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《油气管道设计与建设》

管道水域的穿越设计方案

班级: 装备0803
学号: 06080915
姓名: 崔超

目录

第一章----------------————工程概况

第二章---------------————施工方法
1, 施工顺序
2, 具体施工步骤
3, 供热管道安装

第三章—————安全生产保证措施

管道水域的穿越设计方案
1 工程概况
某油田原油输送管道, 需要穿越唐山市南北走向的陡河, 管网设计压力为1.6MPa, 设计供、 回水温度为130、 70℃, 管径为Ø700×10, 材质为Q235B, 绝热材料采用改性聚氨酯泡沫, 保护层采用高密度聚乙烯外壳。敷设方式采用冷安装无补偿直埋敷设, 管道最低处距地面9.7m。陡河最深为2m, 河面宽度为80m, 过河管道长度为129m。河堤面层为80mm厚的六边形砼板, 下面为500mm厚的砌筑毛石。过河工程剖面图见图1。

   为减少过河工程的造价, 特别是为节约时间, 确保按时完工, 最终决定采用供热管道在河底直埋敷设的方式。由于陡河需要给河道下游工厂供水, 河道不能断流, 因此采用在河道上修筑土堤的方法将河道分两次分别进行截流, 这样既能够进行管道施工, 又不影响下游供水。当一侧截流完成并将管道敷设完成, 回填疏通河道后, 再截流另一侧进行施工。
2 施工方法
2.1 施工顺序
    放线-挖探坑检查地下障碍物-围挡-拆除地面连锁块(切割砼路面)-拆除护河栏杆-拆除陡河护坡-挖掘河堤(西侧)-河道截流, 修筑过河土堤(西侧)-开挖管沟(西侧)-焊接管道-回填管沟-疏通河道(西侧)-挖掘河堤(东侧)-河道截流, 修筑过河土堤(东侧)-开挖管沟(东侧)-焊接管道-回填管沟-疏通河道(东侧)。
2.2 具体施工步骤
   ① 施工步骤1
施工步骤1, 修筑西岸土堤。使用规格为1m3挖掘机从西岸处的河堤上开始挖掘, 由西向东沿管道敷设方向, 将河堤上的土方全部推向河道中心, 将河中心淤泥及水向外挤压, 直至河道宽度2/3处。修筑一条宽度为26m高出水面1m的土堤。施工步骤1见图2。由于管沟位于常年河水浸泡的淤泥中, 极易出现塌方情况, 为使挖掘设备在其上安全施工, 土堤需要进行夯实, 然后在土堤上进行管沟开挖。

 ② 施工步骤2
施工步骤2, 开挖西岸管沟。在管沟开挖过程中, 遇到了原过河的桥墩5处, 使用挖掘机将其清除。施工步骤2见图3。从修筑的土堤上开挖, 挖出的土方由于无处堆放(位于河道中心), 必须进行2次倒运, 倒运与挖土必须同时进行, 由2台1m3的挖掘机及1台LG50E推土机同时进行。先由1台挖掘机将土挖出, 由另1台挖掘机倒往岸边, 再用推土机铲运到附近, 用载重汽车外运。

   ③ 施工步骤3
施工步骤3, 西岸管道安装焊接。由于河水渗透, 河道中开挖的管沟内出现渗水, 必须挖排水沟, 使用潜水泵昼夜连续进行排水, 直至管道安装完毕。每挖掘到能够安装1根供热管长度的管沟时, 就及时下管安装、 倒运土方回填, 直至到西侧管道端点。施工步骤3见图4。

   ④ 施工步骤4
施工步骤4, 西岸回填、 管端围堰。焊接后将临近河道中心管道的管端部用钢板封闭, 待与东侧管道连接时再挖出。由于河水渗漏, 必须昼夜连续施工, 并进行回填, 防止管沟大面积塌方。在河道2/3处, 使用沙袋进行围堰。从管沟横向底部开始进行围堰, 下部宽度为2.6m, 上部宽度为10m, 高度为5m, 厚度上口为1.5m, 下口为3.5m。供热管道的埋深不得小于设计规定, 管道中心距、 管底土质及回填土质应符合设计要求。回填至设计覆土深度后, 此时能够使用挖掘机将西侧河道部分恢复流通。要求河道施工后必须同施工前一样平整, 不能阻滞河水流淌。施工步骤4见图5。

