Нефтепроводы со сбросами
Нередко для снабжения потребителей, расположенных вдоль трассы, производится отбор перекачиваемой нефти из нефтепровода, иначе говоря, сброс перекачиваемого продукта. Сбросы бывают непрерывные и периодические. Непрерывный сброс может быть организован, например, для снабжения нефтью нефтеперерабатывающего завода, расположенного вблизи от трассы нефтепровода. Периодические сбросы обычно бывают на продуктопроводах, например, для пополнения запасов близлежащих нефтебаз.
Технологический расчет нефтепровода с непрерывными сбросами можно вести по участкам, разграниченным пунктами сбросов.
При незначительных сбросах нефтепровод рассчитывается без их учета. Но следует иметь в виду, что при периодических сбросах изменяется технологический режим перекачки – обычно это ведет к необходимости регулирования работы насосных станций.
Рассмотрим режим работы нефтепровода при периодических сбросах.
Участок нефтепровода от начальной точки до пункта сброса будем называть левым, а от пункта сброса до конечной или перевальной точки – правым.
При сбросе количество нефти, поступающей в правый участок (за пунктом сброса), уменьшается. Перекачивающие станции, расположенные на правом участке, начнут «высасывать» нефть из левой части трубопровода, что приведет к возрастанию расхода на левом участке.
Подпоры на всех промежуточных станциях уменьшатся. Очевидно, что наименьшее значения подпора будет на перекачивающей станции, где размещен пункт сброса, то есть на c-й ПС (рис. 1).
Рис. 1. Распределение подпоров и напоров в случае перекачки со сбросом
Определим критические значения расхода QКР и сброса qКР, соответствующие минимальному допустимому подпору на c-й ПС HC=Hmin.
Примем для простоты, что все ПС оборудованы однотипными насосами. Тогда напор, развиваемый магистральными насосами перекачивающей станции, можно определить из выражения
(1)
где a, b – коэффициенты суммарной напорной характеристики магистральных насосов перекачивающей станции:
Для левой части трубопровода уравнение баланса напоров в случае перекачки с критическим сбросом имеет вид:
,(2)
где mП – количество работающих (параллельно) подпорных насосов:
zЛЕВ=zC-zН.
Критический расход при сбросе составит:
. (3)
Уравнение баланса напоров для правой части трубопровода записывается в виде:
(4)
Из (1.97) с учетом (1.96) найдем значение критического сброса
(5)
Если величина сброса превышает qКР, то появляется необходимость повысить подпор на c-й ПС.
Повышение подпора можно обеспечить увеличением гидравлического сопротивления правой части трубопровода (дросселированием), или уменьшением напора перекачивающих станций, находящихся за пунктом сброса.
Преимущества бестраншейных методов прокладки труб
Бестраншейный метод бурения дает возможность производить подземные работы, не вскрывая грунт. Это позволяет исключить необходимость перекрытия дороги, восстановления асфальтового покрытия, нарушения работоспособности существующих коммуникаций, уничтожения деревьев и т.д.
Кроме всего, данный метод прокладки труб имеет следующие преимущества:
- существенное уменьшение материальных затрат;
- сокращение времени прокладки трубопровода;
- уменьшение рабочих для проведения земляных работ;
- минимальное нанесение вреда окружающей среде;
- возможность прокладки трубы в зимнее время года;
- повышение безопасности работы персонала.
Виды бестраншейной прокладки труб.
При необходимости бестраншейной укладки трубы на небольшом участке, таком как, к примеру, прокладка под дорогой, обойтись можно и без применения специального оборудования и машин. Потребуется изготовить лишь цилиндр необходимого диаметра и закрепить к нему наращиваемую штангу. С помощью этой несложной конструкции можно вручную выбирать землю. Но следует учесть, что для этого будет необходимо с обеих сторон дороги предварительно выкопать небольшие котлованы. Когда бестраншейная укладка измеряется в нескольких десятках метров и более, тогда просто необходимо будет применение специальных машин и механизмов.
Существует несколько методов бестраншейной прокладки труб:
- санация;
- прокол;
- продавливание;
- горизонтально-направленное бурение.
Более подробно рассмотрим каждый метод бестраншейной прокладки труб.
