Молин О.В. Сооружение газонефтепроводов и газонефтехранилищ, насосных и компрессорных станций

Подождите немного. Документ загружается.

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ

УКРАИНЫ

ОДЕССКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ

АКАДЕМИЯ ХОЛОДА

МОЛИН О.В.

CООРУЖЕНИЕ

ГАЗОНЕФТЕПРОВОДОВ

И ГАЗОНЕФТЕХРАНИЛИЩ,

НАСОСНЫХ И КОМПРЕССОРНЫХ

СТАНЦИЙ

Учебное пособие

Одесcа – 2010

Разработано кафедрой тепломассообмена соответственно образовательно-

профессиональной программе и структурно-логической схеме подготовки

специалистов направления подготовки 6.060504 «Нефтегазовое дело»

Разработчик: к.т.н., доцент О.В. Молин

Рабочая программа утвержена на заседании кафедры тепломассообмена

“___” _________________ 2010 г. Протокол № ___

Заведующий кафедры д.т.н., профессор В.В. Притула

Председатель научно-методической комиссии

по направлению подготовки “Нефтегазовое дело”

к.т.н., доц. М.М.Кологривов

Содержание

1. ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ ГАЗОВОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

1.1. Физико-химические свойства нефти и газов

1.2. Газораспределительные сети. Устройство и оборудование

1.3. Классификация трубопроводов

1.4.Состав работ, выполняемых при строительстве линеной части

трубопроводов

1.5. Сооружение линейной части трубопроводов

1.6. Особенности преодаления преград

1.7. Испытания газопроводов на прочность и герметичность

2. ГАЗОХРАНИЛИЩА

2.1. Сеть подземных хранилищ газа на Украине

2.2. Эксплуатация подземных хранилищ газа

3. ХРАНЕНИЕ И РАСПРЕДЕЛЕНИЕ НЕФТЕПРОДУКТОВ

3.1. История развития хранилищ для нефти

3.2. Хранение нефти и нефтепродуктов в резервуарах

3.3. Оборудование резервуаров

3.4. Конструкции резервуаров

3.5 Конструктивные схемы с плавающим покрытием

3.6. Выбор толщины поясов стенки резервуара

3.7. Нефтяные гавани

3.8. Подземное хранение нефтепродуктов

3.9. Автозаправочные станции

4. МОНТАЖ РЕЗЕРВУАРОВ

4.1. Общие вопросы монтажа резервуаров

4.2. Индустриальный метод монтажа

4.3. Контроль качества выполнения строительных и монтажных работ

4.3. Контроль качества изоляционных работ

5. СООРУЖЕНИЕ НАСОСНЫХ И КОМПРЕССОРНЫХ СТАНЦИЙ

5.1. Состав выполняемых работ

5.2Архитектурно-строительные решения компрессорных станций

5.3. Контроль качества работ

5.4. Устройства защиты газопроводов от коррозии

ВВЕДЕНИЕ

Современные газонефтепроводы и газонефтехранилища, как правило,

характеризуется использованием крупных агрегатов, имеющих сложную

геометрическую форму и размеры.

Магистральные газопроводы Украины представляют собой единную

транспортную технологическую систему. Ее протяженность 37,2 тысяч

километров. В газотранспортной системе страны имеется 13 крупных газовых

хранилищ.

Магистральные нефтепроводы Украины состоят из двух транспортных

систем: Дочерние акционерные общества «Приднепровские магистральные

нефтепроводы» (протяженность 2310 км) и « Магистральные нефтепроводы

«Дружба» (протяженность магистральных нефтепроводов 1540 км).

Магистральные нефтепроводы «Одесса-Броды» протяженностью 667 км ,

соединяют эти две транспортные системы. Общая протяженность

магистральных нефтепроводов в Украине 4517 км.

