максимальная глубина льдин, достигающих дна, колеблется от нескольких метров до сотен метров (айсберги).
Штокмановское газоконденсатное месторождение расположено в центральной части шельфа российского сектора Баренцева моря в 550 км к северо-востоку от Мурманска.
Минимальная температура воздуха центральной части Баренцева моря составляет -24°С.
Водные массы северо-западной части Баренцева моря, в основном, состоят из прибрежных вод Норвегии, относительно теплой воды Атлантики и холодной воды Арктики. Норвежское атлантическое течение и норвежско-прибрежные течения входят в Баренцево море с юга и юго-запада. Скорости поверхностных течений 0,75 -- 0,80 м/с замерены в зоне между прибрежным течением и норвежским атлантическим течением в Тромсофлакет. В центральной части моря на циркуляцию воды влияют Мурманское, Канинское и Колгуевское течения, и скорость течений составляет 0,5 м/с.
Северная часть Баренцева моря является зоной сезонного наличия льда. В некоторые годы летом лед тает или полностью уходит из этих вод. В другие годы лед остается в северо-западных и северо-восточных частях Баренцева моря. Обширные данные, полученные в результате ряда исследований за два последних десятилетия, показывает, что многолетний лед в западной части Баренцева моря появляется редко. Таким образом, наиболее типичным в Баренцевом море является однолетний лед. Толщина его может доходить до 1,8 м для ровного однолетнего и 3--5 м -- для многолетнего льда.
Высота значительных волн в центральной части Баренцева моря составляет 12,5 м.
Чаще всего лед в районе Штокмановского месторождения встречается в виде айсбергов весом вплоть до 4 млн. т. Согласно данным ICEBASE о свойствах айсбергов, средняя максимальная высота айсбергов составляла 15,4 м. Айсберг наибольшей высоты имел парус 43,5 м, а вероятность встречи айсберга, превышающего 30 м, составляла 5,8%. В среднем максимальная длина айсберга достигла 118 м. Вероятность встречи айсберга массой, превышающей 1 млн. т, составляла 13,5%. Появление столообразных айсбергов было зафиксировано к югу от Свенскоя. Айсберг имел высоту надводной части 12 м, максимальную длину 500 м и массу ориентировочно 6,4 млн. т.
В 1988 г. в рамках исследований, проведенных IDAP, были осуществлены лабораторные опыты отобранных образцов льда.
Строительство морских трубопроводов
Современные требования к проектированию морских трубопроводКонструкции морских трубопроводовУстойчивость морских трубопроводовПрокладка морских трубоп.
Трубопроводы и арматура
Классификация и применение электросварных и асбестоцементных труб. Достоинства и недостатки, применение фланцевых соединений трубопроводов и арматуры.
Причалы, хранилища и трубопроводы на морских нефтегазопромыслах
Классификация нефтеналивных причалов по назначению, расположению, характеру крепления к грунту и способу соединения с береговыми нефтехранилищами. Кон.
Совмещенная прокладка инженерных сетей
Рассмотрены вопросы развития инженерных сетей, способы их подземного и наземного устройства, возможность применения совмещенной прокладки. Даны основн.
Типовые расчеты по сооружению трубопроводов
В учебном пособии приведены основные расчеты магистральных трубопроводов при проектировании, сооружении и эксплуатации. Приведены методика расчета по.
Начало строительства подводных магистральных трубопроводов связано с открытием газового месторождения Южное в 60-х годах. Для транспортирования газа с этого месторождения на сушу потребовалось строительство магистрального газопровода в условиях открытого моря. Удаленность района добычи газа от берега обусловила разработку новой технологией строительства трубопроводов, по которой заготовка… Читать ещё >
Строительство морских трубопроводов ( реферат , курсовая , диплом , контрольная )
Развитие добычи нефти и газа на многих морях привело к необходимости строительства подводных морских трубопроводов различного назначения.
Первые подводные трубопроводы на Каспий начали прокладывать с конца 40-х и начала 1950 годов. Незначительное удаление нефтепромысловых акваторий Каспия от берега, небольшие глубины моря и потребность в трубопроводах малого диаметра предопределили технику и технологию строительства трубопроводов .
