автореферат диссертации по разработке полезных ископаемых, 05.15.13, диссертация на тему:Разработка технологических и организационных схем капитального ремонта линейной части магистральных нефтепроводов в условиях пустынь Йеменской Республики

РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ НЕФТИ И ГАЗА имени. И.М. ГУБКИНА.

С АИФ РИФАТ АБДУЛЬ-ХАДЖ

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ И ОРГАНИЗАЦИОННЫХ СХЕМ КАПИТАЛЬНОГО РЕМОНТА ЛИНЕЙНОЙ ЧАСТИ МАГИСТРАЛЬНЫХ НЕФТЕПРОВОДОВ В УСЛОВИЯХ ПУСТЫНЬ

ЙЕМЕНСКОЙ РЕСПУБЛИКИ

Специальность 05.15.13. «Строительство и эксплуатация нефтегазопроводов, баз и хранилищ» Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук

На правах рукописи УДК.622.692.4.004.67.

Научный руководитель

кандидат технических наук доцент КУРЕПИНБ.Н.

Москва 1999г.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ....................................................................4

ГЛАВА I. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ НЕФТЕПРО-ВОДНОГО ТРАНСПОРТА В ЙЕМЕНЕ (МАРИБ-АЛЬ-

ХУДАЙДА)...................................................................7

1.1 .Конструктивные решения магистральных

нефтепроводов...................................................7

1,2.Состаяние изоляционного покрытия и металла труб, эксплуатируемых нефтепроводов...............20

ВЫВОДЫ......................................................................27

ГЛАВА И. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА КАПИТАЛЬНОГО РЕМОНТА ЛИНЕЙНОЙ ЧАСТИ МАГИСТРАЛЬНЫХ НЕФТЕПРОВОДОВ................................................29

2Л.Основные положения и требования к технологическому процессу механизированного ремонта магистральных нефтепроводов....................29

2.2.Современное состояние исследований в области капитального ремонта линейной части магистральных нефтепроводов.................................39

ВЫВОДЫ......................................................................59

ГЛАВА III. РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СХЕМ КАПИТАЛЬНОГО РЕМОНТА ЛИНЕЙНОЙ ЧАСТИ МАГИСТРАЛЬНЫХ НЕФТЕПРОВОДОВ ПРИМЕНИТЕЛЬНО

К УСЛОВИЯМ ПУСТЫНЬ ЙЕМЕНСКОЙ РЕСПУБЛИКИ. .....61

3.1.Основные параметры формирования надежности эксплуатации линейной части магистральных нефтепроводов.............................................61

3.2.Оптимизация технологических и организация

схем капитального ремонта линейной части магистральных нефтепроводов применительно к использованию в условиях пустынь Йемена............67

3.3.Анализ производства отдельных видов ремонтно-строительных работ на линейной части магистральных нефтепроводов..............................72

3.4.Теоритическое обоснование технологической и организационной схемы вскрытия и подъема нефтепроводов методом непрерывного выдергивания из траншей.....................................80

ВЫВОДЫ......................................................................99

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ..........................................................100

ЛИТЕРАТУРА...............................................................102

ВВЕДЕНИЕ.

В настоящее время основное направление ускоренного социально экономического развития республики Йемена связано с крутым поворотом к интенсификации производства, первоочередным использованием качественных факторов экономического роста.

За последние годы добыча нефти в стране возросла почти в пять раз. В дальнейшем также намечается тенденция увеличения добычи нефти и газа.

Общая протяженность магистральных трубопроводов в стране более 5000 км, которые работают в различных природно-климатических условиях, в основном в условиях пустынь. В процессе непрерывной эксплуатации трубопроводы подвергаются физическому износу, что, в конечном счете, приводит к отказам, наносящим большой ущерб народному хозяйству. По этому чрезвычайно важно обеспечить надежную эксплуатацию трубопроводов.

Надежная работа линейной части магистральных нефтепроводов зависит от правильной технической эксплуатации и своевременного производства ремонтно-строительных работ.

Вопросы планирования, организации и технологии производства ремонтно-строительных работ на линейной части магистральных нефтепроводов имеют большое значение и требуют широкого освещения. Это объясняется все возрастающим объемом капитального ремонта нефтепроводов.

За последние годы требования по надежности к инженерным сооружениям и техническим объектам трубопроводных систем существенно возросли из-за увеличения диаметра и протяженности ЛЧМН, повышения внутреннего рабочего давления, необходимо-

сти прокладки и эксплуатации нефтепроводов в сложных природно-климатических условиях с учетом предотвращения негативных воздействий на окружающую среду.

Основными производственными единицами при выполнении ремонта на ЛЧМН являются передвижные механизированные колонны.

Если развитие и совершенствование строительства трубопроводов является первым направлением в решении важнейшей проблемы транспорта нефти, газа и нефтепродуктов, то правильная техническая эксплуатация и капитальный ремонт обеспечивают долголетнее сохранение трубопроводов в эксплуатационном состоянии.

Объемы работы по капитальному ремонту магистральных нефтепроводов в основном определяются их конструктивными решениями, природно - климатическими условиями и сроком эксплуатации в установленном технологическом режиме.

Правильная техническая эксплуатация и качественный капитальный ремонт обеспечивают долголетнюю сохранность нефтепроводов в эксплуатационном состоянии, что является важнейшей народнохозяйственной задачей.

Так, магистральный нефтепровод, проложенный в Йемене в 1986 г и имеющий срок эксплуатации до 2006 г (20 лет), находится под действием высокой коррозионности грунтов, на некоторых участках нефтепровода изоляция начала выходить из строя через 2-5 лет.

Настоящее исследование обобщает опыт научных исследований и производства капитального ремонта ЛЧМН в условиях пустынь Йеменской Республики.

Выбор рационального метода ремонта нефтепровода позволяет значительно уменьшить затраты на ремонтные работы и снизить ущерб от простоя нефтепровода.

Проведение ремонтных работ на ЛЧМН в сложных климатических условиях Йемена сопряжено с большими трудностями и материальными затратами. Аварии, возникающие на магистральных нефтепроводах, приводят к существенным народнохозяйственным убыткам, связанным с потерями нефти и прекращением перекачки, что, в свою очередь, ведет к остановке промыслов, к срыву поставок нефтепродуктов потребителям и попаданию большого количества ядовитой и огнеопасной нефти в реки и водоемы, заражающей окружающую местность и грозящей гибелью растений и животных.

Глава I. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ НЕФТЕПРО-

ВОДНОГО ТРАНСПОРТА.

1.1. Конструктивные решения магистральных нефтепроводов.

Открытие нефтяных месторождений Йеменской Республики обусловило рост сети нефтепроводов. Наиболее интенсивно трубопроводный транспорт стал развиваться в последние годы. Протяженность составила более 5000 километров, а диаметр достиг 720 мм.

Нефтепровод (Мариб - Аль-Худаида) предназначен для перекачки нефти от промысла, находящегося вблизи города Мариба на северо-востоке, к морскому порту Аль-Худаида на юго-западе, в котором в качестве резервуарного парка установлен танкер.

Трасса нефтепровода проходит по территории Йемена с северо-востока на юго-запад. Главная станция находится около города Мариба. Нефтепровод проходит по пустыне, полупустыне и сельскохозяйственным угодьям. Почва на этом участке нефтепровода состоит из глины и песка до Хуллан-Аннис (150 км), где грунт в основном состоит из песка. В районе Хуллан-Аннис трасса проходит в горных условиях на высоте до 2600 м с крутизной до 5 - 75°. Разность высотных отметок начала и конца нефтепровода равна 2000 м.

Магистральные нефтепроводы, проложенные в Йемене в частности, работают в неблагоприятных природно-климатических, инженерно-геологических и гидрогеологических условиях.

Интенсивное строительство и эксплуатация инженерных сооружений на слабых грунтах (например, в городе Дамара) позволили накопить обширный эмпирический материал и множество

разнородных факторов, свидетельствующих о значительном взаимном влиянии природной среды и системы нефтепроводов. Окружающая среда и сооружения выступают как подсистемы единой геотехнической системы. «Разбаланс» во взаимодействии этих подсистем нередко является первопричиной появления критических ситуаций. Поэтому всестороннее рассмотрение данного вопроса не только представляет чисто научный или познавательный интерес, но и имеет важное народнохозяйственное значение.

В географическом отношении нефтедобывающие районы (восток Йемена) и трассы проложенных нефтепроводов приурочены к так называемой театной зоне, которая характеризуется резко континентальным климатом - жарким летом до +48°С и холодным зимой до -10°С.

Основным звеном магистрального нефтепровода является его лйнейная часть, состоящая из: собственно нефтепровода с ответвлениями и лупингами, запорной арматуры, переходов через естественные и искусственные препятствия, сооружений линейной службы эксплуатации, постоянных вдоль трассовых дорог и подъездов к ним, установок электрохимической защиты и других объектов.

Линейная часть магистральных нефтепроводов может сооружаться по двум принципиально разным конструктивным схемам: подземной и наземной. Наиболее распространенной схемой прокладки нефтепровода является подземная схема (например, нефтепровод Мариб - Аль-Худаида).

На магистральный нефтепровод действуют многочисленные нагрузки, это очень сложная и разнообразная система, кроме того, нефтепровод является сооружением очень протяженным в про-

странстве и достаточно долго функционирующим во времени. На отдельные участки ЛЧМН воздействуют разные нагрузки, и расчет их усложняется тем, что обычно необходимо учитывать так или иначе силовое воздействие одного участка на другой, ибо все они взаимосвязаны в единое целое магистральный нефтепровод.

Разработка прогрессивной технологии капитального ремонта невозможна без учета специфики сооружения нефтепровода, формируемой в условиях строительства, его конструктивной схемы.

При сооружении ЛЧМН в условиях пустынь с учетом ее мощности и протяженности определяют конструктивную схему прокладки; в зависимости от перечисленных факторов применяются подземная и надземная схемы укладки. Предотвращение смещения подземного нефтепровода достигается за счет утяжеления нефтепровода грузами, сплошным бетонированием или применением анкерных устройств.

На территории Йеменской Республики существует лишь три вида специфических природно-климатических условий, где проходит линейная часть нефтепроводов - пустыни, полупустыни и горные районы, влияние которых на процесс строительства ЛЧМН рекомендовано учитывать.

Дело заключается в том, что Йеменский.регион представляет собой не сочетание пустынь и полупустынь, а комплекс природно-климатических и региональных условий.

о

На самом деле большую часть территории Йемена занимают пустыни и полупустыни. Климат этого района в целом резко континентальный: резкие колебания суточной и годовой температуры воздуха и грунтов, незначительное количество осадков, высокая испаряемость влаги, низкая относительная влажность воздуха.

Кроме того, районы пустынь и полупустынь характеризуются исключительной бедностью растительного покрова, высоким содержанием солей в поверхностных и нижележащих слоях грунтов. Основная характеристика пустынь, полупустынь и гор приведена в таблице 1.1.

Здесь представляется необходимым детально рассмотреть все условия с точки зрения того, как с их учетом прокладывались и прокладываются магистральные нефтепроводы и каким образом это отражается на выполнении работ по их капитальному ремонту.

Пустыни Йемена применительно к строительству и капитальному ремонту магистральных нефтепроводов, исходя из практического опыта их строительства в этом регионе, предлагается подразделить на три типа (вместо существующего неопределенного общего понятия «пустыни»),

1. Пустыни песчано-холмистые и равнины солончаковые (та-кыры, соры).

Здесь магистральные нефтепроводы проложены преимущественно подземно (за исключением некоторых участков в насыпях и на опорах); изоляционное покрытие - весьма усиленного, а в более поздние годы усиленного типа.

Работу по капитальному ремонту нефтепроводов нами рекомендуется выполнять только в сухое время года, так как выпадение даже незначительных осадков, особенно в весенние сезоны, делает солончаки (такыры, соры) непроходимыми для строительных (ремонтно-строительных) машин прежде всего такой техники как бульдозеры, экскаваторы, трубоукладчики и т. д. Рекомендуется при этом применение первой обобщенной технологической схемы - когда производится замена изоляции с предварительным ре-

монтом трубы и второй обобщенной технологической схемы только с заменой изоляционного покрытия (переизоляции).

2. Пустыни песчаные барханные (подвижно-грядовые, ячеистые, грядово-ячеистые).

На участке магистральных нефтепроводов Йемена, пересекающих такой тип пустынь, нефтепроводы конструктивно проложены практически по трем вариантам:

а) полоса строительства была спланирована на всю ширину -при высоте отдельных барханов до 15 м - вырыта траншея (главным образом бульдозерами «в лоток») и уложен нефтепровод с засыпкой до поверхности исходного рельефа.

После прокладки нефтепровода потребовалось закрепление оказалось закрепление песков (пустынными растениями, водно-битумной эмульсией и др.).

б) после строительства планируются с учетом свободного изгиба нитки нефтепровода, затем разрабатывается траншея, в нее укладывается нефтепровод и засыпается.

в) после строительства планируется на минимальную ширину, обеспечивающую рытье траншеи и проход .сварочно-монтажных бригад и изоляционно-укладочных колонн с учетом минимальной ширины траншеи по верху. Планировка проводится до подошвы барханов, объем земляных работ даже при средней высоте барханов за 8-9 м исключительно велик. Этот вариант при небольшой протяженности участков был применен на строительстве.

3. Пустыни каменистые.

Нефтепроводы здесь проложены частью в разборной скале, частью в каменистом грунте - смеси разборной скалы с «пухля-

ком», из которого потом была устроена «подушка» и присыпка нефтепровода.

Работу по капитальному ремонту в пустынях этого типа рекомендуем выполнять весной, в начале лета и в начале осени: в эти сезоны практически прекращаются южные ветры от океана, не бывает пыльных бурь, температура воздуха приемлема для работы человека и механизмов.

В пустынях этого типа рекомендуется применять первую обобщенную технологическую схему производства ремонтных работ ( ремонт трубы с заменой изоляционного покрытия).

Полупустыни Йемена.

Йемен по анализируемым характеристикам тесно примыкает к пустыням песчаным холмистым и равнинным солончаковым. Наряду с этим, они характеризуются более высокой засоленностью грунтов. Нефтепроводы, проходящие по полупустыням, проложены, за исключением незначительных по протяженности 7-9 участков, подземно.

Работы по капитальному ремонту нефтепроводов рекомендуется выполнять в сухое время года.

На участках нефтепроводов, проложенных в насыпи на солончаках, рекомендуется выполнять ремонтные работы с использованием первой или второй обобщенных технологических схем, а на прочих участках - с использованием четвертой схемы.

Степи (богара). Для этого типа рекомендуется выполнение капитального ремонта нефтепроводов, проложенных в Йеменских степях, производить в периоды, когда сельскохозяйственные работы на них не производятся: на орошаемых и поливных землях - в

межполивные периоды, на богарных землях - непосредственно после уборки урожая.

Рекомендуется применение первой и второй обобщенных технологических схем производства работ по капитальному ремонту магистральных нефтепроводов, соответственно при ремонте трубы и замене изоляционного покрытия и только при замене изоляционного покрытия.

Горы. В Йеменской республике имеются несколько участков магистральных нефтепроводов, проложенных в горных условиях. Работы по капитальному ремонту нефтепроводов, проложенных на этих участках, рекомендуется выполнять только в летнее время по первой или четвертой обобщенным технологическим схемам.

Таблица 1.1

Характеристика Пустыни Полупустыни Горы

Температура воздуха max, С0 min, С° 50 -5 45 -2 30 -10

Осадки, мм 80 - 90 150 - 230 90-80

Относительная влажность воздуха, % 6-10 25 - 40 10-20

Транспортная сеть Отсутствует Тоже Отсутствует

Наличие скальных грунтов Отсутствует Отсутствует Разборная скала

Американская нес )тяная компания «Hont Oil Company» за-

вершила строительство нефтепровода в 1986г. протяженностью 450 км, диаметром 666мм. соединившего месторождения «Алив и Асад-Алькамел» с портом Аль-Худаида.

В соответствии с проектом для сооружения нефтепровода использовались трубы (марка стали Х60 с толщиной стенки 9 и 12 мм), изготовленные в США. Трубы со стенкой 12 мм применялись при строительстве переходов нефтепроводов через каналы и автомобильные дороги.

Определенные трудности были связаны с временным отводом земель под строительную полосу, поскольку это касалось интересов нескольких сотен мелких землев