Проблемы проектирования, строительства и эксплуатации трубопроводов через естественные водные преграды

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное агентство по образованию

Сахалинский государственный университет

Реферат

Проблемы проектирования, строительства и эксплуатации трубопроводов через естественные водные преграды

Исполнитель:

Медзиновский С.В.

Южно-Сахалинск, 2015

1. Виды переходов магистральных трубопроводов через естественные преграды

Общие принципы:

А. Надземная прокладка (с помощью мостов-трубопроводов);

Преимущества надземной прокладки заключаются в том, что при этом нарушение дна и берегов водотока является минимальным и, кроме того, строительство такого перехода не мешает ходу рыбы.

Б. Горизонтально-направленное бурение (ГНБ);

При ГНБ бурение скважины, технологически аналогичное бурению нефтяных и газовых скважин, осуществляется под дном водотока.

В данной технологии используется подача бурового раствора под давлением для удаления бурового шлама из скважины и обеспечения целостности скважины (предотвращения обрушения ее стенок).

В. Мокрый метод строительства перехода (подводная прокладка в траншее, прорываемой без отвода реки);

Технология мокрого метода (прокладка трубопровода в траншее, прорываемой без отвода реки), используется во всем мире для устройства подавляющего большинства переходов рек, ручьев и каналов.

При использование данного способа роется траншея, в которую опускается сварная опрессованная (при ширине более 10 м) плеть труб, после чего траншея засыпается, в то время как поток воды продолжает течь по руслу (через место производства работ). В большинстве случаев трубопроводные траншеи роются с помощью экскаватора или, когда зона досягаемости экскаватора является недостаточной, с помощью драглайна.

При этом извлекаемый со дна грунт обычно помещается в сооружения, обеспечивающие его обезвоживание или укладывается в траншею в ПО трубопровода, а обратная засыпка траншей затем осуществляется чистым грунтом из ПО или резерва.

- Сухой метод строительства перехода (прокладка в траншее, прорываемой через сухое русло).

Технология сухого метода требует сдерживания воды (перекрытия водотока плотиной с насосной подачей воды в отводную трубу или отвода реки с помощью плотины или других средств) с целью обеспечения возможности производства работ на "сухом" русле.

Различия:

Принципиальных различий в источниках не найдено, в некоторых источниках вместо расширенной классификации, представленной ниже, разделяют два типа переходов (надземные и подземные) с дальнейшей разбивкой на подвиды.

Области знаний, которые могут быть рассмотрены, доработаны в будущей кандидатской диссертации:

Рассмотрение новых видов переходов не представляется целесообразным так как, опираясь на российскую и зарубежную практику, применяются переходы, перечисленные выше с небольшими изменениями в зависимости от условий объекта.

2. Нормы проектирования

Общие принципы:

Общепринятыми нормами в проектировании являются СНиПы. Но СНиПы описывают только типовые решения при прокладке трубопровода. Во всех источниках указаны модификации к существующим типовым решениям в зависимости от исходных условий.

Различия:

В источнике 2 применялся подход проектирования каждого перехода трубопровода как отдельная модель, в зависимости от условий каждого из переходов.

Области знаний, которые могут быть рассмотрены, доработаны в будущей кандидатской диссертации:

Введение инновационных норм проектирования не представляется целесообразным. Разработка типового решения для определенных, наиболее часто встречаемых условий является одним из вопросов будущей диссертации.

3. Защита окружающей среды при строительстве и эксплуатации трубопроводов, применительно к Сахалинской области

Общие принципы:

Воздействие на окружающую среду может быть вызвано физическими изменениями, которые могут быть вызваны строительными работами в руслах рек. Учитывая значение рек, которые будут пересекаться трубопроводом, для жизни лососевых рыб, особое внимание уделяется потенциальным воздействиям повышенных концентраций взвешенных частиц и изменений структуры дна на условия обитания и нерест лососевых.

Загрязнение окружающей среду может так же возникнуть при сжигании топлива, утечке химикатов и углеводородов, используемых при строительстве трубопровода.

Различия:

В источнике 2 наибольшее внимание уделяется воздействие на лосось, при пересечении рек, например:

Осаждение осадков из взвеси непосредственно после строительства и последующее перемещение донных осадков вниз по течению от места пересечения реки может иметь определённые относительно быстрые (например, повышенная смертность икры и личинок) и долгосрочные последствия (например, изменение среды обитания). Одним из самых потенциально опасных для экологии и самых значительных аспектов осаждения тонкой взвеси, особенно в реках с крупнозернистым дном, является прямое воздействие, которое это явление может оказать в плане смертности икры и личинок, находящихся в лососевых гнёздах и среди камней дна реки. Избыточные осадки могут сильно повлиять на воспроизводство лосося и форели. В здоровых реках мальки лосося и форели прячутся от хищников в галке и голышах. Участки реки, где вода свободно течёт сквозь каменистое дно, являются основным местом обитания водных беспозвоночных, служащих основной пищей для молоди лосося.

Так же в источнике 2, в отличие от остальных указывается следующее воздействие на окружающую среду, которое так же может оказать существенное влияние:

Гидростатическое испытание проводится в летние месяцы, но иногда приходится это делать и зимой, но в этом случае речь может идти только о коротких участках трубопровода, которые будут укладываться в местах пересечения реки в зимнее время. Предварительное гидростатическое испытание этих труб в местах пересечения реки проводится над уровнем земли. Так как испытание приходится проводить при отрицательных температурах, может возникнуть необходимость в местном использовании антифриза (моноэтиленгликоля или MEG).

Этиленгликоль является веществом, легко разлагаемым биологическими организмами, и обычно он малотоксичен для водных организмов. Пороги токсичности для микроорганизмов превышают 1000 мг/л. Медианная эффективная концентрация (EC50) для роста микроводорослей составляет 6500 мг/л или больше. Тесты на острую токсичность, которые проводились с водными беспозвоночными, показали, где это было возможно, что медианная летальная концентрация (LC50) составляет 20 000 мг/л, а в случае рыбы она составляет 17 800 мг/л (Всемирная организация здравоохранения, 2000). Однако лабораторные испытания, при которых водные организмы подвергались воздействию воды из водостоков аэропортов (где в больших количествах используются антифризы (антиобледенители)), продемонстрировали токсический эффект и смертность. трубопровод водный бурение переход

Учитывая потенциальный токсический эффект антифриза, его использование и сброс должны строго контролироваться и регулироваться, чтобы он ни в коем случае не попадал в реки.

Области знаний, которые могут быть рассмотрены, доработаны в будущей кандидатской диссертации:

Для исследования может быть выбрана проблема ликвидации розливов нефтепродуктов на водоемах путем сжигания, так как в источнике 3 указывается:

Наиболее опасными для человека продуктами сгорания жидких нефтепродуктов является бластомогенные углеводороды, которые оказывают токсическое действие на организм человека, таким образом, после сгорания углеводородов воду и рыбу из этих рек невозможно будет использовать.

4. Использование горизонтально-направленного бурения при строительстве перехода

Общие принципы:

При ГНБ бурение скважины, технологически аналогичное бурению нефтяных и газовых скважин, осуществляется под дном водотока. В данной технологии используется подача бурового раствора под давлением для удаления бурового шлама из скважины и обеспечения целостности скважины (предотвращения обрушения ее стенок). После окончания бурения скважины через заполненный раствором ствол скважины протаскивается предварительно сварная опрессованная плеть труб и присоединяется к другой плети.

Применение ГНБ не всегда возможно по топографическим или геологическим причинам, поэтому возможность его применения следует тщательно рассматривать с учетом риска выхода на поверхность дна реки, приводящего к более тяжелым экологическим последствиям, чем применение мокрого метода. Это особенно справедливо для обладающих высокой энергией рек с гравийным субстратом, характерных для Сахалина.

Различия:

Источник 3 ссылается на то что:

Метод горизонтально-направленного бурения является самым прогрессивным из всех методов строительства переходов, и является методом с наименьшим воздействием на окружающую среду.

Однако в источнике 2, метод горизонтально-направленного бурения , применительно к рекам Сахалина является не самым экологически безопасным, так как:

При работах методом ГНБ часто используется бентонитовый буровой раствор - в качестве смазки, чтобы режущий инструмент не нагревался, для отвода шлама и для изоляции жидкостей путём создания непроницаемой оболочки на внутренней стенке скважины. Однако буровой раствор может просачиваться через трещины в верхнем профиле грунта (непреднамеренный отвод), а если речь идёт о реке, просачиваться или прорываться в воду. Если говорить о водной экологии и, в частности, о популяции рыбы, то выброс очень тонкозернистого осадочного материала во время ГНБ может привести к следующему:

· Повышенная мутность и повышенное отложение осадков ниже по течению.

· Прерывание движения рыбы вверх или вниз по течению.

· Усиление стресса для отдельных особей.

Кроме того, возможны ранение или гибель рыбы в результате неправильной эксплуатации водозаборного насоса или отсутствия ограждения водозаборного отверстия или в результате случайного выброса в реку токсичных веществ при их разливе.

Особенно данная проблема характерна при прокладке трубопроводов в геологических условиях Сахалина и схожих, так как они обладают высокой энергией рек с гравийным субстратом.

Области знаний, которые могут быть рассмотрены, доработаны в будущей кандидатской диссертации:

Исходя из всех источников, главным риском горизонтально-направленного бурения является прорыв бурового раствора в вышележащие и нижележащие породы, что может привести к негативному экологическому воздействию.

В будущей диссертации может быть рассмотрен вопрос минимизации данного воздействия, так как при ликвидации его, метод горизонтально-направленного бурения может быть использован почти для всех переходов, начинаю от 100 метров в длину.

Так же может быть рассмотрен вариант замены бентонитового бурового раствора на более эффективный исходя из экологических требований и воздействия на организмы, обитающие в реках\озерах\болотах.

Список литературы

1. П.П. Бородавкин, В.Л. Березин. Сооружение магистральных трубопроводов

2. Строительство наземных трубопроводов, строительства водных переходов; Сахалин Энержи Инвестмент компании Лтд

3. Забела К.А; Красков В.А; Москвич В.М; Сощенко А.Е. Безопасность пересечения трубопроводами водных преград.

Размещено на Allbest.ru