В рассматриваемой дисциплине студентами изучаются следующие

вопросы:

- общие сведения о строющемся магистральном трубопроводе

(назначение, состав, схема, конструктивные решения, проектная документация,

авторский надзор, стандарт ISO 9000);

- подготовительные работы к строительству ( геодезическая подготовка

трассы, расчистка полосы строительства, временные дороги, площадки, мосты,

системы бытового обеспечения);

- правила организации электрохимической защиты трубопроводов

( способы и требования к защите, комплексное опробование системы защиты,

контроль качества устройств);

- строительство переходов трубопроводов через естественные и

искусственные препятствия ( подводные переходы, надземные переходы,

переходы под автомобильными и железнодорожными дорогами);

- строительство подземных, надземных хранилищ.

Понятие строительство подразумевает под собой сведения о качестве и

порядке изготовления объектов, о применяемых материалах и их обработке,

методах контроля и испытаний и заканчивается сдачей аппарата в

эксплуатацию. Сборка подобных агрегатов осуществляется поэтапно.

После окончания монтажно-строительных, сборочных и ремонтных работ

все аппараты и машинное оборудование подвергаются испытаниям и в первую

очередь на герметичность и прочность. В начале проводят подготовительные

работы, связанные с осмотром и проверкой состояния всех частей и узлов

аппарата, обеспечивающих герметичность системы. При испытаниях

обращают также внимание на легкость и надежность управления

технологическими процессами.

Процессы измерения и анализ изменения различных параметров

проводятся от первых минут работы на испытательном стенде завода

изготовителя до снятия с эксплуатации. Каждый из видов испытаний имеют

свои задачи и регламентированы.

Кроме этого, в процессе эксплуатации оборудование подвергается

различным видам ремонтов. Изменения, выявленные и произведенные во

время ремонта, вносятся в паспорта, схемы и чертежи оборудования. К

документам также прилагаются протоколы и справки об испытаниях и

технических проверках на прочность и т.д.

Практические занятия по курсу призваны закреплению теоретических

знаний, приобретению практических навыков по разработке программ

строительства и монтажа, ремонта, эксплуатации и испытаниям нефтегазового

оборудования.

Данные материал подготовлен на основе обзора, анализа и компиляции

сведений из литературных данных, приведенных в рабочей программе.

1. ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ ГАЗОВОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

В обеспечении промышленности высококачественным топливом еще

долгое время будет играть нефтегазовая промышленность. Доставка топлива

потребителям осуществляетс различными способами. Основной вид доставки

это трубопроводы. При этом выделяют магистральные и транспортные

трубопроводы. Магистральные составляют почти половину общей

протяженности трубопроводов и монтируются трубами диаметром 1220 и 1420

мм.

Магистральные газотрубопроводу это комплес сооружений: собственно

газопроводы, компрессорные станции (КС) для перекачки газа и

газораспределительные станции (ГРС). Компрессорные станции находятся на

расстоянии 120-150 км одна от другой, обеспечивают подачу газа с

исбыточным давление до 5 МПа к ГРС, которые вляются головными

сооружениями при вводе газа в населенный пункт. На ГРС газ проходит через

фильтры, регуляторы давления и одорируется (где подводится к газу сильно

пахнующиие вещества). Давленее газ, поступающего с ГРС в

газораспределительные сети, обычно не превышает 1,2 МПа. Обычно

магистральные газопроводы сооружаются в несколко ниток. Для увеличения их

пропускной возможности их проектируют на 7,5 Мпа.

В связи с сезонной неравномерностью хранеия газа возникает

необходимость его хранение. Для этого используютсмя различные хранилища:

истощенные газовые и нефтяные месторождения, либо аккумулирующие

емкости последнего участка магистрального трубопровода.

1.1. Физико-химические свойства нефти и газов

Природные газы подразделяются на три группы: газы,которые

добываются из чисто газовых хранилищ и состоят в основном из метана (82-

98%), газы, которые получаают из конденсатных хранилищ широких фракций

(бензина, лигруина, керосина, а иногда и солярового масла. метана до 80-95 %)

и газы которые добываются вмете с нефтью из нефтехранилищ (30-70%

метана).

К основным параметров газов относятся: плотность, удельный вес,

массовый и объемный расходы, линейная и массовая скорость, давление,

вязкость, влажность. Из термодиамических свойств выделяют теплоемкость,

теплопроводность и его дросселируемость, т.е. резкое снижение давления при

расширении и изменение температуры.

