автореферат диссертации по разработке полезных ископаемых, 05.15.13, диссертация на тему:Разработка методов организационно-технологического проектирования строительства газораспределительных сетей в условиях Заполярья

Введение.

Глава 1. Анализ организационно-технологических решений строительства газораспределительных сетей

1Л .Природно-климатические условия строительства в Заполярье.

1.2.Нормативная база технологии и организации строительства.

1.3.Отечественный и зарубежный опыт строительства газораспределительных систем.

1.4.Современное состояние расчетно-методической базы.

Цель и задачи исследования.

Глава 2. Адаптация организационно-технологических схем строительства газораспределительных сетей к экстремальным условиям

2.1. Организационно-технологические решения для вечномерзлых грунтов.

2.2. Индустриализация строительства - основной способ адаптации.

2.3. Страховое резервирование производственных модулей.

2.4. Оценка организационно-технологического уровня строительства.

Глава 3. Исследование и разработка организационных форм строительства газораспределительных сетей

3.1. Особенности формирования газораспределительных сетей как подсистем газоснабжения в условиях Заполярья.

3.2. Требования к технологии и организации строительного производства.

3.3. Выбор рациональных организационно-технологических схем производства работ.

3.4. Принципы планирования работ с учетом благоприятного сезона строительства.

3 .5. Организационная структура территориального потока.

Глава 4. Исследование и разработка технологии строительства газораспределительных трубопроводов

4.1. Обоснования компоновочных решений схем укладки трубопроводов.

4.2. Расчетная модель технологической схемы укладки и математическое описание основных взаимосвязей между ее параметрами.

4.3. Достоверность и практическое применение полученных результатов.

4.4. Особенности технологии строительства газопроводов из полиэтиленовых труб.

4.5. Технологические регламенты монтажа и укладки газопроводов из полиэтиленовых труб.

4.6. Исследование особенностей перевозки трубных секций на трубовозах традиционной конструкции.

4.7. Оценка эффективности пакетирования труб при перевозках.

Выводы.

Вопросы совершенствования организационно-технологического проектирования строительства распределительных газопроводов в условиях Заполярья и в частности на территории Ямало-Ненецкого Автономного Округа (ЯНАО), где добывается до 90% общероссийского газа и 95% объема газа, экспортируемого за рубеж, являются чрезвычайно актуальными.

Новый импульс дальнейшим исследованиям в области совершенствования организационно-технологического проектирования строительства территориальных систем газопроводов дал принятый 31.03.99 года Закон Российской Федерации № 63-Ф3 «О газоснабжении в Российской Федерации» [37]. В принятом Законе в понятие газоснабжения регионов включен комплекс вопросов, связанных с добычей, транспортировкой и распределением газа между потребителями.

В этой связи следует отметить, что в течение нескольких десятилетий на территории округа создавалась и к настоящему времени практически полностью сформирована мощная система добычи и транспортировки природного газа, в основном ориентированная на его потребление в Европейской части России и за рубежом.

Вместе с тем сетевое газоснабжение городов и населенных пунктов, отдаленных от трасс магистральных газопроводов, практически не развивалось.

Природный сетевой газ в качестве топлива для нужд энергетики и бытового потребления используется только в городах;- построенных в процессе освоения месторождений - г.г. Надым, Новый Уренгой, Ноябрьск, п. Тазовский.

Это привело к созданию обособленных, локальных систем газоснабжения, не ориентированных на нужды массового потребителя и на повседневный жизненный спрос населения округа.

Потребление природного газа в Ямало-Ненецком Автономном Округе в несколько раз меньше, чем в других регионах России. Такое положение вызывает серьезные трудности в решении социальных вопросов, создании стабильных трудовых коллективов, закреплении молодежи и квалифицированных кадров на Севере, не позволяет кардинально решить проблему стабильного энергетического обеспечения региона.

Для выравнивания сложившейся ситуации в 1996-97 г.г. была разработана программа газификации ЯНАО. Преобразование на ее основе инфраструктуры населенных пунктов ЯНАО и повышение жизненного уровня населения, проживающего в этом регионе, выдвинуто в качестве задач большого политического и общегосударственного значения. Программа предусматривает полностью удовлетворить потребности в газе населения, коммунально-бытовых потребителей, оленеводческих предприятий, отдельных хозяйств и завершить к 2005 году газификацию основных производственных и коммунальных мощностей, жилшцно-бытового сектора. Чтобы выполнить эти задачи, необходимо, кроме газопроводов-отводов высокого давления, построить свыше 30 тысяч километров распределительных газовых сетей.

Ускоренную реализацию программы сдерживают неблагоприятные факторы в регионе - экстремальные климатические условия, большая рассредоточенность населенных пунктов, наличие вечномерзлых грунтов, значительная удаленность районов строительства от промышленных центров, большая уязвимость экосистемы от техногенного воздействия.

Специфика самих газоснабжающих систем на территории Заполярья, условий их сооружения, включая экологические, требует дополнительной разработки новых по содержанию организационно-технологических и технических решений.

Генеральная линия в этом направлении - индустриализация строительного производства, включая - создание региональных полустационарных баз для сварки и изоляции труб, применение новых материалов и изделий, в том числе композитных и полиэтиленовых труб.

Как показывают расчеты, а также накопленный зарубежный и отечественный опыт, экономический эффект от применения полиэтиленовых труб взамен стальных в зависимости от их сортамента и коррозионной активности сред может достигать от 50 до 100 тысяч рублей на 1 километр трубопровода. Значительно упрощается технология строительства, так как исключается трудоемкий и материалоемкий процесс - очистка и изоляция труб. Однако для создания условий по их широкому применению на севере необходимо решить ряд научно-технических задач.

Основы технологии и организации строительства магистральных трубопроводов изложены в трудах профессоров Березина B.JL, Бородавкина П.П., Васильева Г.Г., Телегина Л.Г.

Организационно-технологические особенности строительства промысловых трубопроводов подробно освещены в работах кандидатов технических наук Аникина Е.А., Габелая Р.Д., Митрохина М.Ю.

Основные направления развития организационно-технологического проектирования поточного строительного производства сформулированы профессорами Будниковым М.С., Гусаковым A.A. получили свое дальнейшее развитие применительно к строительству магистральных и промысловых трубопроводах в работах профессоров Карпенко М.П., Шакирова P.M., Короленка A.M., кандидатов технических наук Бортаковского B.C., Гаспарянца P.C. и других исследователей.

Вместе с тем вопросы технологии и организации строительства газораспределительных сетей стояли и стоят особняком. Можно констатировать, что строительство магистральных и промысловых трубопроводов и строительство газораспределительных сетей идут 7 разными путями. Если магистральные и промысловые газопроводы при всех известных отличиях объединяются зачастую одними нормативами, то трубопроводы газораспределительных систем сооружаются по нормативам, требования которых отличны от остальных. Парадоксально получается: схожие строительные технологии, однотипные трубы и материалы, практически одни и те же методы прочностных расчетов, а нормативы на все это - совершенно разные. Отсюда возникает постоянная путаница даже в подходах к решению казалось бы одинаковых задач.

Сказанное выше предопределяет необходимость поиска научно обоснованных решений, направленных на устранение отмеченных диспропорций.

В этой связи на защиту выносится работа, в которой содержится решение актуальной задачи, имеющей существенное значение для трубопроводостроительной отрасли.

Выводы

1. На основе анализа специфики природных условий Заполярья и газообеспечения мелких потребителей разработана методика комплексного формирования региональной сети газификации, основанная на системном подходе.

2. Разработаны и реализованы основные принципы технологии и организации строительства обособленных систем газоснабжения с учетом их удаленности от промыслов и газотранспортных коридоров, разобщенности потребителей, а также труднодоступных условий и сезонных ограничений.

3. Наилучшая адаптация организационно-технологических схем к экстремальным условиям достигается путем применения индустриальной технологии и введения страхового резервирования производственных ресурсов.

В результате обработки статистических данных производственной деятельности строительных организаций в ЯНАО получены числовые значения коэффициентов страхового резервирования основных машин и рабочего персонала.

4. На основании технико-экономического анализа различных вариантов построены диаграммы для выбора оптимального варианта организации строительства. Они позволяют в зависимости от диаметра труб принимать решения о целесообразности развертывания баз по сварке труб в 2-3-х трубные секции и их базовой изоляции.

5. Разработана методика оценки организационно-технологического уровня строительства, что позволяет подбирать претендента с точки зрения осуществления качественного строительства при проведении тендеров.

6. Разработан новый метод расчета технологических параметров схем монтажа и укладки трубопроводов, который позволяет производить оценку приемлемости наиболее экономных технических решений (например, для минимального числа трубоукладчиков в колонне) в различных условиях строительства газораспределительных сетей Заполярья.

7. Сформулированы и аналитически решены задачи по выбору расчетно-обоснованных параметров «змейки» при укладке трубопроводов из полиэтиленовых труб, что позволяет обеспечить необходимую компенсацию деформаций, связанную с температурными перепадами.

8. Рассмотрены и проанализированы возможные варианты размещения трубных секций на серийных плетевозах и дана количественная оценка (по критерию напряженного состояния с учетом динамического фактора), позволяющая установить область применения каждого из рассмотренных вариантов.

9. Изучены особенности сопротивляемости труб, увязанных в пакеты, действию транспортных нагрузок; при этом установлено, что напряжения изгиба в трубах, входящих в состав плотного двухярусного пакета, независимо от их диаметра и толщины стенки, снижаются в 1,5 раза по сравнению с их уровнем при обычной перевозке.

130

10. Разработан комплексный подход к оценке строительной технологичности газопроводных труб, который в отличие от существующего, где оцениваются только показатели свариваемости, предусматривает тестирование вновь создаваемых (или приобретаемых по импорту) труб на монтажную прочность, сопротивляемость воздействиям балластных утяжелителей и другим видам строительных нагрузок.

1. Аникин Е.А., Телегин Л.Г. Организация строительства линейной части магистральных трубопроводов. МИНХ и ГТТ им. И.М. Губкина, М. 1972

2. Асатурян А.Ш., Ращепкин К.Е., Петрова Л.Н. К вопросу о напряженном состоянии трубопровода. "Нефть и газ" №8. Баку, 1958.

3. Березин В.Л., Телегин Л.Г., Аникин Е.А. Методические указания по расчету трубопроводов на прочность при строительстве. МИНХ и ГП им. И.М. Губкина, М. 1974

4. Бортаковский B.C., Гаспарянц P.C. Об оптимизации производственного потенциала трубопроводостроительной организации. Реф. сб. "Строительство предприятий нефтяной и газовой промышленности", №11 Информнефтегазстрой. М.1985.

5. Габелая Р.Д. Исследование повышения групповой устойчивости трубоукладчиков при укладке магистральных трубопроводов больших диаметров. Автореферат диссерт. на соиск. учен, степени канд. технич. наук. (МИНХ и ГП им И.М. Губкина) М, 1975

6. Гаспарянд P.C. Совершенствование технологии и организации строительства магистральных трубопроводов в условиях вечной мерзлоты. Сб. научных трудов ВНИИСТ. М. ВНИИСТ, 1988.

7. Гаспарянц P.C., Митрохин М.Ю. Формирование программы развития и совершенствования трубопроводного транспорта в нефтяных компаниях. "Нефтепромысловое дело", №7-8 М: ВНИИОЭНГ, 1998.

8. Гусаков A.A. Основы проектирования организации строительного производства. "Стройиздат", М. 1977

9. Зиневич А.М., Прокофьев В.И., Менттоков В.П. Технология и организация строительства трубопроводов больших диаметров. М. "Недра", 1979.

10. Карпенко М.П., Шакиров P.M. Совершенствование организации строительства магистральных трубопроводов. Башкирское книжное издательство. Уфа, 1984.

11. Каталог машин для строительства трубопроводов СКВ "Газстроймапшна", М. 1990

12. Киселев В.А. Строительная механика. Общий курс. Стройиздат, М. 1986

13. Кортунов В.А., Моргулис JI.A., Габелая Р.Д., Гохман Ф.Г., Гусаров A.M. Строительство магистральных трубопроводов из длинномерных труб и выбор типа вагонов для их перевозки. Научно-технический обзор. М: ВНИИЭгазпром, 1971

14. Кушнаренко С.Г. Оценка организационно-технологического уровня строительства. Серия "Нефтепромысловое дело" №3. ВНИИОЭНГ, М. 2000.

15. Кушнаренко С.Г. Принципы разработки долгосрочной Программы газификации Ямало-Ненецкого Автономного Округа. Серия "Нефтепромысловое дело" №1. ВНИИОЭНГ. М. 2000.

16. Кушнаренко С.Г. Расчетные обоснования технологических параметров схем укладки трубопроводов малых диаметров. Серия "Нефтепромысловое дело" №1. ВНИИОЭНГ. М. 2000.

17. Кушнаренко С.Г. Есть такой клуб "Вездеход". "Строительство трубопроводов", №2,1989

18. Липович А.Л. Пути снижения неравномерности нагружения трубоукладчиков в изоляционно-укладочной колонне. "Механизация строительства" № 1. М. 1969.

19. Материалы для разработки организации строительства магистральных трубопроводов в различных природно-климатических условиях. ВНИИСТ. М. 1968.

20. Обобщение- отечественного и зарубежного опыта по газификации населенных пунктов в сельской местности. КИИЦ "Нефтегазстройинформреклама". М. 1991.

21. Петров И.П., Камерштейн А.Г., Долгов В.К. Расчет напорных стальных трубопроводов на прочность. Госстрой, М. 1955.

22. Пособие по технологии и организации сооружения трубопроводов систем газоснабжения. ВНИИСТ. М. 1991.

23. Ращепкин К.Е. Вопросы технического обслуживания и ремонта магистральных нефте- и продуктопроводов. Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук. МИНХ и ГП им. И.М. Губкина. М.1970.

24. Савенко В.А. Комплексная механизация сооружения магистральных трубопроводов. "Недра", М. 1981.

25. Савченко Л.Е., Кушнаренко С.Г. Некоторые вопросы исследования устойчивости функционирования строительно-монтажных организаций. "Нефтепромысловое дело" №7-8. ВНИИОЭНГ. М, 1998.

26. Свод правил. СП 42-101-96. Проектирование и строительство газопроводов из полиэтиленовых труб диаметром до 300 мм, АО "ВНИИСТ", АО "ГипроНИИгаз", М. 1996

27. Семин Е.Л. Перевозка труб в сложных дорожных условиях. Научн-техн. обзор, вып.5. Информнефтегазстрой. М. 1982

28. Степанов К.В. Исследование динамических характеристик магистральных трубопроводов при строительстве. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук, (МИНХ и ГП им. И.М. Губкина) М. 1970.

29. Строительные нормы и правила. СНиП 2.01.01-82 Строительная климатология и геофизика. 1982.

30. Строительные нормы и правила. СНиП 2.04.08-87* Газоснабжение. ЦИТП Госстроя СССР, М. 1987.

31. Строительные нормы и правила. СНиП 3.05.02-88* Газоснабжение. ЦИТП Госстроя СССР, М. 1987

32. Технология укладки подземных трубопроводов.