Главная  Переработка нефти и газа 

Скачать эту книгу

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 [ 31 ] 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63

Таблица 7.4

Спецификация участков I категории

Наименование участков

Характеристика трубопровода

Водные преграды (реки, ручьи, водохранилища на реках, озерах)

Пой.мы рек по ширине зеркала воды

10 %-ной обеспеченности

Горы:

а) продольные уклоны более 20°

б) поперечные уклоны на пересечениях оползней с вероятностью их активизации 0,5 и более

в) участки, обеспечивающие сток нефти в реки и ручьи, впадающие в реки

Орошае.мые земли: а) рисовые поля Железные дороги, включая 40 м по обе стороны от осей крайних путей Автомобильные дороги 1 и 2 категорий, включая 25 м от подошвы насыпи в каждую сторону

Насосные и ко.мпрсссорные станции подземного хранения газа Узлы подключения КС к магистрали Пересечение действующих нефтепроводов и газопроводов Линии электропередач напр!«кением 500 кВ и более

Подводные нефтепроводы и нефтепродуктопроводы в пределах зеркала воды и прибрежные участки в пределах зоны возможного стока нефти в водную преграду. То же, для надземной прокладки. Подводные газопроводы в пределах зеркала воды и прибрежные участки по 25 .4 от каждого берега при ширине зеркала воды более 3D м. Нефтег?роводы и нефтепродуктопроводы при подземной и надземной прокладках

Нефтепроводы и нефтепродуктопроводы диаметром 1000 мм и более То же, любого диаметра

Нефтепроводы и нефтепродуктопроводы в пределах длины участка

Нефтепроводы и нефтепродуктопроводы Все трубопроводы

Все трубопроводы

Трубопроводы на территории станций и внутри зданий Газопроводы То же

пература трубопровода, возможность протяженных разрушений при испытании. Охарактеризуем кратко влияние этих факторов на способ испытания и длину испытуемого участка.

Вид перекачиваемого продукта совершеино четко определяет способ испытания и среду, с помощью которой оно может проводиться.

Все трубопроводы для перекачки жидких продуктов могут испытываться только жидкими и обязательно безвредными для природы средами, лучн1е всего -водой. Длина испытуемого участка L„ ограничивается технологическим режимом эксплуатируемого трубопровода и возможностью проведения испытания сразу по всей длине участка La. Наибольшей длиной L„

Рис. 7.2. Линии испытательных давлений

может быть длина перегона между соседними перекачи-

ВаЮЩИ.МИ станциями Lnepcr, т. е. иперег-

В соответствии с приве- о j денными в § 7.3 рекоменда- циями испытание осуществляется по всей длине одинаковым давлением Рисп= = 1,3 Рраб, что исключает необходимость разрывов испытуемого участка, как это было бы при испытании с разделением трубопровода на четыре испытательные категории.

Что касается влияния технологического режима работы трубопровода, то главное условие в определении Рпсп и заключается в установлении длины участка, на всем протяжении которого испытательное давление обеспечит уровень напряжений не более 0,9 0т -0,95 0т и не менее тех, которые могут быть в любой точке участка L„ при Рис11=1,3 Рраб- Это условие особенно важно при проведении испытаний в сильно пересеченной местности.

Трубопроводы для перекачки газов могут испытываться как воздухом, так и водой. Испытание газом должно быть исключено, так как в случае разрыва труб неизбежны потери огромного количества газа, возможно возникновение пожаров, лавинное разрушение труб.

При испытании воздухом лавинное разрушение возможно, но пожары исключаются. Поскольку при испытании воздухом (или газом) полностью выполняются требования по обеспечению необходимого давления и соответственно напряжений на любом участке трассы, то длина испытуемого участка ограничивается величиной

(7.6)

перег,

где Lneper -расстояние между соседними компрессорными станциями.

Наиболее благоприятно как с точки зрения безопасности, так и безвредности для окружающей среды - испытание водой. Однако в этом случае условие (7.6) не является бесспорным, так как не всегда можно обеспечить заданный уровень

Рисп-

Рельеф местности оказывает наибольшее влияние на Рисп при различных испытательных средах.

При испытаниях воздухом рельеф не влияет на характер распределения давления.