   ⑤ 其它施工步骤
   开挖东岸河堤, 由东向西沿管道敷设方向将土方推向河道中心, 与西侧修筑的管道围堰连接, 宽度同西侧, 夯实防止渗水, 然后开挖东侧管沟, 开挖过程与西侧相同。但此处为老河道, 土质为砂性, 河堤为回填土修筑, 河床易渗漏, 管沟开挖经常出现塌方现象, 施工时必须注意安全。施工步骤5(东岸修筑土堤)、 步骤6(东岸开挖管沟、 管道安装)见图6、 7。同样, 由于河水渗透, 使用潜水泵昼夜连续进行排水, 直至管道安装完毕。余土部分倒运与外运施工同西侧, 回填完成后, 将河道全部疏通, 清理河底残留物, 按要求清理干净并平整, 确保河水流动顺畅。竣工图见图8。

2.3 供热管道安装
2.3.1   管道吊装时吊点的位置要按平衡条件确定, 用柔性吊带起吊, 稳起稳放, 保护供热管道保护层不受损伤。焊机可选用YK-405FL4AGE型电弧焊机, 焊条要严格烘干1h, 烘干温度为70～150℃, 储存温度为25℃, 使用时把焊条装在保温筒内随用随取。由于穿越陡河后管道上翻处采用的弯头材质为16Mn, 与母管不同, 因此需采用THJ507焊条, 并严格执行焊接工艺要求。焊接时, 第一道打底选用直径3.2mm焊条, 第一层焊缝根部必须均匀地焊透, 不得烧穿。面层及其它层焊缝采用直径3.2～4.0mm焊条。各层焊缝应错开, 每层焊缝的厚度为焊条直径的80%～120%, 不允许在非焊接表面引弧。每层焊缝焊后必须清除污物及焊渣。
   焊接检验严格按CJJ 28— 《城市供热管网工程施工及验收规范》、 DB13(J)53— 《市政基础设施工程施工质量验收统一标准》、 DB13(J)54— 《市政基础设施工程质量验收通用规程》、 DB13(J)60— 《市政供热管道及设备安装工程施工质量验收规程》进行。
外观检验: 使用放大镜进行检查, 检查焊缝处的焊肉波纹粗细、 厚薄、 均匀等。焊缝表面应完整, 高度不得低于母材表面并与母材圆滑过渡, 焊缝宽度应超过坡口边缘2～3mm。焊缝处要求无纵横裂纹、 气孔及夹渣, 管子内外表面无残渣、 弧坑及明显焊瘤等。用焊缝测尺检查焊缝尺寸。无损检验: 焊口全部进行超声波探检验, 安装中随焊随检, 跟踪探伤, 出现问题及时返修。管道焊接及安装完毕后, 接口及辅件除锈后涂环氧煤沥青漆两道。检查管道刷漆, 不合格处应找补, 然后进行接口绝热处理, 绝热材料采用聚氨酯现场发泡
2.3.2 管网检修, 大修要求及注意事项
( 1) 常规检修
1、 检修内容:
更换锈蚀严重的导入口管道、 检修每栋楼导入口阀门井内的阀门及除污器, 清理井内垃圾。
2、 检修要求:
(1)导入口阀门必须转动灵活, 检查闸板连接状况, 有问题的阀门要打开修理, 修理不好的要更换新阀门;
(2)阀门要打开压盖更换填料, 加油润滑, 清理阀体锈皮、 污物, 保持阀体的清洁, 进行正常的维护保养。
(3)所有除污器均要打开清掏内部杂物, 除污器螺栓锈死的要用火焊割开, 清掏杂物后更换新螺栓。
(4)每栋楼的导入口管道必须经过仔细的摸查, 锈蚀严重破损的要全部更换, 以确保冬季供暖的正常进行。
( 2) 大修项目
1、 大修内容:
为鸿运热力公司 7月1日会议所定大修项目。
2、 大修管道安装质量规范要求:
(1)管道安装应具备下列条件:
a、 与管道有关的土建工程经验收合格, 满足安装要求。
b、 与设备连接的设备找正合格、 固定完毕。
c、 管子、 管件、 管道附件及阀门等质量要经检验合格后, 方可安装。
d、 管子、 管件、 阀门等已按原设计要求核对无误, 内部已清理干净, 无杂物。
(2)管子组合前或组合件安装前, 均应将管道内部清理干净, 管内不得遗留任何杂物, 并装设临时封堵。
(3)管子对焊缝位置的要求:
a、 焊缝位置距离弯管的弯曲起点不得小于管子外径或不小于100mm。
b、 管子两个对接焊缝间的距离不宜小于管子外径, 且不小于150mm。
c、 支吊架管部位不得与管子对接焊缝重合, 焊缝距离支吊架边缘不得小于50mm, 对于焊后需作热处理的接口, 该距离不得小于焊缝宽度的5倍, 且不小于100mm。
d、 管子接口应避开疏、 放水及仪表管等的开孔位置, 距开孔边缘不应小于50mm, 且不应小于孔径。
e、 管道在穿过隔墙、 楼板时, 位于隔墙、 楼板内的管段不得有接口。
(4)管道上的两个成型件相互焊接时, 应加接短管。
(5)管道连接时, 不得用强力对口、 加热管子、 加偏垫或多层垫等方法来消除接口端面的空隙、 偏差、 错口或不同心等缺陷。管子与设备的连接, 应在设备安装定位紧好地脚螺栓后进行。
(6)管道壁厚大于5mm的管道焊接时应打V型坡口, 管子和管件的坡口及内、 外壁10～15mm范围内的油漆、 垢、 锈等, 在对口前应清理干净, 直至显示金属光泽。
(7)管道安装中断时应及时封闭管口。
(8)支吊架安装工作宜与管道的安装工作同步进行。
(9)在管线上因安装仪表插座、 疏水管座等需开孔、 且孔径小于30mm时, 不得用气割开孔。
(10)钢管焊接对焊缝的要求:
a、  焊缝应无气孔、 夹渣、 裂纹、 熔合性飞溅等缺陷。
b、 电弧焊焊缝表面应完整, 焊缝尺寸应符合设计图纸与焊接工艺的要求。焊缝加强面宽度应焊出坡口边缘２～３ｍｍ。
c、 焊缝外观检查出的不合格缺陷必须铲除重焊。
(11) 钢管丝扣连接, 应符合以下要求:
    a、 各种丝扣管不得有裂纹、 重皮等缺陷, 丝扣应光洁, 稍度合适, 不得有乱丝、 断扣。
b、 钢管丝头长度、 松紧应与零件丝扣合适, 零件安装后, 剩余丝扣不得超过１～２扣。
c、 管子不得有弯曲, 零件安装后应正直。
(12)设备及附件安装:
a．滑动支架顶端距管道横向焊缝不小于１５０ｍｍ, 并不得焊在管道纵向焊缝上。
 b．滑动支架的预制混凝土墩安装时, 必须达到设计强度, 滑板面应凸出墩面４～６ｍｍ。墩的纵向中心与管道中心偏差不应大于５ｍｍ, 墩的前后位移不得大于０．５ｍ。小室两侧洞口处墩的位置, 应净距洞口内墙面０．５ｍ。
  c．固定支架角板末端距管道横向焊缝应不少于０．５ｍ。
d、 安装法兰时, 管子应插入法兰厚度的２/３, 法兰内径应大于管子外径２～４ｍｍ, 一般应内外进行焊接牢固。
e 、 法兰与附件组装时, 垂直度最大允许偏差２～３ｍｍ。
f、  各种伸缩器安装均应在管道的固定支架安装后进行, 并按设计要求( 方形伸缩器的预拉伸值一般为热伸长量的一半) 的预拉安装长度进行安装, 偏差不得大于设计规定。
g、  套筒伸缩器的芯管与套管中心应重合, 其坡度应与管道的坡度一致, 芯管前１０ｍ以内不应有偏斜。
h、 方型伸缩器安装对外伸臂应保持水平, 平行臂应与管道坡度一致, 全部预拉伸长度偏差应不小于２０ｍｍ。
(13)阀门安装要求:
a、 大型阀门( 一般直径在300mm以上的) 需要吊装。吊装时绳索要帮扎在阀体的外壳上, 不能帮扎在阀杆和手轮上。
b、 阀门安装在水平管道上, 阀杆应垂直向上, 有要求时, 可往开关方便的方向倾斜。
c、 安装截止阀和止回阀时要注意方向性。
d、 安装法兰阀时, 要保证两个法兰端面平行和同心。
e、 安装丝扣阀时, 应保证丝扣完整无损, 连接丝扣不宜过长, 且松紧要合适。
(14)钢管除锈及刷防锈漆要求:
a、 钢管表面涂油漆前, 必须先清除铁锈, 并将铁屑、 焊渣、 油污、 灰尘等物清刷干净, 露出金属本色。除锈后应及时涂第一层底细漆。
b、 管道必须刷二道防锈漆, 第一道防锈漆刷完后放置2～3天, 待充分干燥后再刷第二道防锈漆。
c、 (13)管道、 设备及附件等的焊接焊口, 应经试压检查合格后, 涂防锈油漆。
(15)水压试验:
a、 管道大修完毕后集中统一进行水压试验, 检查管道安装质量。全段试压( 总试压) 应在管道、 设备及附件等均已安装完毕后进行。
b、 试压中发现渗漏, 应将渗漏部位作出明显标记, 待泄压后进行修补处理, 不得带压修补, 修补后应重行试压。
c、 试压前应先校对试压用的弹簧压力表, 以保证试验的压力准确和安全。
e、 水压试验压力为工作压力的1.5倍, 且不得小于6公斤/厘米2。
(16)管道保温
a、 设备、 附件和法兰两侧的保温层的端头均应切成６０～７０°坡面, 保温层端头距法兰的距离均应超过螺栓长度加２５ｍｍ, 设备上的人孔检查口周围保温层的端面, 应切成４５°斜边。
b、 滑动支架的混凝土墩上面与保温层保护壳的底面之间, 应留出不少于２０ｍｍ的空隙, 支架”Ｕ”型槽内应用保温材料塞实。
c、 套筒伸缩器的套管应做保温层, 芯管前的钢管保温层与连接缝相齐, 其端面应切成６０°～７０°坡面。
方型伸缩器和管道转角的保温层应均匀、 有伸缩缝, 并按设计规定的位置和宽度施工。缝隙内应按设计规定的软质保温材料充填。
e、 缠裹保护层接口要严密, 其压边应不小于２５ｍｍ, 应均匀缠紧, 不得有开裂、 皱纹和不平之处。捆扎岩棉被的铁丝不能太细, 必须粗于12＃, 以免短时间内被锈断。捆扎铁丝的间距小于200mm。 
(17)回填:
a、 管道安装、 保温经检验合格后方可盖盖板, 进行土方回填。回填土要夯实平整, 路面装饰层要按要求恢复, 拆除物及时清理干净。
b、  回填土时槽内应无积水, 不得回填淤泥、 腐植土、 冻土及有机物质。
c、 沟顶以上５００ｍｍ以内, 不得回填大于１００ｍｍ的石块、 砖块等杂物。
d、 回填土压实度标准应大于0.9
1原油地层体积系数
原油地层体积系数为采出地面条件下1m3 的脱气原油体积所占有的地层原油体积量, 即:

式中:
B0—原油地层体积系数;
V—脱气原油体积;
VS—地层原油体积。
Beggs--Standing的计算公式
(1) Standing给出了一种根据溶解汽油比、 溶解气的相对密度、 脱气原油的相对密度以及油藏温度等估算单相原油地层体积系数的关系式。Beggs以方程的形式给出了Standing的估算原油地层体积系数的计算公式。
当P< Pb时

当P= Pb时

当P> Pb时,

式中:
P—实际压力,
Pb—大气压力;
RS —遥感系数。
B0—原油地层体积系数;
(2) 原油的两相体积系数( 总体积系数)
原油的总体积系数是指当油层压力低于饱和压力时, 地层中原油和析出气体的总体积与它在标准状态下的体积之比

式中:
Bt —原油的总体积系数;
V0 —地层中原油体积;
Vg —析出气体体积;
V0s —标准状态下的体积。
2原油粘度的计算
(1) Egbogah给出了计算压力小于或等于饱和压力的脱气原油的粘度:

式中:
T—初始温度;
µod—脱气原油粘度。

(2) Beggs和Robinson给出了含溶解气的原油与脱气原油粘度之间的关系:

(3) 当压力高于饱和压力时, Vazques和Beggs给出了下式:

式中:
µ0—原油粘度系数;
µob—脱气原油粘度系数;
A,B—原油与脱气原油粘度系数之间的关系系数;
m—原油的物质的量;

3 安全生产保证措施
① 特种操作人员应取得监察部门核发的”安全操作合格证”, 坚持持证上岗。工人变换工种时, 必须进行新工种安全技术教育。
② 建立定期安全检查制度, 有时间, 有要求, 明确重点部位、 危险岗位。设专职安全员跟班负责安全工作, 发现隐患及时处理。
③ 管沟开挖应按要求进行放坡, 遇雨天要加强观测, 发现异常立即停止作业, 进行加固后方可继续施工。
④ 施工现场设专人对机电设备进行维护, 现场施工用电设备必须符合用电安全的规定。
⑤ 使用起重设备时, 服从统一指挥。吊装前后检查专用工具的安全情况, 确保人员的人身安全。

最后真心感谢康老师对我的作业的悉心指导, 特别是细心地指出作业的具体纰漏, 从而使我能准确地找出自己的错误, 认真加以修改。而且使我对Word和PowerPoint软件有了更深一步的了解, 谢谢老师!
参考文献:
1. 蔡爱斌 　吴建军等 :中原油田管道水域问题分析 ,石油化工与防护 , ,21 (2)
2. Piet ro Poesio Gijs Ooms :Acoustic Removal of Colloidal Particles
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3.万里平 　唐酞峰 　孟英峰 :长庆油田油井井管道水域的穿越
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4. 万里平 　唐酞峰 　孟英峰 : 长庆油田油井井管道水域的穿越
5. chemical Approach for Monitoring Kinetics of CaCO 3 and BaSO 4
6.陈先庆 管道水域在油田中的应用研究 ,钻采机械 , , 23 (3) 。