Первые трубопроводы диаметром 63−114мм прокладывали методом протаскивания по дну моря с помощью буровой лебедки.
В дальнейшем стали применять метод укладки трубопровода с плавучих средств, с киржима. Последний из указанных методов применяют и в настоящее время для прокладки внутрипромысловых трубопроводов.
Начало строительства подводных магистральных трубопроводов связано с открытием газового месторождения Южное в 60-х годах. Для транспортирования газа с этого месторождения на сушу потребовалось строительство магистрального газопровода в условиях открытого моря. Удаленность района добычи газа от берега обусловила разработку новой технологией строительства трубопроводов, по которой заготовка километровых плетей, их антикоррозионная изоляция, балластировка, оснастка транспортными понтонами производятся на береговой монтажно-сварочной площадке. При благоприятной погоде километровые плети с монтажной площадки сбрасывают в море и на плаву транспортируют в район стройтельства, где вместе с понтонами затапливают по трассе (метод свободного погружения). Отдельные плети трубопровода стыкуют на 40-тонном крановом судне, специально оборудованном для этой цели.
К настоящему времени по указанной технологии построены сотни километров подводных трубопроводов диаметром до 500 мм на глубинах моря до 30 м.
Практика показала, что укладка подводных трубопроводов методом свободного погружения успешно может быть применена при их строительстве буксировкой плетей на расстояние до 50- 60 км при волнении моря до двух баллов включительно.
Классификация трубопроводных систем По трубопроводным системам различных морских сооружений транспортируются десятки рабочих сред, необходимых для нормальной эксплуатации этих сооружений и всевозможного оборудования В качестве материалов для изготовления трубопроводов в зависимости от вида транспортируемых рабочих сред и их разрушающей активности применяют углеродистые и нержавеющие стали, чугун, медь и ее сплавы, алюминий и его сплавы, титан, стеклопластик и полиэтилен и другие материалы. Кроме труб трубопроводные системы включают различные трубопроводные элементы, судовую арматуру, приводы, механизмы, аппараты, цистерны, резервуары, приборы, средства автоматики и другое оборудование.
В гражданском строительстве трубопроводные системы принято классифицировать по роду перекачиваемой рабочей среды и в зависимости от этого различают водопроводы, нефтепроводы, газопроводы, аммиакопроводы и т. п.
После извлечения продукта из земли, он должен транспортироваться с моря на берег. Одновременно с монтажом добывающего оборудования, трубоукладочные баржи и бригады занимаются укладкой трубопровода для транспортировки нефти и газа от платформы до места назначения. (рис 48.
Длина этих барж может доходить до 150 метров, а укладываемые ими трубы — до 1525 мм в диаметре. Трубы обычно поставляются длиной 12 метров, и могут быть покрыты бетоном для утяжеления. Трубы привариваются друг к другу вдоль линии сборки, проходящей по длине баржи. Вдоль этой линии расположен ряд сварочных постов, где работают высококвалифицированные сварщики на высокоэффективных сварочных машинах.
По мере перемещения каждой следующей трубы на сварочный участок, она становится частью трубопровода, который проходит через корму баржи ко дну моря, и, наконец, к терминалу, находящемуся на расстоянии в несколько сотен миль. Со сварочного участка трубопровод перемещается на участок рентгеноскопии, где каждый новый сварной шов проверяется на наличие дефектов в соединении. Если дефектов не обнаружено, сварной шов покрывается антикоррозийной изоляцией.
По мере движения трубоукладочной баржи, она тянет за собой плуг, который роет траншею на морском дне. Трубопровод укладывается в траншею, где он будет защищен от повреждения путем естественной замывки или засыпки. Морские течения перемещают песок, вырываемый плугом, обратно в траншею, покрывая трубопровод.
В процессе укладки труб водолазы постоянно инспектируют стингер и трубопровод. Они следят за отсутствием препятствий на морском дне, правильной укладкой трубопровода и надлежащим положением стингера.
Затем, после завершения прокладки трубопровода к платформе, водолазы подсоединяют его к стояку, участку трубопровода, который поднимается с морского дна к палубе и крепится к конструкции.