7 Заказ № 1690

На рис. 7.2 показано различие в испытательных давлениях при испытаниях водой и воздухом (или газом) газопровода и трубопровода для перекачки жидкости (нефти, нефтепродукта и т. п.). Допустим, что испытание газопровода производится воздухом с начальным давлением рисп (1) в сечении /-/. Это давление будет (с незначительными отклонениями) и в других сечениях; во всяком случае, более жесткого режима по давлению в трубопроводе после проведения испытаний не будет. Следовательно, проверка прочности газопровода обеспечивается при любом Lii в пределах, ограничиваемых условием (7.12).

Рассмотрим далее испытание газопровода водой. Пусть, как и в предыдущем случае, начальное давление рпсп (1) создается в сечении 1-Может сложиться такая ситуация, при которой вода при рисп (1) выше точки а не поднимется, а давление по длине участка о-а будет распределяться в соответствии с профилем местности. Допустим, что рнсп (1) является расчетной величиной рисп- Если .мы имеем дело с газопроводом, то должным образом будут испытаны только трубы, расположенные в окрестности сечения 1-/. Во всех иных сечениях газопровод окажется испытанным недостаточно. Для того, чтобы обеспечить должное испытание труб даже в самой высокой точке рельефа (сеченне 4-4 из точки Л), необходимо поднять испытательное давление до уровня От-О. Однако в этом случае окажутся перенапряженными все другие сечения. При испытании газопроводов водой, дале прн слабо всхолмленной местности, не говоря уже о горном рельефе, всегда возникает проблема разделения трубопровода на участки такой длины, при которой бы обеспечивался необходимый уровень испытательного давления. В данном случае мы имеем дело с задачей следующего вида: найти распределение длин испытуемых участков между двумя компрессорными станциями при допусти.мом отклонении испытательного давления на ±Ар или только -ЬАр при условии, что основной критерий, например затраты или время испытания, будут минимальны.ми. Распределение испытуемых участков в пределах перегона между двумя перекачивающими станциями осуществляется достаточно просто, если заданы контролируемая величина испытательного давления Phcii=1,3 Рраб и допускаемое изменение р„сп=±Ар. В общем случае буде.м считать, что Ар может как увеличивать (-Ь), так и уменьшать (-) испытательное давле1П1е. Поиск распределения 1и будем вести от плоскости сравнения, проходящей через начальную точку (рис. 7.2, точка Л). Профиль трубопровода зададим набором значений высотных отметок z и расстояний между смежными точками х в виде:

2о, ху ЛГо, 2i; хп JCj, z, . . . xfi Ля-1>

Набор значений х и z должен быть составлен таким образом, чтобы разница в высотных отметках двух смежных точек не приводила бы к изменению давление более чем на ±0,5Ар. Это условие исключает образование провалов и пиковых подъемов, увеличивающих или уменьшающих давление в трубе более чем на 0,5 Ар.

Приведем пример деления трубопровода на участки для профиля, приведенного на рис. 7.3.

На первом шаге определяем L„ (1). При этом необходимо, чтобы

Р(1) = Риеп (0)-Ар;

с этой целью, просматривая все значения z, останавливаемся на том из них, для которого будет

Рисп(г) = р„сп(0)-Ар. (7.7)

Для этого значения находят длину участка испытания

U{V)=x{z) - x. (7.8)

Например, для рис. 7.3 L{\) =х4-хо.

На втором шаге начальным испытательным давлением будет р"(1) = р(1) + 2Ар.

При прослеживании всех отметок необходимо иметь в виду, что давление в конце участка 1и, полученное на подъеме (отрицательный уклон) всегда будет меньше дапле[!ия в начале участка на Ар в конце участка на спуске (положительный уклон). Оно будет большее на Ар по сравнению с рисп(О). Поэтому для Х4 было принято р" (1), равное

р(1) + 2Ар,

что в итоге дает испытательное давление рисп (0) -ЬАр. В конце участка 1и(2)-давление р(2) =р„сп(0)-f Ар. На третьем шаге

Р"(2) = р„сп(0)-Ар; на всех последующих шагах Р (л) = Рисп (0)-Ар

Р"(л) = Рисп (0) + Ар.

