Организация строительства нового участка газопровода “Илек-Аксай”

     1.3 Продолжительность строительства

 

     Продолжительность выполнения отдельных видов работ при строительстве представлена в таблице 1.2 "Календарный график строительства”.

     Линейная часть разработки траншей под трубопровод, монтаж рабочей плети и изоляционно-укладочные работы ведутся в одну смену, тремя экскаваторами.

     Переход под р.Березовка выполняется в составе линейной части с опережением работ по укладке трубопровода в подводную траншею.

      Переходы под автодорогами выполняются открытым способом специализированной бригадой в составе линейной части с опережением работ по прокладке кожухов.

      Техническая рекультивация по трассе трубопровода выполняется в процессе строительных работ и заканчивается после окончания работ по всем участкам, гидравлического испытания всех участков газопровода и демобилизации строительной техники.

     Биологическая рекультивация выполняется силами землепользователей за счет средств, предусмотренных сметой на рекультивацию.

   

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

    2 ПРОЕКТНАЯ ЧАСТЬ

     2.1 ХАРАКТЕРИСТИКА ТРАССЫ ГАЗОПРОВОДА

      2.1.1 Участок работ административно расположен в 42-64 км к северо-востоку от г.Аксай на территории Западно-Казахстанской области, от р.Удоман до УКПГ – 3, на незастроенной территории, вдоль существующего коридора газопровода.

    2.1.2 Климат рассматриваемой территории резко континентальный со значительными колебаниями дневной и ночной температур воздуха, и засушливый, что обуславливается удаленностью территории от больших водных пространств и свободным доступом сухого теплого воздуха пустынь Средней Азии и, холодного, бедного влагой арктического воздуха. В теплое полугодие характерны: высокая температура воздуха, малое количество осадков и большая относительная сухость воздуха, в холодное полугодие - продолжительная суровая зима с устойчивым снежным покровом, сильными ветрами и частыми метелями.

     Средняя годовая температура воздуха +4,7^о С, среднемесячная температура января – 13,9^о С, июля - 22,5^о С. Абсолютный максимум температуры + 42^о С (1954 г.), абсолютный минимум – 43^о С (1943 г). Продолжительность безморозного периода, в среднем, составляет 124 дня. Весенние заморозки обычно прекращаются во второй декаде мая, осенние заморозки наступают во второй декаде сентября. Температура поверхности почвы летом обычно выше температуры воздуха. Абсолютный максимум почвенной температуры + 44^о С (1984 г,1975 гг.), абсолютный минимум - 43^о С мороза (1942 г). Дата последнего заморозка на почве в среднем приходится на начало третьей декады мая, первого осеннего заморозка - на первую декаду сентября. Нормативная глубина промерзания грунтов –205 см., максимальная - до 350 см.

     Среднегодовая абсолютная влажность воздуха составляет 7,2 МБ. Относительная влажность изменяется от 54 до 69% в летние месяцы и до 84% зимой. Дефицит влажности зимой 0,4-0,9 МБ, летом он увеличивается до 14,6 МБ. Осадки обычно выпадают в виде слабых и незначительных дождей и снегопадов. Наибольшая месячная сумма осадков приходится на летнее время (июнь-июль). Число дней с осадками составляет за год 54.Из них 80% относится к осадкам менее 5 мм. Даже в теплое время число дней с осадками более 10 мм не превышает 10. Осадки в 20 мм и более выпадают не ежегодно.

      Среднегодовая скорость ветра – 2,7 м/с. зимой преобладают ветры юго-восточного направления, летом – северо-западного и западного. Число дней с пыльной бурей - 8,5. Измеренная максимальная скорость ветра (по флюгеру) – 40 м/с, порывы (по анемометру) – 34 м/с.

     Среднее число дней с туманом – 34, среднее число дней с грозой – 22.

     2.1.3 В региональном геоморфологическом аспекте участок строительства входит в состав Зауральских Сыртов, принадлежащих к северной части Подурального мелового плато и представляющих собой ряд крупных гряд, простирающихся с юго-востока на северо-запад и обрамляющих с северо-восток Прикаспийскую низменность.

      По строению поверхности площадь участка строительства представляет собой слабо всхолмленную местность. Абсолютные отметки в пределах площади работ составляют 72,0 – 79,0м.

     Растительный покров представлен травами степного характера – ковыль, полынь.

     2.1.4. Основными водными артериями данного участка являются реки Удоман и Березовка.

