Геоэкологические проблемы трубопроводного транспорта (стр. 2 из 8)

1) по назначению - на нефтепроводы, газопроводы, нефтегазопроводы, нефтегазоводопроводы и водопроводы;

2) по напору - на напорные и безнапорные;

3) по рабочему давлению - на трубопроводы высокого (6,4 МПа и выше), среднего (1,6 МПа) и низкого (0,6 МПа) давления;

4) по способу прокладки - на подземные, полуподземные, надземные, наземные и подводные;

5) по функции - на выкидные линии, идущие от устьев скважин до групповой замерной установки; нефтяные, газовые, водяные и нефтегазоводяные сборы с коллектора; товарные нефтепроводы;

6) по гидравлической схеме работы – простые трубопроводы, без ответвлений и сложные с ответвлениями к которым относятся также замкнутые (кольцевые) трубопроводы [3;7].

Все перечисленные трубопроводы по напору делятся на трубопроводы с полным заполнением трубы жидкостью и трубопроводы неполным заполнением трубы жидкостью.

Трубопроводы с полным заполнением сечения трубы жидкостью называются напорными, а трубопроводы с неполным заполнением сечения могут быть как напорными, так и безнапорными.

Выкидные линии и нефтесборные коллекторы обычно не полностью заполнены нефтью, т.е. часть сечения выкидных линий или коллектора занята газом, выделившимся или в процессе движения нефти по ним, или увлеченным нефтью из сепараторов в связи с их плохой работой.

В самотечных нефтепроводах нефть движется под действием гравитационных сил, обусловленных разностью вертикальных отметок в начале и в конце нефтепровода. Если при этом в нефтепроводе нефть и газ движутся раздельно, то такой нефтепровод называют свободно-самотечным, или безнапорным, а при отсутствии газовой фазы напорно-самотечным [17].

1.2 Характеристика трубопроводной коммунальнойсистемы

Трубопроводные системы являются основным элементом коммунальных систем, которые во многом формируют основные потребительские требования к ним.Значительная протяженность трубопроводных сетей обусловлена размерами территории России, на которой расположено 3100 городов, поселков, населенных пунктов, имеющих высокую степень благоустройства: 84 % оборудованы централизованным водопроводом, 82 % канализацией, 85 % централизованным теплоснабжением. Системы ЖКХ развивались в сложных послевоенных условиях, при ограниченном финансировании и необходимости быстро обеспечивать коммунальными услугами огромное жилищное строительство. Поэтому из многих видов труб в российских трубопроводных сетях в основном применялись дешевые высокотехнологичные в монтаже стальные трубы.

Жизненный цикл трубопроводных систем включает следующие этапы:

1. Проектирование. Этот цикл наиболее короткий, но самый важный. Именно при проектировании принимаются все основные решения, от правильности которых на 80 % зависит количество и качество трубопроводной системы. На этой стадии анализируют назначение объекта, условия его будущей эксплуатации и в зависимости от этого принимают решение о выборе материала трубопровода. Правильность принятия решений на данной стадии позволит значительно уменьшить строительные и эксплуатационные затраты.

2. Строительство – 0,5–2 года. В этот период на оставшиеся 10–20 % определяется качество трубопровода. Соблюдение всех монтажных правил, правильность технологии монтажа, транспортировки, погрузки, разгрузки, приемки и хранения материала позволит обеспечить длительный и бесперебойный срок службы трубопровода и значительно снизить эксплуатационные расходы.

3. Эксплуатация. Наиболее продолжительный период в жизни трубопроводных систем, сопоставимый со сроком службы здания или населенного пункта (50–100 лет). Именно при эксплуатации выявляются все недостатки проектных решений и монтажа, при значительной величине которых затраты на эксплуатацию достигают критической величины, что напрямую отражается на материальном благосостоянии граждан. Необходимо отметить, что затраты на эксплуатацию систем трубопроводов многократно превышают первоначальные затраты на их монтаж и проектирование (в десятки раз).

4. Утилизация трубопроводов. В современных условиях необходимо учитывать последний этап жизненного цикла – утилизацию, которая должна обеспечивать максимальное возвращение материала в общественное производство и минимальное загрязнение окружающей среды. Требования каждого этапа должны учитываться при оценке трубопроводных систем с соответствующим весовым коэффициентом.

При рассмотрении многочисленных материалов для трубопроводных систем, представленных на российском рынке обычно анализируют качество труб, которые, являются основной, но не единственной составляющей трубопроводных систем.

В общем виде трубопроводная система состоит:

– из собственно трубопровода (его линейная часть с ответвлениями, соединениями, соединительными частями);

– трубопроводной арматуры (запорной, предохранительной и т. д.);

– опорных, компенсирующих, закрепляющих и балластирующих конструкций;

– узлов подключения оборудования (очистных устройств, насосов, гидрантов и т. д.);

– установок защиты металлических элементов от коррозии;

– противопожарных средств;

– защитных сооружений трубопроводов;

– технологических емкостей;

– сооружений службы эксплуатации трубопроводов;

– линий и сооружений технологической связи, средств телемеханики, линий электропередач для питания освещения, дистанционного управления арматурой и установок;

– вдольтрассовых дорог, площадок и подъездов к ним;

– опознавательных и сигнальных знаков, указателей.

При оценке качества и выборе материала трубопроводных систем необходимо учитывать все элементы, которые оказывают значительное влияние на их экономические показатели и надежность.

В общем виде эти требования следующие:

– бесперебойное обеспечение потребителей услугой (подачей необходимого количества воды, тепла, газа, отведение стоков и т. д.) заданного качества, исключающей ущерб и вред здоровью человека;

– безопасность для здоровья и жизни человека и окружающей среды;

– устойчивость к внутреннему давлению, температуре и внешним воздействиям;

– срок службы (долговечность), соизмеримая со сроком службы здания при минимальном количестве капитальных ремонтов;

– коррозионная устойчивость к транспортируемой и внешней среде. Возможность длительной работы в условиях повышенной влажности;

– герметичность во всем диапазоне рабочих давлений;

– ремонтопригодность (возможность осмотра, обслуживания, ремонта, монтажа и демонтажа);

– электро- и пожаробезопасность;

– минимальные затраты на эксплуатацию с наименьшими потерями готового продукта и ущербом;

– минимальные затраты на монтаж.

Для каждой трубопроводной системы (водоснабжение, отопление, теплоснабжение и т. д.) должны быть разработаны конкретные территориальные требования (отраслевые стандарты). При разработке этих требований можно использовать ГОСТ 4.200–78 [19].

1.3Конструктивные схемы линейной части трубопроводов

Магистральные трубопроводы являются сооружениями линейного типа и предназначены, главным образом, для транспортирования газа, нефти и нефтепродуктов, а также воды от мест их добычи (нефть и газ), получения (нефтепродукты), водозабора (вода) к местам потребления. Протяженность отдельных магистральных трубопроводов может составлять тысячи километров.

Основной составляющей магистрального трубопровода является линейная часть, представляющая непрерывную нить, сваренную из отдельных труб и уложенную вдоль трассы тем или иным способом. Линейная часть (в дальнейшем будем называть ее трубопроводом) прокладывается в самых разнообразных топографических, геологических, гидрогеологических и климатических условиях. Наряду с участками, сложенными грунтами, обладающими большой несущей способностью, вдоль трассы часто встречаются участки с грунтами малой несущей способности, а также болотистые участки, участки многолетнемерзлых грунтов и др. Наличие их осложняет как процесс строительства трубопровода, так и его работу в период эксплуатации.

Кроме того, магистральные трубопроводы пересекают значительное количество естественных и искусственных препятствий (реки, озера, железные и шоссейные дороги), требующих соответствующих конструктивных решений, обеспечивающих как надежную работу трубопровода, так и беспрепятственную эксплуатацию пересекаемых искусственных сооружений по их прямому назначению.

В настоящее время при сооружении магистральных трубопроводов применяют различные конструктивные схемы укладки линейной части трубопроводов. Основными из них являются: подземная, полуподземная, наземная и надземная.

Подземная схема укладки является наиболее распространенной. По этой схеме обычно сооружается большая часть любого магистрального трубопровода. При подземной схеме (рис. 1. а) отметка верхней образующей трубы располагается ниже отметки дневной поверхности грунта на высоту засыпки. Высота засыпки определяется в зависимости от района, по которому проходит трасса трубопровода, но должна быть не меньше, чем предусмотрено строительными нормами и правилами или техническими условиями. Увеличение высоты засыпки на отдельных участках может быть обусловлено необходимостью обеспечения упругого радиуса изгиба трубы для конкретного рельефа местности, теплотехническими требованиями, а иногда необходимостью использования минерального грунта как балластировки для удержания труб от всплытия на обводненных участках.

Рис. 1. Конструктивные схемы укладки магистральных трубопроводов:

а—подземная;б—полуподземная; в—наземная;г—надземная

Полуподземная схема укладки (рис. 1. б) предусматриваетсооружение трубопровода, при которой нижняя образующая трубы расположена ниже, а верхняя выше дневной поверхности грунта. Глубина траншеи и высота обвалования трубы определяются в зависимости от гидрогеологических характеристик грунтов основания-, естественного откоса грунтов обвалования, условий организации поверхностного водостока и водоотведения, атакже необходимостью уменьшения или полного устранения балластировки трубопровода.