При прослеживании всех точек должны быть проверены все провальные и перевальные точки (на рис. 7.3 точки хв и лгд) на выполнение основного условия

Рисп (0)-Ар р„<,п = Рисп (0) -f Ар. (7.9)

Процедуру поиска заканчиваем получением искомой точки. После определения всех испытуемых участков на перегоне

р(0)

• I-- - - I -

Х2 5 т S •В 7 8 "3 •10 •1\1

Рис. 7.3. Схема к расчету длин испытуемых участков трубопровода

между комирессорны.мп станциями назначаем места заполнения трубопровода водой. Наиболее выгодно заполнять трубопровод с самых высоких точек трассы при условии, что вблизи имеется источник воды. Однако это уже вторая часть задачи - оптимизация по затратам, и она тесно связана с вопросо.м о том, какую испытательную среду применять: воздух или воду, а также с тем, насколько велика опасность лавинного разрушения труб при испытании воздухо.м.

Конечно, удобнее испытать сразу участок длиной Lneper воздухом, но возможность катастрофических последствий разрушения при испытании заставляет все-таки отдавать предпочтение испытанию водой.

При делении на испытуемые участки трубопровода для перекачки жидкости (нефтепроводов, нефтепродуктопроводов, водоводов и т. п.) следует учитывать, что эти трубопроводы имеют рабочее давление, меняющееся по длине в соответствии с изменением профиля. Соответственно и испытательное давление будет следовать такому же закону, но оно в каждом сечении будет большим по сравнению с рабочим на величину расчетного превышения Рпси

над /7раб- Поэтому длина участка испытания L„ может быть любой. Однако, учитывая наличие вдоль трубопровода запорной ар.матуры (задвижек), которая также должна быть испытана, целесообразно назначать / „== = /,я, т. е. равным расстоянию между задвижками.

При испытанщ! водой следует принимать во внимание расширение труб ири поднятии давления. Объем закачиваемой для подиятия давления жидкости Кр можно определить по формуле

где Сткц - кольцевые напряжения в стенке трубы ири испытании; Е-модуль упругости. Dbh - внутренний диаметр труб; L„ - длина участка.

ГЛАВА 8

ОЦЕНКА ИЗМЕНЕНИЯ НАЧАЛЬНОГО СОСТОЯНИЯ ТРУБОПРОВОДА

Весь процесс проектирования и строительства магистральных трубопроводов направлен на создание контролируемой и управляемой системы, основной целью которой является обеспечение бесперебойной подачи транспортируемого продукта. Это в полной мере относится и к линейной части трубопровода.

Однако практика показывает, что трубопроводы разрушаются не только из-за дефектов труб, но и из-за из.менения начального (буде.м так условно называть расчетное положение) положения. Это и потеря устойчивости на прямых участках, и перемещение труб в поперечном направлении, и всплытие труб на обводненных участках и т. д. Между тем приведенные в предыдущих главах материалы показывают, что все эти отклонения от расчетного положения, обеспечивающего надежную работу трубопровода, не должны иметь места. Проектировщики выполняют необходимые расчеты, строители прикладывают усилия для реализации всех расчетных положений в натуре. И тем не менее сразу же после окончания строительства на многих участках начинаются непредвиденные изменения положения трубопровода. Система становится трудноконтролируе-мой и малоуправляемой. Особенно это характерно для систем, сооружаемых в сложных природных условиях (горы, болота, вечномерзлые грунты). В данной главе мы исследуем меру риска изменения начального состояния трубопровода.

§ 8.1. ОСНОВНЫЕ ПРИЧИНЫ ИЗМЕНЕНИЯ ПОЛОЖЕНИЯ ТРУБОПРОВОДА

1. Недостаточно обоснованные и даже неправильные предпосылки, заложенные в методы расчета

Любой метод расчета имеет в своей основе какое-то главное допущение, предположение и т. п., что накладывает определенные ограничения на соответствие получаемых расчетных данных действительным.

Допустим определяются условия устойчивости прямолинейного подземного трубопровода в идеально-однородной грунтовой среде. Как было показано в гл. 3, для определения критической силы имеются две основные модели: модель коэффициента постели и модель жестко-пластической грунтовой среды. Там же были показаны преимущественные области применения каждой из моделей. Каждая из моделей дает большой разброс результатов. Так, при малом диаметре труб результаты могут