     Река Березовка, приток реки Илек, впадает с левого берега на расстоянии 9 км от места впадения (устья) реки Илек в реку Урал. Образуется при слиянии двух небольших водопритоков на высотах 180 м (А.О.Б.С) и 155 м. Полное протяжение реки 42 км. Направление северное. Бассейн реки Березовка расположен между бассейнами рек Утва (с запада) и Илек (с востока). Река Березовка имеет два притока; р. Кончубай (левый берег- 31 км от устья) и р. Удоман (правый берег 14 км от устья). Приток Кончубай зарегулирован плотиной непосредственно перед впадением  в реку Березовка. Озерность водосбора – 1%, лесистость – менее 1%, заболоченность менее 1%.

      Река Удоман является левой протокой реки Илек, в маловодные годы являясь самостоятельным водотоком, соединяясь с рекой Илек в многоводные годы и во время высоких паводков. В верховьях реки водосборная площадь имеет слабо холмистый рельеф ярче выраженный по левому берегу, но, в основном, рельеф равнинный со слабовыраженным уклоном к северу. Русло реки по всей длине извилистое с глубиной вреза от 0,5 до 2-х метров шириной от 2-х до 30-ти метров (плесы). Берега, в основном, крутые, на протяженности 30-35 км от истока обрывистые, попеременно с левого и правого берегов. В местах подмыва высота берегов достигает 8-10 метров.

     На реке Березовка половодье начинается в среднем 2 апреля, пик проходит 11 апреля, заканчивается половодье 2-3 мая. На реке Удоман весеннее половодье начинается в среднем 3 апреля, пик половодья –8 апреля, заканчивается оно 5 мая.

     Расчетные данные по рекам бассейна реки Урал в местах перехода газопровода:

- р.Березовка:

максимальный расход воды при 10 % обеспеченности – 175 м³/с;

при 1% обеспеченности - 340 м³/с.

- р. Удоман:

максимальный расход воды при 10 % обеспеченности – 429 м³/с;

при 1 % обеспеченности - 880 м³/с.

   

     2.2 Гидравлический расчет участка газопровода

Исходные данные:

Максимальное рабочее  давление:   55 бар = 53,0846 кгс/см²

Суточная пропускная способность:   2 млн.м³/сут

Давление на входе:    54,078 кгс/см²

Давление на выходе:     52,348 кгс/см²

Длина участка газопровода L, км   18,37 км

Температура грунта:    0ºС = 273 К

Состав  газа	Химическая формула	Мольный процент	Молекулярная масса, кг/моль	Содержание в ,%	Ркр , МПа	Ткр, ° С	Динамич. вязкость, Па*с 10-7	Теплоемкость, Сср, Ккал/(кг*К)
1	2	3	4	5	6	7	8	9
Азот	N2	5,379	28,016	0,05379	3,39	126,05	17,1*10-7	0,2482
Метан	CH4	91,241	16,043	0,91241	4,64	190,65	10,2*10-7	0,5172
Этан	C2H6	2,650	30,07	0,0265	4,95	305,25	8,77*10-7	0,3934
Пропан	C3H8	0,590	44,094	0,0059	4,4	368,8	7,65*10-7	0,3701
Н-бутан	C4 H10	0,070	58,123	0,0007	3,675	152,01	6,95*10-7
Изо-бутан	C4H10	0,050	58,123	0,0005	3,534	134,98	6,95*10-7
Н-пентан	C5H12	0,010	72,146	0,0001	3,369	196,7	6,36*10-7
Изо-пентан	C5H12	0,010	72,146	0,0001	3,381	187,39	6,36*10-7

 

      Определяем молекулярную массу газовой смеси 

М_смеси= М₁А₁  +  М₂А₂  +…+ М_nА_n ,  кг/моль,                          (1.1)

Где М_смеси     молекулярная масса газовой смеси

А_1…А_n   состав газа в долях единиц

М_1…М_n.. молекулярная масса компонентов,  кг/моль

М_смеси = 28,016*0,05379+16,043*0,91241+30,07*0,0265+44,094*0,0059+

+58,123*0,0007+58,123*0,0005++72,146*0,0001+72,146*0,0001 = 17,28596 ≈

≈ 17,3 кг/моль

Плотность смеси газа при нормальных условиях, т.е. при 0°  С и 760 мм. рт. ст.

ρ_см = М_см/ 22,414,   кг/м³                          (1.2)

 Где  22,414 – число  Авогадро

                               ρ_см = 17,3/ 22,414  =  0,8   кг/м³

Относительная  плотность  газовой  смеси  по воздуху

Δ_в = ρ_см / ρ_в ,   кг/м³                                  (1.3)

Где  ρ_в =  1,293  кг/м³  -  плотность сухого  воздуха

                 Δ_в = 0,8 / 1,293 = 0,59 кг/м³

Определяем  критическое  давление  газовой  смеси

Р_{кр.смеси}=Р_кр.1 *А₁ + Р_кр.2 *А₂  +…+  Р_кр.n *А_n,      МПа             (1.4)

Где Р_кр.1,  Р_кр.n -  критическое давление  компонентов,  МПа

Р_{кр.смеси}= 3,39*0,05379+4,64*0,91241+4,95*0,0265+4,4*0,0059+

3,675*0,0007+3,534*0,0005+3,369*0,0001+3,381*0,0001 = 4,58 МПа  = 45,8  кг/см²

Определяем  критическую  температуру  газовой  смеси

Т _{кр.смеси}= Т_кр.1 *А₁ + Т_кр.2 *А₂  +…+  Т_кр.n *А_n  ,   0° К              (1.5)

Где  Т_кр.1, Т_кр.n   -  критическая температура компонентов,    0° К

          Т _{кр.смеси}= 126,05*0,05379 + 190,65*0,91241 + 305,25*0,0265 + 368,8*0,0059+159,01*0,0007 + 134,98*0,0005 + 196,7*0,0001 + 187,39*0,0001 = 191,21   0° К

Определяем  динамическую  вязкость  газовой  смеси

µ_смеси= µ₁ *А₁ +µ₂*А₂+…+  µ_n *А_n,        Па*с                           (1.6)

где µ₁, µ_n -  динамическая  вязкость  компонентов,  Па*с

µ_смеси= (17,1*0,05379 + 10,2*0,91241 + 8,77*0,0265 + 7,65*0,0059 + 6,95*0,0007+ 6,95*0,0005 + 6,36*0,0001 + 6,36*0,0001)*10^-7 = 10,5*10^-7  Па*с

Расчетная пропускная способность  газопровода, млн.м³/сут, работающего  с параметрами, близкими к проектным,

                                                                         (1.7)

где D – внутренний диаметр газопровода, мм;

      Р_н и Р_к  соответственно начальное и конечное давление газа на расчетном участке, кгс/см²;

      λ – коэффициент  гидравлического сопротивления  газопровода;

      Т_ср – средняя по длине расчетного участка температура транспортируемого газа, °К;

       L – длина расчетного участка, км;

       Z – средний коэффициент сжимаемости газа;

       φ -  коэффициент,  учитывающий наличие в газопроводе  подкладных колец при расстоянии между подкладными кольцами 12 м   φ = 0,975,      6м  -  0,95,     при отсутствии колец  -  1;

       Е  -  коэффициент  эффективности,  учитывающий состояние  внутренней поверхности газопровода;

       Для газопровода   из новых труб без специального внутреннего покрытия  Е=1,  эмалирование внутренней поверхности (Е>1)  увеличивает пропускную способность газопровода.

       Δ  -  относительная   плотность  газа  по  воздуху.

С учетом  усредненных местных  сопротивлений по трассе   λ   увеличивается на 5%, т.е.

λ=1,05 λ_тр,                                                                       (1.8)

где λ_тр  -  коэффициент гидравлического сопротивления трению.

      При квадратичном режиме течения газа и эквивалентной шероховатости стенки трубы,  равной  0,03 мм,

λ_тр= 0,03817/D^0.2                                     (1.9)

      С  учетом формул  (1.8)  и  (1.9)    формула  (1.7)  примет вид

                                                                   (1.10)

       Как отмечено выше,  формула  (1.7) ,  а  значит и формула  (1.10)  справедлива для  квадратичного режима течения газа.  Однако в начальный период эксплуатации при недогрузке газопровода возможен и переходный режим.  С учетом отклонения режима течения газа от квадратичного расчетная пропускная способность газопровода

                                                                  (1.11)

где   ά  -  коэффициент,  учитывающий  изменение  режима  ( при квадратичном режиме   ά = 1).

       Сначала выполняем предварительный расчет по формуле  (1.10),  т.е.  на  квадратичный  режим.

Нам  неизвестны   физические  параметры  газа,  необходимые  для  гидравлического  расчета  (средняя температура  перекачки  газа  и  среднее давление  газа   по  длине газопровода.