До эксплуатации трубопровода он должен быть спрессован и проверен на плотность. Аналогично, все оборудование на палубе, трубопровод и проводка, клапаны и переключатели, насосы и системы, извлекающие сырую нефть из земли, очищающие ее и проталкивающие ее в сторону берега, должны быть многократно испытаны, чтобы убедиться в безотказной работе и отсутствии опасности для человека или окружающей среды.
Позже укладка глубоководных трубопроводов была выполнена по новой технологии, сущность которой заключается в том, что для регулирования напряжения в трубопроводе в процессе его погружения на дно моря были применены разгружающие понтоны взамен направляющего устройствастингера. Это позволило значительно уменьшить изгиб трубопровода и тем самым обеспечить безаварийную его укладку в жестких гидрометеорологических условиях.
Трубопроводы могут быть проложены в различные места. Одни ведут к морским сборочным станциям, где нефть и газ подвергаются дальнейшему разделению, направляются обратно в трубопровод и к берегу для дополнительной переработки.
Другие трубопроводы заканчиваются на берегу в больших нефтебазах, где жидкие углеводороды хранятся для последующего распределения по нефтеперерабатывающим заводам. Углеводороды могут транспортироваться по подземному трубопроводу прямо на нефтеперерабатывающий завод, или к морскому терминалу для погрузки на танкеры, направляющиеся в другие части света.
Несколько танкеров могут загружаться и разгружаться с многопричального терминала, или один танкер может загружаться и разгружаться в системе с заякориванием буя.
Многопричальные терминалы находятся в зонах, укрытых от суровой погоды. Они погружают или разгружают нефтепродукты с помощью гигантских стрел, спроектированных с целью компенсации перемещения судна, вызванного приливами и отливами или меняющейся нагрузкой.
При системе с заякориванием буя танкер соединяется шлангами крупного диаметра с шарнирным соединением. Свободное перемещение соединения обеспечивает возможность загрузки нефти независимо от перемещения судна вследствие течений и волн.
С танкеров или береговых нефтебаз, сырая нефть и природный газ поступают на береговой завод, где они перерабатываются в продукты для нефтяной, газовой и химической промышленности. На этих заводах углеводороды становятся ингредиентами для многочисленных продуктов, с которыми мы ежедневно соприкасаемся. Они превращаются в бензин и моторное масло, в синтетические ткани и пластмассы, в асфальт и другие промышленные продукты, и в топливо для промышленности и наших домов.
Освоение нефтяных и газовых месторождений, расположенных на шельфе, невозможно без строительства трубопроводов. На современных морских нефтепромыслах одни подводные трубопроводы связывают отдельные морские платформы с центральным накопителем и плавучим причалом, который оборудован для швартовки танкеров, другие соединяют накопители непосредственно с береговым нефтехранилищем.
Технология строительства морских трубопроводов предусматривает следующие этапы: земляные работы, подготовку трубопровода к укладке, его укладку, засыпку и защиту от повреждений.
Необходимость в заглублении морских трубопроводов связана с тем, что в противном случае они могут быть повреждены при перемещении прибрежных льдов, тралами, якорями судов и т.п. При земляных работахиспользуются устройства, разрабатывающие траншею как с поверхности воды, так и в подводном положении. К первым относятся плавучие земснаряды, гидромониторные установки, грейферные землечерпалки, пневматические и гидравлические грунтососы. Ко вторым - различного рода автономные устройства, работающие под водой.
Так, в Италии создан земснаряд S-23, который может разрабатывать траншеи на глубине до 60 м. Рытье траншеи осуществляется фрезерным рыхлителем со скоростью до 130 м/ч в грунтах средней плотности. Параметры отрываемой траншеи следующие: глубина - до 2,5 м, ширина по дну - от 1,8 до 4,5 м.
В Японии разработаны бульдозер и экскаватор для ведения работ под водой на глубине до 70 м. Бульдозер массой 34 т имеет мощный двигатель и перемещается на гусеницах. В отличие от земснарядов он может разрабатывать плотные грунты.
Подводный экскаватор предназначен для разработки траншей при сооружении морских трубопроводов, котлованов под фундаменты различных морских сооружений и дноуглубительных работ. Скорость его перемещения по дну составляет 3 км/ч. Управляют экскаватором два оператора с надводного судна.
Перед укладкойна трубопровод наносят защитное покрытие и осуществляют его пригрузку против всплытия. Мировой опыт строительства морских трубопроводов показал, что лучшим защитным покрытием для них и одновременно пригрузом является бетонное покрытие.
Укладка морских трубопроводов осуществляется протаскиванием, либо с поверхности моря постепенным наращиванием.
Схема протаскиванияприведена на рис. 19.16. Трубопровод 1 движется по роликовой спусковой дорожке 5. Тяговое усилие по тросу 2 передается от лебедки, установленной на судне 3. Судно удерживается якорями 4. Метод протаскивания прост, обеспечивает укладку трубопровода точно по трассе. Однако он применим при укладке трубопроводов длиной лишь до 15 км.
Схема укладки с поверхности моря постепенным наращиванием (рис. 19.17) получила наибольшее распространение. Трубоукладочное судно 4 закрепляется на якорях 6, каждый из которых выдерживает усилие до 10 т. На судне создается запас обетонированных труб, секции которых длиной по 36 м доставляются специальными транспортными судами. Длина трубоукладочного судна позволяет соединять секции в плети длиной 180 м.
Укладка трубопровода 1 осуществляется следующим образом. На судне 4 сваривают очередную плеть, стыки изолируют, бетонируют и оснащают поплавками 2. Плеть стыкуют с концом трубопровода, уложенного ранее и удерживаемого натяжным устройством и специальной жесткой приставкой 3. Угол наклона этой приставки выбирается таким, чтобы максимально уменьшить напряжения в спускаемом трубопроводе. Стык изолируют и бетонируют, после чего плети спускают в воду на понтонах. Отстроповка понтонов производится автоматически на заданной глубине.
Укладка морских трубопроводов с предварительной отрывкой траншеи связана со значительными затратами. Прокладка траншеи в море обходится раз в сто дороже, чем на суше. Кроме того, точно уложить трубу в траншею с борта качающегося на волнах судна достаточно сложно.
Дешевле и проще заглубить в грунт стальной трубопровод, уже уложенный на дно. Для этого сконструированы специальные подводные агрегаты-трубозаглубители. Их основным элементом является тележка, которая катится по трубе. На тележке закреплены различные заглубляющие приспособления: гидромониторные сопла, плуги, фрезы или роторные колеса. Энергия для их привода подается с борта судна по кабельной линии, которая достигает в длину 1 км и более. В последнее время трубозаглубители оснащаются подводными телекамерами, что позволяет контролировать их работу с поверхности.
Для защиты морских трубопроводов от повреждений в прибрежной зоне наиболее часто используется каменная наброска. Отсыпку камня производят с борта барж с наклонными бункерами и вибраторами. Нередко применяются суда с гладкой палубой, за борт которых камни сбрасывает бульдозер. Точность такой отсыпки невелика. Поэтому в настоящее время роль бульдозера выполняют специальные щиты, которыми управляют гидроцилиндры, связанные с ЭВМ. Такие устройства позволяют качественно выполнить засыпку трубопровода при волнах высотой в двухэтажный дом и скорости ветра до 15 м/с.
Рис.1 9.16. Схема протаскивания трубопровода:
1 - трубопровод; 2 - трос; 3 - судно, на котором установлена лебедка; 4 - якоря
Рис. 19.17. Схема укладки трубопровода трубоукладочным судном:
1 - трубопровод; 2 - поплавки; 3 - жесткая приставка, на которой лежит конец трубопровода; 4 - трубоукладочное судно; 5 - кран; 6 - якоря.
Другой способ защиты морских трубопроводов от повреждений - это укладка асфальта поверх траншеи. Асфальтирование морского дна производится с помощью плавучего асфальтового завода. С его палубы готовая смесь подается на дно по вертикальной трубе, в центре которой проходит труба-подогреватель с тем, чтобы из-за контакта с относительно холодной водой асфальт не успел остыть. На дне асфальт разравнивает и укатывает автоматическое устройство, аналогичное применяемым при асфальтировании площадей и улиц. За один проход укладчика на дне появляется заасфальтированный участок шириной 5 м и толщиной 85 мм.
