Главная » 2014 » Июль » 18 » Скачать Изменение высотного положения газопровода при переменной обводнённости грунта в траншее. Вагнер, Виктор Владиславович бесплатно
0:23 AM
Скачать Изменение высотного положения газопровода при переменной обводнённости грунта в траншее. Вагнер, Виктор Владиславович бесплатно
Изменение высотного положения газопровода при переменной обводнённости грунта в траншее
Диссертация
Автор: Вагнер, Виктор Владиславович
Название: Изменение высотного положения газопровода при переменной обводнённости грунта в траншее
Справка: Вагнер, Виктор Владиславович. Изменение высотного положения газопровода при переменной обводнённости грунта в траншее : диссертация кандидата технических наук : 25.00.19 / Вагнер Виктор Владиславович; [Место защиты: Тюмен. гос. нефтегаз. ун-т] Тюмень, 2008 119 c. : 61 08-5/1205
Объем: 119 стр.
Информация: Тюмень, 2008
Содержание:
Введение
Раздел 1 Современные методы расчёта устойчивости подземных трубопроводов, эксплуатируемых в сложных условиях
11 Расчетные модели силового взаимодействия подземного трубопровода с грунтом и особенности процесса аркообразования
12 Классификация нагрузок и их воздействий на подземный магистральный газопровод
13 Анализ аварийных ситуаций на магистральных газопроводах, связанных с формированием арки или арочного выброса выброса
Выводы по разделу 1
Раздел 2 Расчетные модели силового взаимодействия талого грунта с действующим подземным газопроводом
21 Физико-механические характеристики талых грунтов
22 Сопротивление талого грунта продольным перемещениям подземного трубопровода
23 Касательное сопротивление грунта продольным перемещениям трубопровода с учетом вибронагружения его стенки
24 Сопротивление талого грунта поперечным перемещениям элементарного участка трубопровода
Выводы по разделу 2
Раздел 3 Определение продольных перемещений подземного трубопровода в область аркообразования
31 Аппроксимация зависимостей сопротивления грунта продольным и поперечным перемещением трубы
32 Определение продольной силы и продольных перемещений подземного трубопровода при пуске его в эксплуатацию
33 Определение продольных перемещений подземного газопровода в область аркообразования без учёта переменного обводнения примыкающего участка
34 Расчёт продольных перемещений с учётом переменного обводнения примыкающего участка
Выводы по разделу 3
Раздел 4 Определение конфигурации арки и уровня напряжённо-деформированного состояния стенки газопровода на участке аркообразования
41 Условия образования арки на потенциально опасном участке трассы газопровода
42 Определение геометрии арки без учёта изгиба трубопровода на примыкающем участке
43 Определение упругой линии газопровода с учётом продольных и поперечных перемещений на примыкающем участке
44 Расчёт напряжённо-деформированного состояния стенки газопровода на всей длине аркообразования
Выводы по разделу 4
Введение:
Трубопроводный транспорт является важнейшей составляющей топливно-энергетического комплекса страны. Месторождения нефти и газа в России расположены гораздо дальше от потребителей, чем в любой другой стране мира. Поэтому эффективность функционирования нефтяной и газовой промышленности во многом зависит от надежной и безопасной работы трубопроводных систем и снижения затрат на транспорт нефти и газа.
Несмотря на то, что проблема надежности магистральных нефтегазопроводов постоянно находится в центре внимания руководителей подразделений и служб нефтегазовой отрасли, на нефтегазопроводах России ежегодно происходит более 40 тысяч отказов и аварий, при этом потери составляют более 3% от полного объема добычи нефти и газа.
Одним из основных факторов, определяющих эксплуатационную надежность подземных газопроводов, является их взаимодействие с окружающими грунтами. Воздействие со стороны грунта может быть осуществлено силовым, тепловым, влажностным, химическим, коррозионным, биологическим и другими способами. В свою очередь, газопровод влияет на окружающий грунт как через постоянно действующие нагрузки (вес трубы, её давление на грунт и т.д.), так и переменные, обусловленные изменением температуры и давления перекачиваемого продукта по длине трассы. Пульсации давления и расхода газа на выходе нагнетательных установок приводят к появлению динамических нагрузок в стенке трубы, которые в дальнейшем поддерживаются на определённом уровне вследствие турбулентного течения газа.
Сложные инженерно-геологические и эксплуатационные условия магистральных газопроводов (МГ) Западной Сибири - участки с вечно мерзлыми грунтами, обширная зона болот и слабых грунтов, значительные температурные перепады в течение года - значительно усложняют постановку и решение задач по обеспечению продольной устойчивости МГ.
Обеспечение продольной устойчивости МГ, проложенных на заболоченных и обводненных территориях, в районах со слабонесущими и малосвязными грунтами, - является одной из важных задач их эксплуатации. От сохранения проектного положения МГ в значительной мере зависит эксплуатационная надежность его работы.
Анализ существующего состояния МГ ООО «Газпром трансгаз Сургут» показал, что общая протяженность участков МГ "Уренгой-Сургут-Челябинск" (I и II нитка), находящихся в непроектном положении, составляет около 9% от длины всей трассы. Более половины непроектных положений участков МГ сопровождаются выходом на дневную поверхность в виде пространственных арок. Под аркой в дальнейшем будет пониматься изменение проектного положения (высотного или планового) газопровода, сравнимого с его диаметром. При больших перемещениях арка классифицируется как арочный выброс.
Нормативными документами эксплуатация участков МГ в непроектном положении не допускается, тем не менее, использование таких участков продолжается, что объясняется как ограниченными возможностями ремонтных служб, так и отсутствием эффективных способов восстановления проектного положения газопровода. Некоторые арки продолжают трансформироваться, что сопровождается увеличением изгибных напряжений в стенке трубы и может привести к исчерпанию несущей способности МГ.
Таким образом, возникает необходимость комплексного изучения процессов возникновения и трансформации арок различного пространственного положения с определением их напряжённо-деформированного состояния (НДС). На основе решения поставленной задачи могут быть разработаны научно-обоснованные рекомендации для проведения мониторинга, вида и очерёдности ремонтно-восстановительных работ на указанных участках трассы.
Одним из важнейших факторов, влияющих на процесс образования арок, является влажность грунтов, резко возрастающая в период весенних паводковых явлений. Увеличение влажности на потенциально опасных участках трассы приводит к уменьшению сопротивления грунта пространственным перемещениям трубы (в первую очередь поперечным), увеличивая тем самым вероятность возникновения арок на этих участках.
Актуальность работы.
Эксплуатационная надёжность подземных газопроводов в значительной мере определяется уровнем напряжённо-деформированного состояния стенки трубы; В свою очередь, напряжённое состояние рассчитывается на основе известного проектного положения газопровода, которое может измениться под влиянием различных факторов и процессов. Выявление этих факторов (в частности, учёт переменной объёмной влажности грунта обратной засыпки в период паводковых явлений) и определение результатов их конечного воздействия на газопровод является сложной и актуальной задачей.
Научная новизна выполненных исследований состоит в том, что впервые:
• получены зависимости сопротивления грунта обратной засыпки продольным и поперечным перемещением трубы с учётом переменной объёмной влажности грунта на всей длине арки;
• на основе предложенных видов распределения сопротивления грунта по длине примыкающего участка получены зависимости для продольного перемещения и продольной силы на этом участке;
• получено уравнение продольно-поперечного изгиба газопровода с учётом переменной продольной силы на примыкающем участке и переменной распределённой поперечной нагрузки на всём участке аркообразования;
• на основе сравнения изменения длины газопровода, рассчитанного геометрическим методом и методом деформаций, определено конечное значение продольной силы на центральном участке арки;
• выявлено влияние переменной влажности грунта обратной засыпки на НДС стенки газопровода на всём участке аркообразования.
Практическая ценность работы заключается в том, что результаты проведённых исследований позволяют прогнозировать отклонение газопровода от проектного положения с учётом климатических и инженерно-геологических условий трассы в период паводковых явлений. Разработанная математическая модель процесса аркообразования позволяет определить НДС стенки трубы на участке с аркой, что может быть положено в основу проведения дальнейших ремонтно-восстановительных работ.
Достоверность полученных результатов обусловлена корректным применением методов механики грунтов, строительной механики, математического и регрессионного анализа, сопоставлением с известными теоретическими и экспериментальными исследованиями других авторов и использованием данных проведённого мониторинга.
Основные положения, выносимые на защиту:
• разработанные модели силового взаимодействия подземного газопровода с грунтом обратной засыпки, имеющего переменную объемную влажность;
• расчётная схема для определения продольного перемещения и продольной силы на примыкающем участке;
• расчётная схема продольно-поперечного изгиба газопровода на всём участке аркообразования;
• определение конечного значения продольной силы в стенке газопровода на участке с аркой;
• особенности формирования НДС стенки газопровода на всей длине аркообразования с учётом переменной влажности обводнения грунта обратной засыпки.
Апробация работы. Основные результаты и научные положения диссертационной работы были доложены на:
• 5-ой региональной научно-практической конференции «Новые технологии — нефтегазовому региону», г. Тюмень, 2006 г.;
• 6-я региональной научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых учёных «Новые технологии — нефтегазовому региону», г. Тюмень, 2006 г.;
• всероссийской научно-практической конференции «Нефть и газ в Западной Сибири», г. Тюмень, 2006 г.;
• научно-технической конференции «Геотехнические и эксплуатационные проблемы нефтегазовой отрасли», г. Тюмень, 2007 г.;
• региональной научно-практической конференции «Проблемы эксплуатации систем транспорта», г. Тюмень, 2007 г.
