CC BY
31ТРУБОПРОВОДЫ
Н.А. Ветютнев, аспирант РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина; e-mail: vetutnev_don@mail.ru
ОСОБЕННОСТИ РАСЧЕТА ПАРАМЕТРОВ ТРУБОПРОВОДА, ПРОКЛАДЫВАЕМОГО МЕТОДОМ НАКЛОННО-НАПРАВЛЕННОГО БУРЕНИЯ
В отличие от традиционных методов строительства переходов трубопроводов метод наклонно-направленного бурения (ННБ) вносит свои особенности в расчеты при выборе толщины стенки, класса прочности стали, радиуса естественного (допустимого) изгиба протаскиваемого трубопровода.
В настоящее время длины строящихся переходов трубопроводов методом ННБ имеют значительную величину (до 2,5 км), а геологические условия строительства на территории Российской Федерации представлены от благоприятных (для ННБ) глин Астраханской области до труднопроходимых песчаных плывунов Тюменской области и плотных песчаников Дальнего Востока. Вследствие чего в процессе строительства подобных переходов в стенке протаскиваемой трубы могут возникнуть строительные напряжения (растягивающие, сжимающие, изгибающие), значительно превышающие напряжения от будущих эксплуатационных нагрузок (рабочее давление, температурный перепад и т.д.). Для определения нагрузок и напряжений, возникающих в теле трубы при протаскивании, в настоящее время применяются в основном две методики:
• согласно СП 42-101-2003 «Общие положения по проектированию и строительству газораспределительных систем из металлических и полиэтиленовых труб» [1];
• согласно Руководству по техническому проектированию Комитета трубопроводных исследований Американской газовой ассоциации - «Прокладка трубопроводов методом горизонтально-направленного бурения» [2,3]. Наиболее приближенные к практиче-
ским данным величины нагрузок дает расчет по алгоритму Комитета трубопроводных исследований Американской газовой ассоциации, но также имеет ряд недочетов.
Согласно действующей на территории Российской Федерации нормативно-технической документации для строительства перехода должна применяться буровая установка, обеспечивающая тяговое усилие с коэффициентом запаса по тяговому усилию равным 1,5 - 2,0 [4,5].
Это приводит к тому, что на этапе расчета параметров трубопровода (толщины стенки, класса прочности стали) по строительным нагрузкам используется величина в 1,5 - 2,0 раза меньше той, которая в реальных условиях строительства может быть приложена к дюкеру при протаскивании в случае возникновения внештатных ситуаций (прихват дюкера, обвал стенок скважины и т.д.). Таким образом,задача определения параметров трубопровода сводится к комплексной циклической задаче. Решение комплексной задачи определения параметров трубопровода целесообразно проводить с использованием ЭВМ по алгоритму, блок - схема которого представлена на рисунке 1, где:
D - диаметр трубопровода; Р - рабочее давление;
1й - категория трубопровода;
S - сейсмическая активностьтеррито-
рии;
Кг - коррозионная агрессивность продукта;
dT - температурный перепад; L - длина скважины ННБ; Эг - диаметр скважины (диаметр конечного расширения); Н - перепад высот по скважине; R - радиус криволинейных участков скважины (не менее радиуса естественного изгиба трубопровода, рассчитанного по эксплуатационным нагрузкам);
G - характеристики грунтов по скважине (физико-механические характеристики грунтов);
Ro - плотность бурового раствора в скважине (представленного смесью разработанной породы и глинистым раствором);
Ттах, Мтах - тяговое усилие и крутящий момент буровой установки; Тк (к=1..2) - расчетная (промежуточная) толщина стенки трубы; 11к (к=1..2) - расчетный (промежуточный) допустимый радиус изгиба трубы;
Кк (к=1..2) - расчетный (промежуточный) класс прочности стали; Т, II, К - окончательные толщина стенки, допустимый радиус изгиба, класс прочности стали соответственно.
48 \\ ТЕРРИТОРИЯ НЕФТЕГАЗ \\
\\ № 4 \\ апрель \ 2010
\\ ТЕРРИТОРИЯ НЕФТЕГАЗ \\
№ 4 \\ апрель \ 2010
результат расчета по данному алгоритму позволяет:
• в случае превышения расчетных напряжений по строительным нагрузкам над расчетными напряжениями по эксплуатационным нагрузкам принять окончательные значения больших величин для выбора параметров трубопровода, а затем получить искомые характеристики применяемой для строительства трубы;
• постановка обратной задачи дает возможность, зная параметры трубопровода, определить допустимые геометрические параметры скважины ННБ в заданных геологических условиях;
• значительно снизить вероятность возникновения аварии (риска) при строительстве перехода методом ННБ, связанной с повреждением основного металла трубопровода при протаскивании.
Рис. 1. Блок - схема алгоритма расчета
Литература:
1. 1. СП 42-101-2003.0бщие положения по проектированию и строительству газораспределительных систем из металлических и полиэтиленовых труб, ЗАО «Полимергаз», Москва, 2003.
2. Руководство по техническому проектированию «Прокладка трубопроводов методом горизонтально-направленного бурения», J.D. Hair & Associates, Inc., Louis J. Capizzioly & Associates, Inc., Stress Engineering services, Inc., 1995.
3. «Horizontal Directional Drilling. Utility and pipeline applications» McGraw-Hill Companies, Inc., David A. Willoughby, ISBN 0-07-145473-X, 2005.
4. ВН. Строительство подводных переходов газопроводов способом направленного бурения, ОАО «Газпром», 1998.
5. РД 91.040.00-КТН-308-09. Строительство подводных переходов нефтепроводов способом наклонно-направленного бурения, ОАО «АК Транснефть», 2009.
Электроприводы ЭВИМТА для задвижек Ду 50 -1200 мм Пневмоприводы ПСДС для шаровых кранов Ду 300 -1000 мм
Монтажные, пусконаладочные, ремонтные работы
на объектах нефтегазового комплекса
450059, г. Уфа, ул. Р. Зорге, 35 тел./факс: (347) 223-74-15, 223-74-17 e-mail: armgarant@ufamail.ru www.armgarant.ru
