Глава 1. Описание газопровода
.1 Общие данные
Проектируемый газопровод соединяет Заполярное месторождение с Уренгойской системой газопроводов. На всей протяженности газопровод запроектирован в одну нитку.
Принято:
Количество газа, млрд. м3/год - 30
Давление газа в начале газопровода, МПа - 7,35. Температура газа в начале газопровода, °С - 284 (средняя) Давление в конце газопровода, МПа - 5.8
Протяженность газопровода, км - 205
В соответствии с расчетами строительство трубопровода предусмотрено из труб:
х18.7 ТУ 75 (импорт) sвр= 59200 МПа
sт = 46370 Мпа
.2 Инженерно-геологические и мерзлотные условия
Трасса газопровода Заполярное месторождение - Уренгойская система газопроводов протянулась с севера на юг более чем на 200 км. При столь большой меридиальной протяженности существенное значение приобретает широкая климатическая и в особенности, геоботаническая зональность, которые, в свою очередь, являются определяющими факторами для проявления геокриологической зональности. Пространственное распространение и мощность (в меньшей степени) многолетних мерзлых грунтов (ММП) в целом подчиняются зональным закономерностям.
Северная часть трассы, относящаяся к подзоне лесотундры, характеризуется преимущественно сплошным распространением ММП. Центральная часть трассы, входящая в зону северной тайги, отличается развитием ММП в пределах верхней тридцатиметровой толщи. Граница между областью сплошного и прерывистого развития ММП совпадает с геоботанической границей лесотундры и тайги. Она проходит севернее реки Нгарка - Хадыта-Яха по долине безымянного левого притока Юрей-Яха.
Область преимущественно сплошного распространения ММП - территория северной части трассы. Имеющиеся сведения о распространении и мощности ММП получены по результатам бурения разведочных скважин (1 этап поисково-разведочных работ в 1996-1997гг.), инженерно-геокриологических исследований ПНИИСА в 1992 -1993 гг.
Область прерывистого распространения ММП - территория центральной части трассы. Эта область характеризуется высокой динамичностью толщ ММП, пестротой геокриологических условий. Преобладающими ландшафтными комплексами являются здесь березово-лиственные редколесья и леса, а так же массивы торфяников и торфяно-минеральных поверхностей. В пределах доминирующих залесенных участков преимущественно развитие имеют талые породы (в верхней 10-15-метровой части разреза).
Область островного распространения ММП - территория южной части трассы. Доминирующим ландшафтным комплексом являются смешенные леса и редколесья, характеризующиеся, как правило, отсутствием ММП с поверхности. Острова ММП приурочены в основном к небольшим массивам торфяников, расположенных в долинах ручьев и днищах ложбин, редко на водоразделах. Отдельные острова маломощных ММП зафиксированы также на залесенных водоразделах и склонах IV морской террасы. На залесенных гривистых участках речных пойм происходит новообразование ММП мощностью до 8 м. В целом острова ММП занимают в пределах данной области не более 10-17 % площади.
Сведения о распространении и мощности ММП получены по результатам бурения скважин и инженерно - геологических исследований ЕСЕЕНГЕО, инженерно - геокриологических исследований ПНИИСА (см. отчет "Инженерно - геокриологические исследования на территории заполярного ГНКМ" 1993).
Под большинством термокарстовых озер формируются несквозные талики с глубиной от 10 - 15 до 30 м и более. Несквозные талики мощностью до нескольких десятков метров образуются также под руслами больших и средних рек.
Наиболее типичными температурами пород на залесенных участках трассы являются температуры 0...-1 град. С на безлесенных торфяно-минеральных участках диапазон изменения среднегодовой температуры составляет О...-2 град. С.
Диапазон изменения мощности сезонно - протаивающего слоя (СТС) составляет от 0.3...0.6 м по .0...3.0 м и более. Минимальные значения мощности СТС (0.3...0.6 м) характерны для торфяников, максимальные (2...3 м и более) зафиксированы в редколесьях на хорошо дренированных участках, сложенных преимущественно маловлажными песчаными отложениями.
Пески, как правило, имеют массивную криогенную текстуру. Глинистые грунты - разнообразную - массивную, слоистую, сетчатую. В целом льдистость уменьшается вниз по разрезу от 0,4 - 0,5 до 0,1 м. Величины суммарная влажности (Wtot) составляют для супесей 0.2...34 (Wtot=0.6), для суглинков 0.18...0.87 (Wtot=0,36), для глин 0.5...0.79 (Wtot=0,40), для песков 0.7...0.34 (Wtotср.=0.23). Глинистые грунты имеют мягкопластичную консистенцию.
Обилие осадков приводит к развитию озер и обширных заболоченных пространств. Общая заозеренность месторождения 2 - 5 % и более. Общая заболоченность поверхности изменяется от 10 до 30 %. Наибольшей заболоченностью отличаются центральные части мест водоразделов.
Климат месторождения отличается суровой холодной зимой и непродолжительным дождливым летом со слабыми ветрами. Температура воздуха следующая, С :
средний минимум в январе -31
абсолютный минимум -60
средняя максимальная температура июля +18
абсолютный максимум +32
расчетная температура самой холодной
пятидневки - 45
осенняя температура воздуха наиболее холодного периода -34
Основной водной преградой, пересекаемой трассами газопроводов является р. Большая Ходырь-Яха, ширина зеркала воды в межень - 10 м, заливаемая пойма - 6 км, глубина - 2м. Река Б.Хадырь-Яха является притоком р. Пур.
Все малые и средние реки сильно меандрирующие,
как правило, глубинно врезаны, с обрывистыми берегами. Реки полностью
промерзают. Очищение ото льда происходит 4-10 июня. Ледоход длится 2 - 3 дня,
сопровождается подъемом воды на 3 - 5 м от меженного уровня. Ширина колеблется
от 5 до 10м, глубина в межень невелика - 0,5 - 0.6 м.
.3 Технологическое обоснование трассы
Основной задачей при выборе трассы трубопровода является минимизация техногенных воздействий на окружающую природную среду. Решение поставленной задачи базировалось на следующих положениях: - прокладка трасс трубопроводов в экологически устойчивых коридорах, обход участков, сложенных льдогрунтами и высокольдистыми грунтами болот и заболоченных участков.
По степени сложности и условиям строительного освоения участки характеризуются следующим образом:
наименее сложными являются залесенные поверхности террас и пойм, выложенные преимущественно талыми грунтами (ММП занимают не более 10 % от площади и характеризуются, как правило, невысокой льдистостью)
относительно сложными являются залесенные поверхности террас и пойм с прерывистым или сложным распространением ММП (часто с заглубленной кровлей мерзлых пород), преимущественно сильно льдистых и льдистых: склоны террас, сложенных преимущественно талыми грунтами и занимают не менее 10 % от площади); наиболее сложными являются торфяники, торфяно-минеральные поверхности, болота-хасыреи, долины малых водотоков с прерывистым распространением ММП, характеризующихся высокой льдистостью: залесенные склоны террас, сложенные на поверхности сильно льдистыми отложениями.
Переходы трубопроводов через реки и ручьи
выбраны на прямолинейных участках, где эрозия берегов минимальная. Пересечение
болот и заболоченных участков предусмотрено в наиболее узких местах.
.4 Монтажные узлы, испытание трубопровода
Проектом предусматривается установка отключающей арматуры: линейных кранов, располагаемых с интервалом не более 30 км; на переходах через р. Пур в местах подключения резервной нитки; в узлах запуска и приема очистных устройств, на входе и выходе Пуртазовской КС; при врезке газопровода Заполярное Уренгой.
Запроектированная арматура предусматривает отключение участков газопровода в случае аварии на смежных участках или переходах через преграды. Арматура, устанавливается на газопроводах независимо от температуры транспортируемой среды, в северном (хладостойком) исполнении по 1-классу герметичности затвора, по ГОСТ 9544-75. По трассе газопроводов устанавливается следующая арматура:
кран шаровой с гидроприводом Ру = 8.0 МПа,
кран шаровой с ручным приводом Ру=8.0 МПа,
клапан обратный Ру=8.0 МПа.
На всех площадках крановых узлов предусмотрены помещения для укрытия кранов от заносов снегом, облегчения ремонтных работ и профилактических работ. Ко всем площадкам узлов предусмотрены подъездные автодороги и подвод электроэнергии для освещения площадок и местных щитов управления. Детали трубопроводов должны поставляться в исполнении ХЛ согласно действующим нормативам Испытание трубопроводов на прочность производится гидравлическим способом при давлении Рисп=1.25 - 1.50 рабочего.
Пневматическое испытание (газом) трубопроводов, на герметичность производится при испытательном давлении.
Испытание производится в соответствии со СНиП III-42-80, "Правила производства и приемники работ", ВСН 011-58 "Строительство магистральных и промысловых трубопроводов. Очистка полости и испытание".
Порядок проведения работ по испытанию на
прочностью проверке на герметичность трубопроводов в соответствии со СНиП III-4-80.
ВСН 008-88 устанавливается инструкцией, предусматривающей последовательность и
способы выполнения работ, методы и средства обнаружения утечек, а также
мероприятия по противопожарной и технической безопасности.
.5 Геоэкологическое описание трассы
Трубопроводы располагаются на площадях возвышенных суходолов, которые с инженерно-геологической точки зрения являются наиболее благоприятными для использования в качестве оснований объектов при строительном освоении.
Преимущественно талые и слабольдистые грунты, хорошая дренированность определяют минимальные масштабы реакции геоэкологической среды на воздействие и обратное влияние на устойчивость объектов.
Согласно инженерно-геологическим изысканиям 60
-65 % протяженности трасс газопроводов представлены талыми и мало льдистыми
грунтами, 25-30 % - заболоченными участками с льдистыми и сильно - льдистыми
грунтами.
.6 Обоснование технической надежности
трубопровода
Выбор трубопровода производился в строгой увязке с конкретными условиями трассы, технологией транспорта продукта с учетом прогноза силового взаимодействия трубопроводов с окружающей средой. При проектировании предусмотрен комплекс мероприятий, обеспечивающих защиту территории от развития опасных инженерно-геологических процессов.
Требования, которыми руководствовались при разработке конструктивных решений трубопроводов, следующие:
расположение трубопроводов таким образом, чтобы основная часть протяженности приходилась на относительно устойчивые участки;
для повышения надежности работы линейные трубопровода отнесены в соответствии со СНиПом к категории не ниже II,
предусмотрен 100 % контроль стыков гамма - лучами,
предусмотрены трубопроводы из хладостойкой стали с гарантией ударной кости при температуре минус 60 °С,
предусматривается отключающая арматура в инженерном исполнении, обеспечивающая возможность работы при температуре минус 60 °С,
для снижения влияния транспорта продукта при подземной прокладке трубопроводов на участках с мерзлыми грунтами предусматривается изменение теплоизоляции, компенсирующей тепловое воздействие трубопроводов на мерзлотно-грунтовой массив;
ведение строительно-монтажных работ на трассах трубопроводов в районе вечномерзлых грунтов только в зимнее время, строительство трубопроводов предусматривается при промерзании оттаявшего летом слоя на глубину, исключающую разрушение мхово - растительного покрова строительной техникой, устройство технологического проезда на участках, сложенных неустойчивыми грунтами;
рекультивация нарушенных участков, агротехнические мероприятия восстановления растительного покрова;
создание специальных служб для борьбы с
браконьерством и контроля над соблюдением проектных решений по охране
окружающей среды.
.7 Выбор и обоснование способа прокладки
трубопровода
В районах распространения многолетне мерзлых грунтов применимы все способы укладки трубопроводов - надземная, наземная и подземная.
При наземной укладке полностью исключается тепловое воздействие трубопровода на многолетне мерзлые грунты (М.М.Г.); вследствие повышенных температур интенсивно снижается температура транспортируемого продукта; наличие компенсаторов снижает продольные температурные изменения, что позволяет не охлаждать газ сразу после компрессорной станции.
При наземной прокладке тепловое воздействие на вечномерзлые грунты незначительное; тепловые потери по сравнению с наземной прокладкой меньше (особенно при прокладке в насыпях); схема производства работ более простая (по сравнению с наземной). Объем металловложений и строительно-монтажных работ меньше.
При подземной прокладке объем
строительно-монтажных работ минимальный технология и организация
строительно-монтажных работ по сравнению с другими типами прокладки более
простая и отработанная; контакт с мерзлыми грунтами непосредственный и тепловое
воздействие на вечномерзлые грунты наибольшее.
1.7.1 Надземный способ прокладки
На участках III и IV категории по просадочности надежная работа трубопровода и сохранение многолетне мерзлых грунтов обеспечивается при сооружении газопроводов на опорах.
До настоящего времени Россия имеет небольшой опыт строительства надземных трубопроводов (в основном, опыт строительства трубопроводов небольшого диаметра). Для обеспечения самокомпенсаций продольных деформаций газопровод уложен в форме "змейки" и прямолинейно со слабоизогнутыми компенсационными участками.
Конструктивные особенности надземных трубопроводов большого диаметра гораздо сложнее аналогичных решений газопровода диаметром 500 - 700 мм. Это вызвано и большими нагрузками на опоры газопровода, и большой жесткостью труб. Трубопроводы большого диаметра могут создавать разрушающие горизонтальные нагрузки на опоры газопровода. Необходимость очистки полости трубы вынуждает отказаться от обычной системы самокомпенсации с применением П-образных компенсаторов. Большая жесткость труб диаметром 1420 мм препятствует прокладке газопроводов параллельно рельефу местности. Эти обстоятельства сдерживают применение надземной прокладки газопроводов большого диаметра.
Одним из самых важных элементов проектирования надземной прокладки трубопроводов является правильный выбор системы самокомпенсации в конкретных условиях трассы. Помимо П-образных компенсаторов и компенсаторов в виде "змейки", возможна также прокладка с изломами в плане, образованными в виде гнутых отводов, и прокладка упругоизогнутого в плане, в виде "змейки".
Достоинством прямолинейной прокладке со слабоизогнутыми компенсационными участками является наилучшая вписываемость в рельеф местности, что позволяет применять легкие и экономичные конструкции опор, облегчает монтаж, эксплуатацию и ремонт газопровода. Удлинение газопровода по сравнению с воздушной прямой является наименьшим по сравнению с другими способами прокладки. Недостатком данной системы является трудоемкость стыковки компенсационных участков с прямолинейными.
При прямолинейной прокладке с П-компенсаторами из-за малых смещений поперек оси газопровода при компенсации продольных деформаций продольно и свободноподвижные опоры имеют одну и туже конструкцию, отличаясь лишь опорными частями, однако при этой системе газопровод имеет наибольшее из всех систем удлинение газопровода по сравнению с воздушной прямой и соответственно максимальный расход труб. Очистка полости трубы в период эксплуатации невозможна.