Санация относится к бестраншейной прокладке труб путем их замены (старые на новые трубы).
Способы укладки труб
В настоящее время существует несколько различных способов прокладки трубопровода бестраншейным методом. К ним относятся:
- санация;
- продавливание;
- прокол;
- горизонтально-направленное бурение.
Рассмотрим каждую из методик более подробно.
Санация
Данный способ применяется при необходимости замены уже существующей системы коммуникаций. Санация может быть произведена двумя методами:
Технология ремонта трубопровода методом протягивания
Релайнинг позволяется проводить только при наличии технической возможности установки труб меньшего диаметра.
-
- реновация. Данный метод позволяет произвести полную замену труб, причем на трубы, как большего, так и меньшего диаметра. Суть методики заключается в прохождении следующих этапов:
-
- обустройство котлованов (смотровых колодцев) на концах участка, требующего замены;
- подбор труб по диаметру для существующей системы трубопровода;
- введение в котлован (колодец) режущих ножей, которые измельчают старые трубы;
- установка новой системы методом протягивания.
Полная замена отдельного участка трубопровода
При использовании реновации старые трубы не удаляются, а служат в качестве дополнительной защиты для новой системы.
Продавливание
Следующим способом бестраншейной прокладки является продавливание. Данная методика позволяет проложить трубопроводы диаметром до 2000 мм в любой местности: под дорогой, водоемом, зданием и так далее. Технология использования продавливания следующая:
- на концах участка будущей системы выкапываются котлованы, необходимые для выполнения дальнейшей работы;
- в котлованы устанавливаются опорные бетонные основания и специальные приспособления – домкраты;
Установка оборудования для выполнения продавливания
- труба устанавливается на домкрат и при помощи этого приспособления вдавливается в землю в нужном направлении;
- удаление грунта, собирающегося в трубе в ходе выполнения операции, осуществляется при помощи лопат и специализированного пмевмооборудования.
Методика выполнения продавливания
Прокол
Технология прокалывания преимущественно используется при прокладке труб канализации или водоснабжения, диаметр которых не превышает 600 мм. Основным требованием выполнения данного вида работ также является ограничение по максимальной длине трубопровода. Для труб диаметром в 600 мм максимальная длина должна составлять не более 60 м.
Прокол трубы осуществляется в следующем порядке:
- обустраиваются котлованы для выполнения прокола;
- в котлован помещается гидравлический домкрат;
Установка для выполнения прокола грунта
- труба устанавливается в домкрат и на нее надевается металлический наконечник;
Металлический наконечник позволяет увеличить скорость выполнения работ, но снижает точность сооружаемой трассы, так как при столкновении с камнями или иными посторонним предметами наконечник будет немного изменять направление хода.
- труба постепенно вводится домкратом в слой грунта.
Прокладка труб методом прокалывания
Преимуществом данного метола является полное отсутствие скоплений грунта в ходе выполнения прокладки трубопровода, так как земля не вытаскивается на поверхность, а просто уплотняется.
Горизонтально-направленное бурение
Технология горизонтально-направленного бурения (ГНБ) оптимально подходит для прокладки различных коммуникаций в любых условиях. Для выполнения работы потребуется специальная бурильная установка.
Технология прокладки данным способом следующая:
- прокладка скважины для трубопровода, которая выполняется буровой головкой, изготовленной из высокопрочных материалов и оснащенной навигационным блоком для контролирования правильной траектории движения;
- расширение скважины. Вместо буровой головки на установку надевается расширитель, который проходит по проложенной ранее трассе, увеличивая ее диаметр;
- прокладка труб методом протягивания.
Последовательность выполнения работ при бурении
Бурение используется для прокладки трубопроводов диаметром до 1,4 м и неограниченном расстоянии.
Технология выполнения направленного бурения подробно представлена на видео.
Благодаря разнообразию методик бестраншейной прокладки трубопроводов можно подобрать способ, который наиболее подходит для определенных условий и значительно снизить затраты и время на проведение различных коммуникаций.
Стартовый котлован для прокола методом гнб
4.1. Глубину стартового котлована определяют, учитывая расстояние от оси трубопровода до дна шахты. Все зависит от конструкции стыковых соединений и буровой установки.