Высокая эффективность и надежность трубопроводного транспорта нефти и газа обусловили стабильный рост протяженности морских подводных трубопроводов. В различных странах земного шара проложено более 60 000 тыс. км морских подводных нефтепроводов, газопроводов и продуктопроводов диаметром свыше 100 мм.
Под морской трубопроводной системой подразумевается взаимосвязанная система морских магистральных трубопроводов и стояков, обеспечивающих транспортировку жидких и газообразных углеводородов (нефть, конденсат, природный бензин, сжиженный газ, нефтепродукты и их фракции в жидком виде, углеводороды в газообразной форме) от морских месторождений к береговым базам. Морской нефтегазопровод представляет собой ту часть трубопровода, которая расположена ниже водной поверхности при максимальном приливе. Подводные переходы наземных трубопроводов в лиманах приливно-отливных зон и через морские участки также относятся к морским трубопроводам.
Морские трубопроводные системы - сложнейшие технические объекты, работающие в трудных природных условиях. Они должны сохранять работоспособность при воздействии штормов, течений, ветров, приливов и отливов, выдерживать ледовые нагрузки, быть защищенными от айсбергов.
Фрагмент работы для ознакомления
1 Трубоукладочные баржи
После извлечения продукта из земли, он должен транспортироваться с моря на берег. Одновременно с монтажом добывающего оборудования, трубоукладочные баржи и бригады занимаются укладкой трубопровода для транспортировки нефти и газа от платформы до места назначения (рис. 1.1).
2 Морские трубопроводы
Освоение нефтяных и газовых месторождений, расположенных на шельфе, невозможно без строительства трубопроводов. На современных морских нефтепромыслах одни подводные трубопроводы связывают отдельные морские платформы с центральным накопителем и плавучим причалом, который оборудован для швартовки танкеров, другие соединяют накопители непосредственно с береговым нефтехранилищем.
Технология строительства морских трубопроводов предусматривает следующие этапы: земляные работы, подготовку трубопровода к укладке, его укладку, засыпку и защиту от повреждений.
Необходимость в заглублении морских трубопроводов связана с тем, что в противном случае они могут быть повреждены при перемещении прибрежных льдов, тралами, якорями судов и т.п. При земляных работах используются устройства, разрабатывающие траншею, как с поверхности воды, так и в подводном положении. К первым относятся плавучие земснаряды, гидромониторные установки, грейферные землечерпалки, пневматические и гидравлические грунтососы. Ко вторым - различного рода автономные устройства, работающие под водой.
4 Методы укладки трубопроводов
При строительстве морских трубопроводов применяют различные способы их прокладки, зависящие от ряда факторов, определяющих организацию строительного процесса (наличие технических средств, конструкция и назначение трубопровода, гидрометеорологические и геологические условия района строительства, топография морского дна, период проведения работ, условия судоходства и т.д.).
Рассмотрим характерные особенности некоторых способов прокладки морских трубопроводов.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Развитие добычи нефти и газа на многих морях привело к необходимости строительства подводных морских трубопроводов различного назначения.
Начало строительства подводных магистральных трубопроводов связано с открытием газового месторождения Южное в 60-х годах. Для транспортирования газа с этого месторождения на сушу потребовалось строительство магистрального газопровода в условиях открытого моря.
Список литературы [ всего 9]
Пожалуйста, внимательно изучайте содержание и фрагменты работы. Деньги за приобретённые готовые работы по причине несоответствия данной работы вашим требованиям или её уникальности не возвращаются.
* Категория работы носит оценочный характер в соответствии с качественными и количественными параметрами предоставляемого материала. Данный материал ни целиком, ни любая из его частей не является готовым научным трудом, выпускной квалификационной работой, научным докладом или иной работой, предусмотренной государственной системой научной аттестации или необходимой для прохождения промежуточной или итоговой аттестации. Данный материал представляет собой субъективный результат обработки, структурирования и форматирования собранной его автором информации и предназначен, прежде всего, для использования в качестве источника для самостоятельной подготовки работы указанной тематики.
Читайте также: