Проектирование магистрального нефтепровода и расчет его основных характеристик на участке "Орловка-Анжеро-Судженск"

Федеральное агентство по образованию 

Государственное образовательное учреждение высшего  профессионального образования

ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ  УНИВЕРСИТЕТ

 

                      Кафедра ТХНГ

                       УТВЕРЖДАЮ:

    Зав. кафедрой_________А.В. Рудаченко

 

 

 

ЗАДАНИЕ

 

на выполнение курсового проекта

Студенту гр.2Т70 Осадчук Ирине Викторовне

 

1. Тема курсового проекта

Проектирование магистрального нефтепровода и расчет его основных характеристик  на участке "Орловка-Анжеро-Судженск".

 

2. Срок сдачи студентом готовой  работы 7.02.2012

 

3. Исходные данные к работе Q_г, млн.т/год -75; длина трассы L, км-400;ΔΖ- разность отметок начала и конца трубопровода, м-15; кинематическая вязкость ν_p, м²/сек-15.5∙10^-6; плотность ρ, кг/м³-820; давление, развиваемое насосной станцией Р₁ кгс/см²-46; остаточное давление в конце перегона Р₂, кгс/см²-1.5; абсолютная шероховатость е, мм-0.2; толщина стенки трубы δ, мм-13; наружный диаметр трубопровода D, мм 1220;Труба D=1220x12 мм, Челябинского трубопрокатного завода по ТУ 14 – 3р-04-94 из стали 09ГБЮ; σ_вр =510 МПа, σ_тек =360МПа, коэффициент надежности по материалу К₁ =1,34; изоляция трубопровода в два слоя лентой и оберткой типа «Поликен» толщиной δ=0.635мм; плотность ленты ρ_ил=1046 кг/м³; плотность обертки ρ_об=1028 кг/м³; грунт – песок средней крупности; nс.в=0.8 - коэффициент надежности по нагрузкам от действия собственного веса при расчете на продольную устойчивость и устойчивость положения; Р_раб=4.6МПа; температура замыкания стыка t_зам=-28°С; глубина заложения трубопровода до верхней образующей h₀=1,0м; радиус изгиба ρ_и= 1000; температура эксплуатации t_э=16°C; категория участка – III

 

 

 

 

4. Содержание текстового документа

1) Выбор категории магистральных нефтепроводов

2) Основные требования к трассе нефтепровода

3) Конструктивные требования к нефтепроводам

4) Подземная прокладка нефтепроводов

5) Защита нефтепровода от коррозии

6) Материалы и изделия для строительства магистрального нефтепровода

7) Испытание нефтепроводов

8) Расчет толщины стенки трубопровода

9) Проверка   на   прочность   подземного   трубопровода   в продольном направлении

10) Проверка на предотвращение недопустимых пластических 
деформаций (по 2 условиям)

11) Проверка общей устойчивости трубопровода в продольном направлении

12) Гидравлический расчет нефтепровода

13) Определение длины нефтепровода

14) Определение расчетной пропускной способности

15) Расчет диаметра нефтепровода

16) Определение количества насосных станций и их размещение

17) Нефтеперекачивающие станции

18) Расчет переходных процессов

19) Система защит по давлению, обеспечивающая безопасную эксплуатацию нефтепровода

20) Определение границ и протяженности технологических участков, количества и вместимости резервуарных парков.

 

 

Руководитель                  А.Л. Саруев

 

                                 ________________ 

                 (подпись, дата)

 

Задание принял к исполнению        

                                         И.В.Осадчук

 

                                __________________

                    (подпись, дата)

 

 

 

 

 

 

 

Содержание

Введение 4

1.Нормы инженерного проектирования 5

1.1. Выбор категории магистральных нефтепроводов 5

1.2 Основные требования к трассе нефтепровода 8

1.3 Конструктивные требования к нефтепроводам 17

1.4 Подземная прокладка нефтепроводов 21

1.5 Защита нефтепровода от коррозии 25

1.6 Материалы и изделия для строительства магистрального нефтепровода 32

1.7 Испытание нефтепроводов 43

2. Основные показатели магистрального нефтепровода 49

2.1 Состав расчетов 49

2.2 Расчет толщины стенки трубопровода 50

2.3 Проверка   на   прочность   подземного   трубопровода   в продольном направлении 52

2.4 Проверка на предотвращение недопустимых пластических деформаций (по 2 условиям) 53

2.5 Проверка общей устойчивости трубопровода в продольном направлении 54

3. Гидравлический расчет нефтепровода 59

3.1.Исходные данные для гидравлических расчетов. 59

3.2 Определение длины нефтепровода 61

3.3 Определение расчетной пропускной способности 61

3.4 Расчет диаметра нефтепровода 62

3.5 Построение эпюры рабочих давлений 63

3.6 Определение расчетной вязкости, плотности и температуры перекачиваемой нефти 63

3.7 Определение количества насосных станций и их размещение 64

3.8 Нефтеперекачивающие станции 65

3.9 Расчет переходных процессов 68

3. 10 Система защит по давлению, обеспечивающая безопасную эксплуатацию нефтепровода 68

3.11 Определение границ и протяженности технологических участков, количества и вместимости резервуарных парков. 70

4. Определение объема резервуарных парков магистральных нефтепроводов 71

Схема расстановки насосных станций по трубопроводу 73

Схема расстановки насосных станций по трубопроводу с лупингами 74

Список использованной литературы 75

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

         В России функционирует более 200 тыс. километров стальных трубопроводов (магистральных и промысловых), предназначенных для транспортировки нефти, газа, нефтепродуктов. Многие из них отслужили четверть века и более. Под воздействием перекачиваемых по ним продуктов, внешней среды и режима эксплуатации постепенно снижается несущая способность трубопроводов, что неминуемо требует ремонта дефектных участков или перевода состарившихся трубопроводов на новый, более щадящий режим.

Достаточно большой возраст  трубопроводов объективно связан с  увеличением риска аварий и отказов  при эксплуатации в случае отсутствия эффективной системы их предупреждения. Это, в свою очередь, предполагает необходимость  разработки и совершенствования  методов ремонта.

Повышение надежности трубопроводов  является актуальной проблемой на этапе  их эксплуатации. Согласно статистическим данным число дефектов,                выявляемых на всех уровнях диагностики, составляет от 6 до 9 тысяч в год.

Степень надежности трубопроводов  во многом определяет                стабильность обеспечения регионов России важнейшими топливно-энергетическими ресурсами. Одним из путей решения проблемы повышения надежности газонефтепроводов является использование новых эффективных                  научно - обоснованных технологий строительства и ремонта трубопроводных систем. Основной особенностью строительства и ремонта трубопроводов является разнообразие природно-климатических и гидрологических характеристик местности вдоль трассы, что требует значительного разнообразия конструктивных и технологических решений при прокладке и эксплуатации линейной части трубопроводов.

Цель нашего курсового проекта – углубление и закрепление знаний, полученных в процессе изучения дисциплины: «Проектирование и эксплуатация газонефтепроводов, нефтебаз  и газохранилищ».

 

1.Нормы инженерного проектирования

1.1. Выбор категории магистральных нефтепроводов

Магистральные трубопроводы и их участки подразделяются на категории, требования к которым  в зависимости от условий работы, объема неразрушающего контроля сварных  соединений и величины испытательного давления приведены в табл. 1. [1]

 

Таблица 1

Категория трубопровода и его участка	Коэффициент условий работы трубопровода при расчете его на прочность, устойчивость и деформативность m	Количество монтажных сварных  соединений, подлежащих контролю физическими методами, % от общего количества	Величина давления при испытании и продолжительность испытания трубопровода
В	0,60	Принимается
I	0,75	по
II	0,75	СНиП III-42-80*
III	0,90
IV	0.90
Примечание. При испытании трубопровода для линейной его части допускается  повышение давления до величины, вызывающей напряжение в металле трубы до предела текучести с учетом минусового допуска на толщину стенки.

 

Категории магистральных  трубопроводов следует принимать  по табл.2.[1]

 

Таблица 2

Назначение трубопровода	Категория трубопровода при прокладке
	подземной	наземной и надземной
Для транспортирования нефти и  нефтепродуктов:
а) диаметром менее 700 мм	IV	III
б) диаметром 700 мм и более	III	III
в) в северной строительно-климатической зоне	III	III

 

Категории участков магистральных трубопроводов следует принимать по табл. 3. [1]

 

Таблица 3

Назначение участков трубопроводов	нефтепроводов и нефтепродуктопроводов
	подземной			наземной	надземной
1	5			6	7
1. Переходы через водные преграды: а) судоходные — в русловой части и прибрежные участки длиной не менее 25 м каждый (от среднемеженного горизонта воды) при диаметре трубопровода. мм:
1000 и более	В			-	В
менее 1000	I			-	I
б) несудоходные шириной зеркала воды в межень 25 м и более — в русловой части и прибрежные участки длиной не менее 25 м каждый (от среднемеженного горизонта воды) при диаметре трубопровода, мм:
1000 и более	В			-	I
менее 1000	I			-	I
в) несудоходные шириной зеркала воды в межень до 25 м—в русловой части, оросительные и деривационные каналы	I				I
г) горные потоки (реки)	I			-	I
д) поймы рек по горизонту высоких вод 10%-ной обеспеченности при диаметре трубопровода, мм:
700 и более	I			-	I
менее 700	I			-	I
е) участки протяженностью 1000 м от границ горизонта высоких вод 10%-ной обеспеченности	I			-	II
2. Переходы через болота типа: а) I	II, III1			II, III1	II, III1
б) II	II			II	III
в) III	В			В	I
3. Переходы через железные и автомобильные дороги (на перегонах):
а) железные дороги общей сети, включая  участки длиной 40 м каждый по обе стороны дороги от осей крайних путей, но не менее 25 м от подошвы насыпи земляного полотна дороги	I			-	I
б) подъездные железные дороги промышленных предприятий, включая участки длиной 25 м каждый по обе стороны дороги от осей крайних путей	III			-	II
в) автомобильные дороги I и II категорий, включая участки длиной 25 м каждый по обе стороны дороги от подошвы насыпи или бровки выемки земляного полотна дороги	I			-	I
г) автомобильные дороги II, III-п, IV , IV-п категорий, включая участки длиной 25 м каждый по обе стороны дороги от подошвы насыпи или бровки выемки земляного полотна дороги	III			-	I
д) автомобильные дороги V категории, включая участки длиной 15м по обе стороны дороги от подошвы насыпи или бровки выемки земляного полотна	III			-	III
е) участки трубопроводов в пределах расстояний, указанных в табл. 4, примыкающие к переходам:
через все железные дороги и автомобильные  дороги I и II категорий	III			II	II
через автомобильные дороги III, III-п, IV, IV-п и V категорий	III			-	III
4. Трубопроводы в горной местности при укладке: а) на полках	II			II	-
б) в тоннелях	-			I	I
5. Трубопроводы, прокладываемые в слабосвязанных барханных песках в условиях пустынь	III			III	III
6. Трубопроводы, прокладываемые по поливным и орошаемым землям:
а) хлопковых и рисовых плантаций	II			-	-
б) прочих сельскохозяйственных культур	III			-	-
7. Трубопроводы, прокладываемые по территории распространения вечномерзлых грунтов, имеющих при оттаивании относительную осадку свыше 0,1	II			II	II
8. Переходы через селевые потоки, конуса выносов и солончаковые грунты	II			-	II
9*. Узлы установки линейной арматуры(за исключением участков категорий В и I)	III			-	-
10. Газопроводы на длине 250 м от линейной запорной арматуры и гребенок подводных переходов (за исключением участков категории В и I)	-			-	-
11.Трубопроводы на длине 100 м от границ примыкающих участков II категории, приведенных в поз. 3 е	III			III	III
12.Трубопроводы, примыкающие к территориям СПХГ, установок очистки и осушки газа, головных сооружений со стороны коллекторов и трубопроводов в пределах расстояний, указанных в поз.5 табл. 4	II			-	I
13.Межпромысловые коллекторы	-			-	-
14.Узлы пуска и приема очистных устройств, а также участки трубопроводов длиной 100 м, примыкающие к ним	I			I	I
15.Трубопроводы в пределах территорий ПРГ линейной части газопроводов	-			-	-
16*.Трубопроводы, расположенные внутри зданий и в пределах территорий КС, ПРГ, СПХГ, ДКС, ГРС. НПС. УЗРГ, включая трубопроводы топливного и пускового газа	I			I	I
17*.Узлы подключения в газопровод, участки между охранными кранами, всасывающие и нагнетательные газопроводы КС, СПХГ, УКПГ, УППГ, ДКС (шлейфы) и головных сооружений, а также газопроводы собственных нужд от узла подключения до ограждения территории указанных сооружений	-			-	-