Для нефтей выделяют следующие параметры: выпариваемость,

давленим насыщенных паров над поверхностью, плотность, вязкость,

коэффициенты теплопроводности, теплового расширения и теплоемкости,

огнеопасности, температуры возгорания и взрывоопаности

самовоспламенения, токсичность.

1.2. Газораспределительные сети. Устройство и оборудование

В зависимости от рабочего давления (МПа), газораспределительные сети

(СНИП 2.04.08-87) «Газоснабжение» подразделяются на газопроводы:

Высокого давления 1 категории св.0,6 до 1,2

То же, для сжиженных углево-

дородных газов

св. 0,6 до 1,6

Высокого давления 2 категории св. 0.3 до 0.6

Среднего давления св. 0,005 до 0,3

Низкого давления до 0,005,

включительно

К газопроводам низкого давления подключаются жилые и общественные

здания и мелкие комунально-бытовые предприятия. Газопроводы среднего и

высокого давления 2 категории с избыточным давлением до 0,6 МПа служат

для питания газовых распределительных сетей низкого давления через

газораспределительные пункты (ГРП), а также крупных потребителй газа

(производственные предприятия, хлебозаводов, бань и др.)

По числу степеней давления, применяемых в газовых сетях, системы

газоснабжения подразделяются на двухступенчатые, трехступенчатые и

многоступенчатые. Применямая схема определяется типом потребителя.

Газорегуляторные пункты ( ГРП – для питания отдельных сетей) и

газовораспределительные установки ( ГРУ – для питания отдельных

потребителей) обычно размещаются в отдельных зданиях. Кроме ГРП и ГРС в

системах газоснабжения имеются газораспределительные станции (ГРС),

которые регулируют подачу газа из магистральных трубопроводов

потребителям.

Наружная и подземная прокладка трубопроводов осуществляется с

учетом климатических условий, глубины промерзания грунта, наличия

электропроводок, других трубопроводов, уклона - для возможности отведения

конденсата, линзовых компенсаторов температурных напряжений.

1.3. Классификация трубопроводов

Первоначально в качестве трубопроводов использовлись тростниковые

трубки. Первые металлические трубопроводы появились в США в начале 19

века. В 1925-1936 гг. металлические газопроводы диаметром 300…400 мм

появились в районе Баку. Первоначально газифицировался жилой фонд и

общественные здания. В 40-50-х годах началась газификации промышленных

предприятий не только природным газом, но и попутными нефтяными газами.

С середины 50-х годов прошлого столетия началось строительство не

отдельных газопроводов ( месторождение-потребитель), а начались

формироваться целые газопроводные системы. Диамеры труб увеличились до

1020…1420 мм, а длины линий до несольких тысяч километров. Дальнейшее

развитие мощных газопроводных систем связано с освоением месторождений

Севера Тюменской области. В настоящее время протяженность магистральных

трубопроводов превышает 200 тыс.км. Расширяется и сеть экспортных

газопроводов, которые диаметром до 600 мм пересекают водные препятствия

на глубинах свыше 2 км.

Конструктивные отличия трубопроводов и резервуаров для хранения газа

и нефтепродуктов определяются отичием их физико-химических свойств. Но, в

основном, они не значительны. Так для газа при движении давление

уменьшается, плотность уменьшается и возрастает скорость. Поэтому в

отличие от нефтепродуктов транпортируемая среда в газопроводах движется с

ускрорением. Охлаждение газов приводит к уменьшению вязкости и потерь.

Сжимаемость газов позволяет хранить большее количество в малах емкостях.

Для влажных газов. при дросселироваии (резком падении давления и

температуры – эффект Джоуля-Томсонна), возможно образование гидратов –

белой кристаллической массы похожей на лед или снег, что может приводить к

снижению проходных сечений трубопроводов.

В зависмсти от рабочего давления магистральные трубопроводы

подразделяется на два класса:

1-й класс - от 2,5 до 10 МПа;

2-й класс – от 1,2 МПа до 2,5 МПа включитеьно.

Все остальные относятся к внутрипромысловым, внутризаводским,

подводящим, сетям в населенных пунктах и др. В зависимости от назначения,

требований ТБ, диаметра, способа прокладки и монтжа все трубопроводы

подразделяются на 5 категорий. В состав магистральных трубопроводов входят

следующие основные объекты: головные сооружения, компрессорные станции,

аппараты для охлаждения газа, газораспределительные станции, хранилища

газа, линейные сооружения.

Для компенсации неравомерностей потребления газа используются

хранилища: наземны ( металлические конструкции ( газгольдеры –

конструкции различного типа ) и подземные ( в отработанных выработках,

водоносных пластах ).

1.4.Состав работ, выполняемых при строительстве линеной части

трубопроводов

При сооружении линейной части трубопроводов выделяют два периода –

подготовительный и основной.

В ходе подготовительного периода выполняются следующие работы:

- разбивку трассы;

- отвод земель;

- подготовку строительной полосы;

- устройство временных и постоянных дорог.

В ходе основного периода выполняются следующие виды работ:

- погрузочно-разгрузочные и транспортные работы;

- земляные работы;

- сварочно-монтажные работы;

- изоляционно-укладочные работы;

- очистка внутренней полости и испытание трубопроводов.

1.5. Сооружение линейной части трубопроводов

Объем земляных работ зависит от схемы прокладки и профиля траншеи

Используются:

- подземная прокладка с различными профилями траншей (остаются в

пользовании пахотные земли, отсутствует влияние атмосферных условий на

изоляцию, однако при наличии грунтовых вод и мерзлоты необходимы затраты

на балластировку трубопроводов). Используется до 98% протяженности трасс;

- полуподземная (для заболоченных и приналичии подстилающих

скальных пород), менее диаметра трубы с последующим обваловыванием

выступающей части;

- надземная (для заболоченных районов). Недостаток – слабая

устойчивость грунта насыпи и необходимость устройства большого числа

водопропускных сооружений (Рис. 1.3);

- надземная (для пустынных, горных районов, районов вечной мерзлоты,

преодоление припятствий). Недостаток – загромаждение территорий, затраты

на устройство опор (Рис. 1.4).

Рис.1.1 Подземные схемы прокладки трубопровода:

а) прямоугольная форма траншеи;

б) трапецеидальная форма траншеи;

в) смешанная форма траншеи;

г) укладка с балластировкой седловидными пригрузками;

д) укладка с использованием винтовых анкеров для закрепления против

всплытия

Для рытья траншей используются одноковшовые и многковшовые

(роторные) экскаваторы. В скальных породах работы ведуться буровзрывным

методом, при этом на дно траншеи устраивают постель из мягкого грунта

(например, песка). В районах вечной мерзлоты осуществляют предварительное

рыхление (на глубину 0,3…0,5 м) грунта с помощью специальных машин-

рыхлителей.

При проведении сварочно-монтажных работ приняты две схемы их

организации:

1) сварка отдельных труб длиной 6 и 12 м на трубосварочной базе в

трубные секции длиной 24 или 36 м с последующей их доставкой на трассу

сооружаемого участка;

2) вывоз отдельных труб на трассу, где их сваривают.

Применяют обычно ручную или автоматическую (с помощью сварочных

генераторов) электродуговую сварку. Достоинством ручной является

возможность сварки неповоротных стыков трубопроводов (т.е. отсутствует

необходимость вращения труб) и менее жесткие требования к подготовке труб

к сварке. Важными этапами при сварке являются зачистка, разделка кромок,

центрирование. С 1952 г. используется электроконтактная стыковая сварка

оплавлением. Она предусматривает нагрев торцов труб до высокой

температуры и их последующее соединение под воздействием осевого

Рис.1.2 Полуподземная схема прокладки трубопровода

Рис.1.3 Наземная схема укладки:

1 – трубопровод, 2 – хворостяная подготовка, 3 – насыпь

(обвалование), 4 – лежневая дорога, 5 – противопожарная

канава-резерв.