PZ Syrvacheva (1227705)

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла

Министерство транспорта Российской Федерации

Федеральное агентство железнодорожного транспорта

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «ДАЛЬНЕВОСТОЧНЫЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ»

Кафедра «Нефтегазовое дело, химия и экология»

К ЗАЩИТЕ ДОПУСТИТЬ

Заведующий кафедрой

____________ Л.И. Никитина

«____» ___________ 2016 г.

РАЗРАБОТКА МЕРОПРИЯТИЯ ПРОТИВ СИЛ МОРОЗНОГО ПУЧЕНИЯ, ДЕЙСТВУЮЩИХ НА ПОДЗЕМНЫЙ НЕФТЕПРОВОД

Пояснительная записка к выпускной квалификационной работе бакалавра

ВКР 21.03.01 – 946.2016 ПЗ

Студент гр. 946 _______________ В.П. Сырвачева

Руководитель _______________ С.А. Кудрявцев

профессор, д.т.н., профессор

Нормоконтроль _______________ Е.В. Муромцева

доцент, к.т.н., доцент

Хабаровск - 2016

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ 4

1. Описание исследуемого участка нефтепровода 5

   1. Эксплуатирующие предприятие

ООО «Транснефть – Дальний Восток» 5

1. Краткая характеристика исследуемого участка

трубопровода «ВСТО-II» 6

1. Климатические условия рассматриваемой территории 6

2. Инженерно- и гидрогеологические особенности данного

участка магистрального нефтепровода 7

1. Морозное пучение грунта 10

   1. Понятие морозного пучения грунта 10

   2. Взаимодействия подземного трубопровода

с пучинистым грунтом 15

2.2.1 Нагрузки и перемещения, обусловленные

пучением грунта 21

1. Обзор мероприятий против сил морозного пучения 23

1. Теплотехнический расчет нефтепровода

в программном обеспечении FEM Models 27

1. Описание программного обеспечения FEM Models

модуль «Termoground» 27

1. Система уравнений метода конечных элементов

для решения теплофизических задач 30

1. Численная реализация модели грунта

для решения теплофизических задач 36

1. Теплотехнический расчет нефтепровода в грунте без инженерной защиты против морозного пучения 41

2. Описание предлагаемого мероприятия инженерной защиты

против сил морозного пучения 45

1. Теплотехнический расчет нефтепровода с применением

экструзионного пенополистирола 48

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 53

ЛИТЕРАТУРА 54

ПРИЛОЖЕНИЕ 1 57

ВВЕДЕНИЕ

Дальний Восток относится к региону глубокого сезонного промерзания грунта, поэтому имеют место проблемы преодоления вредного влияния промораживаний, склонных к морозному пучению [1].

Среди факторов, формирующих напряженно-деформированное состояние трубопроводов, взаимодействие их с промерзающими грунтами является наименее изученным, что и определяет актуальность данной работы.

Целью работы является изучение с помощью программного обеспечения FEM Models модуля «Termoground» теплового взаимодействия подземного нефтепровода с окружающими его морознопучинистым грунтом и разработка мероприятия против воздействия сил морозного пучения на трубопровод.

Объектом исследования является участок трубопровода, обслуживаемый линейно аварийно-эксплуатационной службой нефтеперекачивающей станции (ЛАЭС НПС-34) в г. Хабаровске.

Предметом исследования является особенность эксплуатации нефтепровода в морозопучинистом грунте, характерном для г. Хабаровска.

Для достижения поставленной цели в выпускной квалификационной работе решались следующие задачи:

1. составить характеристику особенностей территории исследуемого участка нефтепровода;

2. рассмотреть понятие морозного пучения грунта и обзор существующих противопучинистых мероприятий;

3. изучить взаимодействие подземного трубопровода с пучинистым грунтом;

4. разработать мероприятие против сил морозного пучения, действующих на подземный нефтепровод, с обоснованием его эффективности теплотехническим расчетом, выполненным в программном комплексе «FEM Models» модуль «Termoground».

1 ОПИСАНИЕ ИССЛЕДУЕМОГО УЧАСТКА НЕФТЕПРОВОДА

1.1Эксплуатирующие предприятие ООО «Транснефть –Дальний Восток»

Трубопроводная система «Восточная Сибирь – Тихий океан» (ВСТО) - это нефтепровод протяженностью свыше 4700 км, обладающая пропускной способностью более 80 млн. тонн. Основной функцией «Транснефть» является бесперебойная и безаварийная транспортировка нефти до потребителя. Система ВСТО подразделяется на две системы ВСТО-І и ВСТО-II [2].

Проект «ВСТО – І» – трубопровод протяженностью 2694 км проходит по маршруту от города Тайшет до города Сковородино, запуск которого был выполнен в конце 2009 года. Пропускная способность трубопровода составляет примерно 50 млн. тонн в год.

ООО "Транснефть – Дальний Восток" − одно из самых молодых предприятий в системе ОАО «АК «Транснефть». Основная функция ООО «Транснефть – Дальний Восток» – обеспечение транспортировки нефти от участка НПС № 21 (г. Сковородино) до специализированного морского нефтяного порта (СМНП) в бухте Козьмино. На данный момент «ВСТО-II» – это грандиозная система нефтепроводов общей протяженностью 2047 км., которая пролегает по маршруту: г. Сковородино – г. Хабаровск – п. Врангель, «ВСТО-II» дает возможность реализации стратегических планов по развитию топливно-энергетического комплекса Российской Федерации – транспортировку нефти в страны Азиатско-Тихоокеанского региона. Часть сырья поступает по нефтепроводу-отводу на хабаровский нефтеперерабатывающий завод».

На сегодняшний день под контролем ООО «Транснефть – Дальний Восток» 2047 км второй очереди «ВСТО», два районных нефтепроводных управления в городах Белогорск и Дальнереченск, восемь нефтеперекачивающих станций, линейно-эксплуатационные участки "Сковородино" и "Биробиджан", три центрально-ремонтных службы, две базы производственного обслуживания.

1.2 Краткая характеристика исследуемого участка трубопровода «ВСТО-II»

Нефтепровод «ВСТО-II», общей протяженностью 2047 км, пролегает по территориям Амурской области, Еврейской автономной области, Хабаровского и Приморского краев. Большая протяженность обуславливает сложность прохождения трассы – скальные и песчаные породы, болота, тайга, зоны вечной мерзлоты, сейсмичность, значительное количество водных препятствий, низкие температуры зимой и т.д.

Трасса нефтепровода пересекает естественные и искусственные препятствия, в том числе: железные дороги, автодороги, кабели связи, ручьи, широкие реки. При этом около 50% трассы приходится на обводненные территории [1].

На территории Дальнего Востока трасса нефтепровода имеет общую протяженностью 1987,6 км и пролегает по трем территориям: Амурская область, Хабаровский край, Приморский край.

Диаметр исследуемого участка трубопровода составляет 1020 мм, имеющий толщину стенки 10 мм, и обслуживается ЛАЭС НПС-34 в г. Хабаровске, от 3795,2 по 4011,354 км, протяженностью 216 км. Проложен нефтепровод траншейным способом и имеет заводскую изоляцию, состоящею из трех слоев: эпоксидного праймера, адгезионого покрытия, экструдированного полиэтилена [2].

1.3 Климатические условия рассматриваемой территории

Климат рассматриваемой территории умеренно-мусонный с холодной малоснежной зимой, мощность снежного покрова менее 30 см, и жарким влажным летом. Климатические условия существенно изменяются с характером рельефа, близостью к морю и с севера на юг, но муссонный климат сохраняется в целом по всему краю. Зима в крае продолжительная и суровая, маломощный снежный покров способствуют глубокому (до 2–3 м) сезонному промерзанию грунтов. Средние температуры самого холодного месяца колеблются от минус 22ºC и до минус 26 ºC на юге, минус 40 ºC на севере. Средняя температура наружного воздуха наиболее холодного месяца января минус 32ºC в континентальных районах; на морском побережье — от минус 18ºC до минус 24ºC. Средняя месячная температура воздуха наиболее жаркого месяца июля на юге плюс 20ºC, на севере плюс 15ºC. Продолжительность зимнего периода составляет 137 дней, а летнего 98 дней. Годовая сумма осадков колеблется от 400-600 мм на севере и до 600-800 мм на равнинах и восточных склонах хребтов [3].

1.4 Инженерно- и гидрогеологические особенности данного участка магистрального нефтепровода

Геологическое строение территории г. Хабаровска имеет сложный характер. Нижний структурный ярус сложен сильнодислоцированными скальными породами верхнего палеозоя и мезозоя, а верхний сложен полускаль­ными и рыхлыми осадочными кайнозойскими отложениями. Молодые четвертичные отложения чехлом перекрывают более древние. Они представлены галечниковыми, песчано-галечниковыми, песчаными и глинистыми породами аллювиальнoго, озерного, озерно-аллювиального и аллювиально-делювиального происхождения.

Территория Хабаровского края входит в пределы среднеамурского ар­тезианского бассейна, подземные воды которого формируются за счет инфильтрации атмосферных осадков и поверхностных вод.

При наступлении зимнего сезона происходит постепенное промерзание грунтов на нормативную глубину, которая зависит от множества грунтовых и климатических факторов района строительства объекта. За нормативную глубину сезонного промерзания грунта принимают среднию из десятилетних наблюдений ежегодных максимальных глубин сезонного промерзания грунта на открытой, очищенной от снега горизонтальной площадке при уровне подземных вод, расположенном ниже глубины сезонного промерзания грунта [4].

Для района г. Хабаровска нормативное значение глубины промерзания, изменяется от 2,0 м (для суглинков и глин) до 2,5 м (для крупнообломочных грунтов) [3].

Необходимо отметить, что глубина промерзания грунтов определяется не по глубине проникновения в грунт температуры 0 ^оС, а уровнем, где грунт переходит из пластичномерзлого состояния в твердомерзлое.

Так для района г. Хабаровска глубина проникновения нулевой изотермы составляет 2,68 м.

На рассматриваемом линейном участке наблюдаются следующие опасные гидрометеорологические процессы и явления [3] [4]:

• верховодка: обычно она образует линзы воды на горизонтах глинистых пород и на насыпных грунтах во время интенсивного выпадения атмосферных осадков. В начале лета глубина ее залегания колеблется от 14 м до 0,5 м (во время дождей), амплитуда колебаний уровня от 2,5 (в насыщенных) до 9,8 м в структурных трещинах глинистых грунтов;

• заболачивание: широко распространенное явление в пригородной зоне и нередко в городских условиях. Заболоченные участки подразделяются на сезонно заболоченные и постоянно заболоченные. Сезонная заболоченность связана с временным переувлажнением территории в период затяжных дождей на равнинных участках надпойменных террас, на дне оврагов с неблагоприятными условиями для стока дождевых осадков;

• подтопление: явление подтопления в г.Хабаровске отмечается вследствие повышения уровня подземных вод или формирования техногенных водоносных горизонтов;

• морозное пучение: данное явление – это процесс, вызванный промерзанием грунта, миграции влаги, образованием ледяных прослоев, деформацией скелета грунта, приводящих к увеличению объема грунта и поднятию его поверхности;

• сейсмичность: т. к. Дальний Восток располагается на стыке двух крупных литосферных плит, в результате этого наблюдается активная тектоническая подвижность территории. Практически вся территория Хабаровского края может быть отнесена к территориям с опасностью землетрясений. Данная территория по сейсмичности относится к опасной, С-8 баллов по шкале MSK-64.

Характеристики

Тип файла документ

Документы такого типа открываются такими программами, как Microsoft Office Word на компьютерах Windows, Apple Pages на компьютерах Mac, Open Office - бесплатная альтернатива на различных платформах, в том числе Linux. Наиболее простым и современным решением будут Google документы, так как открываются онлайн без скачивания прямо в браузере на любой платформе. Существуют российские качественные аналоги, например от Яндекса.

Будьте внимательны на мобильных устройствах, так как там используются упрощённый функционал даже в официальном приложении от Microsoft, поэтому для просмотра скачивайте PDF-версию. А если нужно редактировать файл, то используйте оригинальный файл.

Файлы такого типа обычно разбиты на страницы, а текст может быть форматированным (жирный, курсив, выбор шрифта, таблицы и т.п.), а также в него можно добавлять изображения. Формат идеально подходит для рефератов, докладов и РПЗ курсовых проектов, которые необходимо распечатать. Кстати перед печатью также сохраняйте файл в PDF, так как принтер может начудить со шрифтами.

Список файлов ВКР