18. Газопроводы, примыкающие к ГРС в пределах расстояний, указанных в поз. 8 табл. 4, а также участки за охранными кранами длиной 250 м	-			-	-
19.Трубопроводы, примыкающие к секущему крану УЗРГ и ПРГ, длиной 250 м в обе стороны	-			-	-
20. Пересечения с подземными коммуникациями (канализационными коллекторами, нефтепроводами, нефтепродуктопроводами, газопроводами, силовыми кабелями и кабелями связи, подземными, наземными и надземными оросительными системами и т.п.) в пределах 20 м по обе стороны от пересекаемой коммуникации	II			-	-
21. Пересечения с коммуникациями, приведенными в поз. 20, и между собой многониточных магистральных газопроводов диаметром свыше 1000 мм и давлением 7,5 МПа (75 кгс/см2 ) и более нефтепроводов диаметром свыше 700 мм в пределах 100 м по обе стороны от пересекаемой коммуникации	II			-	-
22. Пересечения (в обе стороны) в пределах расстояний, указанных в поз. 12 табл. 4*, с воздушными линиями электропередачи напряжением, кВ:
а) 500 и более	I			I	-
б) от 330 до 500	II			II	-
в) до 330	III			III	-
23.Трубопроводы, прокладываемые по подрабатываемым территориям и территориям, подверженным карстовым явлениям	II			II	II
24. Переходы через овраги, балки, рвы и пересыхающие ручьи	III			III	III
25. Нефтепроводы и	I			I	I
нефтепродуктопроводы, прокладываемые вдоль рек шириной зеркала воды в межень 25 м и более, каналов, озер и других водоемов, имеющих рыбохозяйственное значение, выше населенных пунктов и промышленных предприятий на расстоянии от них до 300 м при диаметре труб 700 мм и менее; до 500 м при диаметре труб до 1000 мм включ.; до 1000 м при диаметре труб свыше 1000 мм	(без предварительного гидравлического  испытания на трассе)
26*. Газопроводы, нефте- и	II		II		II
нефтепродуктопроводы, прокладываемые в одном техническом коридоре, в местах расположения УЗРГ, ПРГ, узлов установки линейной запорной арматуры, пуска и приема очистных устройств, узлов подключения КС, УКПГ, УППГ, СПХГ, ДКС, ГС  в трубопровод в пределах расстояний, указанных в поз. 9, 10, 14 ,15, 17 и 19, а от узлов подключения КС в трубопровод в пределах 250 м по обе стороны от них
Примечания: 1. Категории отдельных участков трубопроводов, аварийное повреждение которых может вызвать перебои в подаче газа, нефти и нефтепродуктов городам и другим крупным потребителям, имеющим большое народнохозяйственное значение, а также загрязнение окружающей среды, при соответствующем обосновании допускается повышать на одну категорию. 2. Типы болот следует принимать в соответствии с требованиями СНиП III-42-80*. 3. При пересечении трубопроводом массива болот различных типов при соответствующем обосновании допускается принимать категорию всего участка как для наиболее высокой категории на данном массиве болот. 4. Испытания участков трубопроводов, прокладываемых через водные преграды с зеркалом воды в межень менее 10 м, предусматривать в составе смонтированного трубопровода в один этап.
5*. Действующие трубопроводы, находящиеся в удовлетворительном техническом состоянии (по заключению представителей заказчика строящегося сооружения, эксплуатационной организации и соответствующего органа государственного надзора), при пересечении их проектируемыми трубопроводами, линиями электропередачи, а также подземными коммуникациями, указанными в поз. 20 и 21,и при параллельной прокладке в соответствии с поз. 26*, не подлежат замене трубопроводами более высокой категории. 6. Действующие трубопроводы, пересекаемые строящимися железными и автомобильными дорогами, подлежат реконструкции в соответствии с поз. 3. 7. Категорию участков трубопроводов, прокладываемых в поймах рек, подлежащих затоплению под водохранилище, следует принимать как для переходов через судоходные водные преграды. 8. При небольшой продолжительности подтопления паводковыми водами (менее 20 дн.) и незначительной глубине этого подтопления, позволяющей оперативное проведение в данной местности аварийно-восстановительных работ на трубопроводах в случае их повреждения, выполнение требований поз. 1д для газопроводов не обязательно. 9. Категорийность участков трубопроводов на переходах через водохранилища, пруды, озера следует принимать: для судоходных — по поз. 1а; для несудоходных — по поз. 1б и 1в. 10. Знак «-» в таблице означает, что категория не регламентируется.

_______

¹ II — для диаметра 700 мм и более, III — для диаметра до 700 мм

1.2 Основные требования к трассе нефтепровода

1.2.1 Земельные участки для строительства нефтепроводов следует   выбирать в соответствии с требованиями, предусмотренными действующим законодательством РФ. При выборе трассы следует учитывать условия строительства с тем, чтобы обеспечить применение наиболее эффективных, экономичных и высокопроизводительных методов производства строительно-монтажных работ.

1.2.2 Возмещение убытков землепользователям, потерь сельскохозяйственного производства при отводе земель для строительства нефтепровода и ущерба рыбному хозяйству следует определять в установленном порядке.

1.2.3 Для проезда к нефтепроводам должны быть максимально использованы существующие дороги общей сети. Строительство новых дорог и дорожных сооружений должно предусматриваться только при достаточном обосновании и невозможности объезда препятствий по существующим дорогам общего пользования.

1.2.4 При выборе трассы нефтепровода должно учитываться перспективное развитие городов и других населенных пунктов, промышленных и сельскохозяйственных предприятий, железных и автомобильных дорог и других объектов и проектируемого трубопровода, а также условия строительства и обслуживания нефтепровода в период его эксплуатации (существующие, строящиеся, проектируемые и реконструируемые здания и сооружения, мелиорация заболоченных земель, ирригация пустынных и степных районов, использование водных объектов и т.д.), должно выполняться прогнозирование изменений природных условий в процессе строительства и эксплуатации магистрального нефтепровода.

1.2.5 Не допускается прокладка нефтепроводов по мостам железных и автомобильных дорог всех категорий и в одной траншее с электрическими кабелями, кабелями связи и другими трубопроводами, за исключением случаев прокладки:

- кабеля  технологической связи данного  нефтепровода на подводных переходах  (в одной траншее) и на переходах через железные автомобильные дороги (в одном футляре);

- нефтепроводов  диаметром 500 мм и менее по несгораемым мостам автомобильных дорог III, III-п, IV-п, IV и V категорий. При этом участки нефтепроводов, укладываемых по мосту и на подходах к нему на расстояниях, указанных в таблице 1.4, следует относить к I категории.

1.2.6 При выборе трассы для подземных нефтепроводов на вечномерзлых грунтах должны по возможности избегаться участки с подземными льдами, наледями и буграми пучения, проявлениями термокарста, косогоров с льдонасыщенными, глинистыми и переувлажненными пылеватыми грунтами. Бугры пучения следует обходить с низовой стороны.