4.2. На свободных участках стартовый котлован лучше проектировать с прямоугольным очертанием. Тогда, при необходимости, будет возможно увеличить длину монтажных секций трубопровода.
4.3. Основание котлована обязательно нужно планировать соответственно уклону будущей скважины. Нужно, чтобы основание было достаточно прочным, во избежание просадок оборудования. Основание под буровой установкой выполняется из щебня фракции 25-70, толщина которого составляет от 15 до 20 см. Затем выполняется уплотнение основы и укладка дорожных плит. Если котлован короткий, то 2 шт., а если длинный, то 3 либо заливается бетоном.
4.4. При проведении бурения практически всегда есть вероятность подтопления котлована. Поэтому в ходе строительства стартового котлована делается приямок для установки водяного насоса, чтобы откачивать воду. Это позволит постоянно держать дно котлована сухим и способным выдерживать нагрузку. Приямок обычно располагают в передней части котлована с правой стороны. Это место определяется уклоном основания котлована, что позволит отводить воду от выбуренной породы, накапливаемой слева от буровой установки.
Оценка альтернативных вариантов
Помимо метода управляемого прокола существуют и другие варианты устройства коммуникаций в толще грунта без устройства траншей. Иногда альтернатива может оказаться более приемлемой, чем прокол, все зависит от конкретной ситуации.
Горизонтально направленное бурение, которое также называют наклонно-направленным, используется для прокладки напорных и безнапорных трубопроводов. Бурение этим способом выполняется с поверхности земли. Диаметр отверстия следует взять на 30-50% больше, чем размеры труб, которые предполагается в нее уложить.
Отверстие расширяют не сразу, а в несколько этапов. При этом используется бентонитовый раствор, который смешивается с взрыхленным грунтом и облегчает его удаление из ствола. Кроме того, эта рабочая жидкость используется для охлаждения бурового инструмента, а в дальнейшем она образует на стенках шахты слой, который защищает их от разрушения.
Для откачивания отработанного бентонитового раствора используют илосос. После откачки ненужный раствор нужно отвезти на свалку для дальнейшей утилизации. Если работы выполнены правильно, в результате получается чистая скважина с прочными стенками.
Буровые установки для выполнения работ этого типа обладают различными характеристиками, такими как крутящий момент и тяговое усилие. От этого зависит длина труб, которые будут уложены в толще грунта, которая может достигать 1000 метров.
Допустимый диаметр труб – 120 см. Путем горизонтального направленного бурения можно укладывать и металлические, и пластиковые трубы.
Бурение выполняется по предварительно рассчитанной траектории, движение бурового инструмента контролируется с помощью системы локации. Угол забуривания может варьироваться в пределах 26-34 градуса.
Еще один важный показатель при использовании ГНБ – изгиб штанг, который может составлять 6-12 %, это зависит от их типа. Еще одна популярная методика бестраншейной прокладки труб – бурошнековое бурение. Для ее выполнения используют специальную гидравлическую установку, действующую как домкрат.
Сначала делают стартовый и финишный котлованы. Глубина каждого из них должна быть на один метр глубже, чем уровень прокладки трубопровода. В стартовый котлован опускают гидравлическую установку, которая вращает шнек и трубы продавливания. В результате часть грунта удаляется и получается скважина для трубы.
Затем внутрь устанавливают трубы, футляры и т.п. Максимальная длина прокладки обычно составляет всего 100 метров, но диаметр коммуникаций может достигать 172 см, показатели во многом зависят от типа грунта, на котором проводится бурение.
Для контроля над проведением работ во время бурошнекового бурения используют лазер, который обеспечивает правильный угол наклона бура, а также позволяет отслеживать направление бурения с высокой точностью. После того, как шнек достигает финишного котлована, его выводят из получившейся скважины в обратном порядке.
Микротоннелирование – это высокоточный метод бестраншейной прокладки коммуникаций, который выполняется с помощью специального проходческого щита.
Для перемещения устройства используется домкратная станция высокой мощности. Она оказывает воздействие на колонну из ж/б труб, которые присоединены к щиту. Постепенно длина скважины наращивается, поэтому длину колонны увеличивают путем наращивания железобетонных конструкций.
Этот метод также требует предварительной подготовки двух котлованов, расстояние между ними может варьироваться в пределах 50-500 метров. Домкратную установку нужно опустить в стартовый котлован на глубину, которая соответствует уровню прокладки коммуникаций. Если длина скважины превышает 200 метров, обычно используют промежуточную домкратную станцию.
Проходческий щит разрыхляет грунт, который вымывается водой или бентонитовым раствором, поступающим по подводящим линиям. Отработанная жидкость, смешанная с частичками грунта, перемещается в отстойник по отводным линиям. После того, как проходческий щит попадает в финишный котлован, работы можно считать оконченными.
Оборудование разбирают и удаляют. Методом микротоннелирования можно устанавливать не только железобетонные, но и стальные трубы. Для контроля правильности выполнения работ используется навигационная система, состоящая из лазера, мишени и измерительного колеса.
Для длинных участков (более 200 м) эффективной считается электронная лазерная система, снабженная гидростатическим уровнем, который дает точные сведения о глубине прокладки труб независимо от температуры воздуха внутри конструкции.
Монтаж труб методом прокола
Грунты, в которых используют метод прокола трубопроводов, как правило, являются глинистыми и суглинистыми. Такой способ позволяет проводить трубы с сечением до 600 мм. Расстояние, на которое можно проложить конструкцию с помощью этого варианта, доходит до 60 м. В результате такой проводки почва уплотняется вокруг трубы в круговом направлении. Сила, которая необходима для осуществления прокола, равняется показателю от 150 до 3000 кН. Это усилие производится благодаря специальной технике. Наиболее распространён вариант осуществления прокола с помощью гидравлического домкрата.
В большинстве случаев для уменьшения трения и сопротивления в почве на трубу надевают конусообразный наконечник, основание которого выступает примерно на 2 см по отношению к самой трубе. Если трубопровод имеет небольшое сечение, то тогда применение такого наконечника необязательно. В таком случае прокол обеспечивается самой трубой.
Для прокола грунта на трубу надевается специальный наконечник
Скорость прокола, как правило, колеблется от 4 до 6 м/ч. Она зависит от особенностей почвы и оборудования, которое применяется при этом варианте бестраншейной прокладки. В некоторых случаях для увеличения скорости движения трубы используют вибрацию, которая вместе с усилием домкрата позволяет продвигаться через грунт со скоростью от 20 до 40 м/ч.
Помимо этого, есть ещё один вид прокладки труб проколом, который используют в тех случаях, когда почва легко размывается водными потоками. Этот метод называют гидропроколом. Такая прокладка выполняется с помощью потока воды. Направленный поток разрушает почву и образует колодец, в который помещают коммуникацию.
Технологии бестраншейного метода
Сегодня существует несколько технологий, отличающихся по особенностям применения и сложности. Решение о выборе подходящего метода принимается с учетом ситуации, длины, назначения и диаметра трубопровода.
Метод санации
Принцип санации подходит для случаев, когда необходимо менять вышедшие из строя участки канализационной, отопительной или водоснабжающей системы. Она применяется везде, где используются трубы и позволяет избежать подготовки новых каналов. Процесс проходит в два этапа:
- Подготовительный. С двух стороны готовится вход и выход для зацепа новой трубы.
- Санация. Сначала установочная штанга проталкивается до отверстия на выходе. Там к ней крепится режущая головка и фиксируется труба. При обратном движении головка вырезает стенки трубы и производит утрамбовку осколков в грунт, а после затягиваются новые коммуникации.
Преимущество санации в том, что не нужно тратить время на поиски места под канал, нет риска навредить другим коммуникациям, и отсутствует необходимость вскрывать грунт. При этом никакие объекты инфраструктуры не мешают выполнить поставленную задачу. Если это необходимо, в имеющемся канале можно проложить даже большую трубу, а сами работы занимают много меньше времени.
Релайнинг
Эта бестраншейная технология прокладки трубопроводов применяется при замене более старой магистрали на полиэтиленовые (ПНД) системы. Конструктивные особенности таких изделий позволяют осуществлять крепление с помощью сварки. Для этого на рынке предусмотрено множество аппаратов, обеспечивающих выполнение работы.
Алгоритм прокладки следующий:
- Подготовка ям по концам меняемого участка. Глубина определяется с учетом размера техники, глубины размещения трубы или иных факторов.
- Скручивание металлической штанги и ее передача в канал до второго выхода. Для скручивания применяются гидродомкраты.
- Соединение к штанге новой трубы с помощью крепления на конце.
- Постепенная раскрутка штанг и извлечение из ямы после протяжки и разрезания оболочки трубы.
По сути, релайнинг— один из методов санации, подразумевающей реализацию принципа «труба в трубе».
Преимуществом способа является простота, возможность применения в условиях города и минимальный риск повреждения других коммуникаций. Минус в том, что диаметр проходного сечения снижается, но пропускная способность остается на высоком уровне из-за низкого сопротивления ПНД-трубы.
Реновация
Применение такого способа актуально в ситуации, когда прежняя труба имеет небольшие размеры, не соответствующие новым нормам. В таком случае происходит разрушение старого объекта с помощью специального оборудования. После этого в освободившееся пространство проталкиваются новые полимерные трубы. Предварительно в начале и конце участка делается два колодца на расстоянии 150-200 м, а остальная работа ведется через них. К плюсам реновации стоит отнести:
- возможность работы даже в холодное время года;
- увеличение сечения трубы, а, следовательно, пропускной способности;
- прокладка нового кабеля по уже действующему каналу;
- отсутствие риска просадки / обваливания земли;
- не нужны согласования с диаметром старой трубы.
Горизонтально направленное бурение (прокладка ГНБ)
ГНБ прокладка—технология, предусматривающая разработку грунта с помощью специальных устройств и возможностью прокладки трубопроводов диаметром до 172 см на расстояние до 2000 м и больше. Бурение производится одним из двух способов:
- Раздельный. Начала делается шахта, далее извлекается оборудование, и протягивается линия.
- Совместный. Бурение выполняется одновременно с трубопроводом, который постепенно прокладывается в грунте.
Условно ГНБ делится на два этапа. Сначала делается пилотная скважина с применением скошенной буровой головки. Данные о нахождении и угле наклона головной части передаются на специальный монитор. Как только головка выходит к заданной точке, первый этап оканчивается. На следующем шаге скважина расширяется с помощью риммера или специального расширителя
Здесь важно добиться, чтобы диаметр отверстия был на 25-30% больше размера трубы. На последнем шаге происходит протяжка трубопровода, готовится документация и передается заказчику. К плюсам ГНБ бурения стоит отнести высокую точность прокладки, безопасность для окружающей среды и отсутствие риска разрушения ландшафта
При необходимости можно проложить трубы почти под любым объектом без риска его повреждения
К плюсам ГНБ бурения стоит отнести высокую точность прокладки, безопасность для окружающей среды и отсутствие риска разрушения ландшафта. При необходимости можно проложить трубы почти под любым объектом без риска его повреждения.
Преимущества современной технологии
Даже человек, род деятельности которого не связан с прокладкой трубопроводов, без труда может понять все достоинства бестраншейной технологии.
- проходящие вблизи трубопровода коммуникации не подвергаются риску потери работоспособности, в то время, как при рытье траншей неоднократно фиксировались порывы соседствующих сетей.
- необходимость в последующем ремонте асфальта или укладки тротуарной плитки отсутствует.
- сохранность ландшафта, зелёных зон.
- прокладывать и проводить ремонтные работы можно зимой.
- быстрота проведения работ.
- окружающей среде наносится минимальный вред.
- аварийные ситуации практически не возникают.
Бестраншейный способ безопасен, он позволяет сохранить постройки, насаждения, асфальтовое покрытие дорог и тротуаров вблизи проведения работ
Кроме того, бестраншейный ремонт канализационных трубопроводов обладает ещё одним немаловажным преимуществом, заключающимся в отсутствии необходимости проведения специальных земляных подготовительных работ. Например, укладка труб из полиэтилена в траншею выполняется обычно с использованием экскаватора с последующим обустройством на дне амортизирующей подушки, представляющей собою смесь песка с гравием. На завершающей стадии производится обратная засыпка траншеи ветки магистрали, при этом грунт уплотняется и трамбуется. Закрытый способ прокладки коммуникации требует только грамотно составленного проекта работ, продуманного оптимального маршрута без поворотов и изгибов, соблюдения уклона трубопровода и глубины его залегания.
Как произвести прокол своими руками
В бытовых условиях, если необходимо проложить подземный водопровод или газовую линию малого диаметра в дом на небольшое расстояние, можно использовать промышленные техники прохода.
Одним из эффективных видов является гидропрокол отверстия в земле, для проведения следующих работ поступают таким образом:
- Берут металлические трубы нужного диаметра в 1 м. (большая длина трубы потребует слишком объемного места проведения работ) на всю длину отверстия и нарезают на них с одного конца резьбу, к другому приваривают муфты с внутренней резьбой аналогичного сечения и шага.
- Для подачи воды применяют погружной или поверхностный электронасос, используя переходную муфту, один конец который крепят к трубному торцу, а к другому присоединяют выходной патрубок насосного агрегата.
- Выкапывают в земле приямок необходимой глубины и длиной, позволяющей удобно располагать в нем стальной метр трубы для проталкивания.
Рис. 8 Гидпропрокол своими руками — оборудование
- Заранее производят расчет траектории скважины, подключает трубу к электронасосу, подают воду и начинают проталкивать ее в землю, контролируя направление и отклонение по вертикали строительным уровнем.
- После углубления первой трубы отключают электронасос, отсоединяют его патрубок и прикручивают вторую трубу на резьбу, подключая с другого конца электронасос и подводя к ней воду.
- Операцию периодически повторяют до полного прохода канала на нужную длину, по завершении работ трубопровод извлекают и демонтируют.
- В канал вставляют водопроводную трубу ПНД, выводят в нужное место и на этом работа считается завершенной.
Для вертикальной прокладки шахты в доме используют самодельный бур, длина которого также зависит от глубины линии, его проворачивают с помощью дрели или перфоратора.
Самодельные буровые приспособления можно использовать и для горизонтальной проходки в быту, при этом вращение бура осуществляют с помощью электроинструмента, удлиняя его металлическими штангами с резьбовым соединением.
Рис. 9 Горизонтальное бурение своими руками
Бестраншейная прокладка трубопроводов является эффективным методом решения задач в случаях, когда выкапывание траншей невозможно или экономически нецелесообразно. При проведении работ используется широкий ряд промышленных способов с применением специального оборудования, некоторые технологии можно успешно применять в быту.
Выгодный вариант
Бестраншейная прокладка необходима в двух случаях: при укладке новой магистрали взамен вышедшей из строя или взамен повреждённого, закупоренного старого трубопровода.
Завести совершенно новую трубу в отработанную старую и протолкнуть её на необходимое расстояние значительно дешевле, чем производить раскопку, демонтаж повреждённой и укладку новой.
Особенно новый способ укладки становится актуальным в городских условиях, где отсутствие манёвра при работах, побочные затраты, связанные с раскопкой водопровода, и большие трудности с транспортными потоками делают проблему просто гигантской.
Бестраншейная прокладка даёт возможность установить магистраль под дорогами, газонами, различными площадками, не разрушая их.
ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКАЯ ЗАЩИТА ТРУБОПРОВОДОВ
Практика показывает, что даже тщательно выполненное изоляционное покрытие в процессе эксплуатации стареет: теряет свои диэлектрические свойства, водоустойчивость, адгезию. Встречаются повреждения изоляции при засыпке трубопроводов в траншее, при их температурных перемещениях, при воздействии корней растений. Кроме того, в покрытиях остается некоторое количество незамеченных при проверке дефектов. Следовательно, изоляционные покрытия не гарантируют необходимой защиты подземных трубопроводов от коррозии. Исходя из этого, в строительных нормах и правилах отмечается, что защита трубопроводов от подземной коррозии независимо от коррозионной активности грунта и района их прокладки должна осуществляться комплексно: защитными покрытиями и средствами электрохимической защиты (ЭХЗ).
Электрохимическая защита осуществляется катодной поляризацией трубопроводов. Если катодная поляризация производится с помощью внешнего источника постоянного тока, то такая защита называется катодной, если же поляризация осуществляется присоединением защищаемого трубопровода к металлу, имеющему более отрицательный потенциал, то такая защита называется протекторной.
Источник: