Обоснование теории и технологии строительства глубоководных трубопроводов в условиях шельфа Вьетнама тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 25.00.18, кандидат технических наук Нгуен Ван Шон

• Нгуен Ван Шон
• кандидат технических наук
• 2007

Оглавление диссертации кандидат технических наук Нгуен Ван Шон

Введение.

Глава 1. Современное состояние освоения шельфа Вьетнама

1.1. Общие сведения о МНГС и перпективы их развития на шельфе Вьетнама.

1.2. Природно-климатические условия шельфа Вьетнама.

1.3. Состояние МНГС и их элементов.

Выводы по первой главе.

Глава 2. Технология строительства глубоководных трубопроводов с учётом природных воздействий.

2.1. Технология строительства морских трубопроводов

J-методом.

2.2. Судовая качка и её действия на трубопровод.

2.3. Ветровые нагрузки.

2.4. Течение воды.

2.5. Волны и их действия на МНГС.

2.6. Вероятностный расчёт волновых характеристик.

2.6.1. Функции обеспеченности высот и периодов волн.

2.6.2. Вероятностный расчёт волновых характеристик.

Выводы по второй главе.

Глава 3. Укладка морских трубопроводов на больших глубинах

J-методом.

3.1. Дифференциальные уравнения изгиба трубопроводов.

3.2. Анализ методов расчёта трубопроводов, укладываемых J-методом.

3.3. Расчёт напряжённого состояния глубокоподводных трубопроводов при укладке J-методом.

3.4. Расчёт напряжённого состояния глубокоподводных трубопроводов при укладке J-методом под произвольным углом наклона.

3.5. Расчёт устойчивости стенки трубопроводов при укладке

J-методом.

Выводы по третьей главе.

Глава 4. Влияние волн, течений и судовой качки на напряжённое состояние стояков и подводных трубопроводов, укладываемых J-методом.^

3.1. Расчёт трубопроводов, укладываемых J-методом на переменные воздействия.

Выводы по четвёртой главе.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Обоснование теории и технологии строительства глубоководных трубопроводов в условиях шельфа Вьетнама»

Для освоения морских нефтянных и газовых месторождений, необходимо построить также морские нефтегазовые сооружения (МНГС) как подводные трубопроводы, причалы, подводные комплексы и различные платформы для бурения, добычи, сбора, подготовки и транспорта нефти и газа.

На шельфе Вьетнама уже 30 лет эксплуатируются морские месторождения как "Белый Тигр", "Дракон", "Большой Медведь", "Черный Лев", "Желтый Лев" и др. На этих месторождениях построены различные МНГС на глубинах 50 - 120 м. В ближайщее время морские месторождения "Лан Тау", "Лан До", "Хай Тхань", "Бунга Кеква" и др. будут введены в эксплуатацию. Это связано с строительством новых морских внутрипромысловых и магистральных трубопроводов, а также платформ. Кроме этого, различными зарубежными компаниями (в том числе Российскими) в тесном содружестве с Петровьетнамом будут выполнены поисково-разведочные работы в глубоководных районах.

Укладку морских трубопроводов на шельфе Вьетнама осуществляют различными способами:

- протаскивание трубопровода по дну моря;

- укладка погружением с поверхности моря;

- опускание трубопровода с опор;

- укладка трубопроводов с трубоукладочных барж без натяжения, с натяжением, со стингером и без него.

Анализ этих способов показывает что, все они применимы для укладки на малых и средних глубинах. На больших глубинах для укладки морских внутрипромысловых и магистральтных трубопроводов используется J-метод. В будущем на шельфе Вьетнама актуальной для освоения месторождений на глубоководных акваториях станет проблема укладки морских трубопроводов в сложных метеорологических и гидрологических условиях.

В связи с этим особую важность и актуальность приобретает разработка методов расчёта напряжённо-деформированного состояния трубопровода при укладке J-методом, обеспечивающего управление процессом укладки трубопроводов в зависимости от глубины моря и скорости трубоукладочного судна.

Главной целью диссертации является разработка методов расчёта напряжённо-деформированного состояния трубопровода при укладке J-методом в случае вертикального опускания трубы, а также при любом угле наклона оси трубопровода по отношению к поверхности моря, расчёта устойчивости стенки трубопровода и расчёта на переменные воздействия волн, течений и судовой качки.

Поставленная цель достигается решением следующих задач:

Обоснована технология строительства глубоководных трубопроводов, укладываемых J-методом с учётом природных воздействий (волн, течений, ветра, судовой качки);

Выполнен вероятностный расчёт параметров волн;

Разработан метод расчёта напряжённого состояния трубопровода при укладке J-методом в случае вертикального опускания трубы;

Разработан метод расчёта напряжённого состояния трубопровода при укладке J-методом в случае любого угла наклона оси трубопровода;

Разработан метод расчёта устойчивости стенки трубопровода при укладке J-методом;

Разработан метод расчёта прочности стояков и трубопроводов, укладываемых J-методом, на переменные воздействия волн, течений и судовой качки.

На защиту выносятся:

- Метод расчёта напряжённого состояния трубопровода при укладке J-методом в случае вертикального опускания трубы;

- Метод расчёта напряжённого состояния трубопровода при укладке J-методом в случае любого угла наклона оси трубопровода, который также позволяет определить конфигурацию и напряжённо-деформированное состояние трубопровода;

- Метод расчёта устойчивости стенки трубопровода при укладке J-методом;

- Метод расчёта прочности трубопроводов, укладываемых J-методом, на переменные воздействия волн, течений и судовой качки.

Научная новизна диссертационной работы:

Разработанный метод расчёта напряжённого состояния трубопровода при укладке J-методом в случае вертикального опускания трубы позволяет определить конфигурацию, изгибающие моменты, поперечные силы в различных сечениях трубопровода.

Разработан метод расчёта напряжённого состояния трубопровода при укладке J-методом для любого угла наклона оси трубопровода. Это позволяет определить пространственное положение трубопровода, углы поворота сечений, а также изгибающие моменты, поперечные силы в различных сечениях трубопровода.

Разработан метод расчёта устойчивости стенки трубопровода при укладке J-методом на внешнее давление воды.

Разработан метод расчёта прочности стояков и трубопроводов, укладываемых J-методом, на переменные воздействия волн, течения и судовой качки.

Практическая ценность:

1. Разработанные в диссертации методы расчёта параметров трубопровода и технология укладки J-методом позволяют обеспечить безаварийную укладку трубопроводов на больших глубинах, а также контролировать и управлять процессом строительства трубопровода на этих глубинах.

2. Материалы исследований используются в учебном процессе для обучения студентов по специальности "Морские нефтегазовые сооружения".

Апробация результатов работы:

Основные результаты диссертации докладывались на международной научно-технической конференции "Нефть, газ Арктики-' в июне 2006 года и на 7-й научно-технической конфереции "Актуальные проблемы состояния и развития нефтегазового комплекса России" в январе 2007 года. Автором опубликовано 3 статьи по теме диссертации в различных научно-технических журналах, в том числе и включённые в список ВАК для обязательной публикации. Материалы диссертации используются в работах, выполняемых в корпорации "Петровьетнам".

Заключение диссертации по теме «Технология освоения морских месторождений полезных ископаемых», Нгуен Ван Шон

Общие выводы и рекомендации по диссертации

1. Разработан метод расчёта напряжённого состояния трубопровода при укладке J-методом в случае вертикального опускания трубы, который позволяет определить конфигурацию и напряжённо-деформированное состояние трубопровода.

2. Разработан метода расчёта напряжённого состояния трубопровода при укладке J-методом в случае любого угла наклона оси трубопровода, который также позволяет определить конфигурацию и напряжённо-деформированное состояние трубопровода.

3. Показано, что расчёты напряжённого состояния трубопроводов, укладываемых на больших глубинах зависят не только от глубины укладки, но и от воздействия волн и течений, имеющих вероятностный характер.

4. Разработан расчёт устойчивости стенки трубопровода при укладке J-методом, позволяющий определить необходимые толщины стенки труб, а также условия предотвращения лавинного смятия трубопровода.

5. Разработан расчёт трубопроводов, укладываемых J-методом, и стояков на переменные воздействия волн, течений и судовой качки, позволяющие определить колебания трубопровода при укладке и его напряжённо-деформированное состояние, что даёт возможность обеспечить безаварийную укладку трубопровода.

Принятые сокращения

БК - блок - кондукторов

КС - компрессорная станция

МНГС - морское нефтегазовое сооружение

МСП - морская стационарная платформа

М/Р - месторождение

НДС - наряжённо-деформированное состояние

ПБУ - погружная буровая установка

ППБУ - полугружная буровая установка

ППД - поддержание пластового давления

СПБУ - самоподьёмная буровая установка

УБН - установка безпричального налива

УБНХ - установка безпричального налива с хранилищем

ЦТ - центр тяжести

ЦТП - центральная технологическая платформа

ЭВМ - персональный компьютер

PLEM - pipeline and manifold

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Нгуен Ван Шон, 2007 год

1. Аликин. В.Н., Литвин. И.Е., Сесюнин. С.Г. и др. Критерии прочности и надежность конструкции. М., Недра, 2005.

2. Алмазов В.О., Смирнов Т.Н. Желебетонные конструкции в портовом гидротехническом строительстве. М., Транспорт, 1986.

3. Аржаков В.Г., Бабкин В.И., Горев В.В. и др. Специальные конструкции и сооружения. Том 1,2,3. М., Высшая школа, 2002.

4. Борисов Р.В., Макаров В.Г., Макаров В.В. и др. Морские инженерные сооружения. Том 1. С.-Петербург, Судостроение, 2003.

5. Бородавкин П.П. Морские нефтегазовые сооружения. Часть 1. Конструирование. М., Недра, 2006.

6. Бородавкин П.П. Синюков A.M., Литвин И.Е. Основы расчета механической надежности и оптимизации коэффициентов запаса прочности основных элементов магистральных трубопроводов. М., Нефть и газ, 2002.

7. Бородавкин П.П., Синюков A.M. Прочность магистральных трубопроводов. М., Недра, 1984.

8. Бородавкин. П.П., Березин В.Л. Сооружение магистральных трубопроводов. М., Недра, 1987.

9. Бородавкин. П.П., Березин В.Л., Рудерман С.Ю. Выбор оптимальных трасс магистральных трубопроводов. М., Недра, 1974.

10. Бородавкин. П.П., Березин В.Л., Шадрин О.Б. Подводные трубопроводы. М., Недра, 1979.

11. Н.Бреббиа К., Уокер С. Динамика морских сооружений. Л., Судостроение, 1983.

12. ВСН 51.1-81. Инструкция по проектированию морских стационарных платформ. Мингазпром СССР. -М.: НИПИ "Гипроморнефтегаз", 1981.

13. ВСН 51.3-85. Проектирование морских стационарных платформ. Мингазпром СССР. М.: НИПИ "Гипроморнефтегаз", 1985.

14. Вяхирев Р.И., Никитин Б.А., Мирзоев Д.А. Обустройство и освоение морских нефтегазовых месторождений. М., Академия горных наук, 1999.

15. Галахов И. Н., Литонов О.Е., Алисейчик А.А. Плавучие буровые платформы. Л., Судостроение, 1981.

16. Глухов Л.В., Иванов с.Д. Лукашина Н.В. и др. Динамика, прочность и надежность элементов инженерных сооружений. М., Ассоциация Строительных Вузов, 2003.

17. Горев В.В., Филиппов В.В., Тезиков Н.Ю. Математическое моделирование при расчетах и исследованиях строительных конструкций. М., Высшая школа, 2002.

18. Горяинов Ю.А., Федоров А.С., Васильев Г.Г. и др. Морские трубопроводы. М., Недра, 2001.

19. Гусейнов Ч.С., Иванец В.К., Иванец Д.В. Обустройство морских нефтегазовых месторождений. М., Нефть и газ, 2003.

20. Доусон Т. Н. Проектирование сооружений морского шельфа. Л., Судостроение, 1986.

21. Дубровский М.П., Яколев П.И., Князев Е.А. и др. Морские шельфовые и речные гидротехнические сооружения. М., Недра, 1995.

22. Зинг В.У. Воздействие природных факторов на морские сооружения. Ха Ной. Строитель. 2002.

23. Ибрагимов A.M. Нефтегазопромысловые гидротехнические сооружения для освоения шельфа. М., Недра, 1992.

24. Иванов П.Л. Грунты и основания гидротехнических сооружений. М., Высшая школа, 1985.

25. Капустин К. Я. Плавучие буровые установки и буровые суда. М., Недра, 1974.

26. Капустин К. Я., Камышев М. А. Строительство морских трубопроводов. М., Недра, 1982.

27. Когонкова Г.Е. Динамика морских волн. М., Московский университет, 1969.

28. Кукушкин Б.М., Канаев В.Я. Строительство подводных трубопроводов. М., Недра, 1982.

29. Кульмач. П.П. Якорные системы удержания плавучих обьектов. Д., Судостроение, 1980.

30. Левин. С.И. Подводные трубопроводы. М., Недра, 1970.

31. Леонтьев Н.Н., Соболев Д.Н., Амосов А.А. Основы строительной механики стержневных систем.

32. Носков Б.Д. Сооружения континентального шельфа. М.: МИСИ, 1986.

33. Пособие по проектированию морских стационарных платформ (к ВСН 51.3-85) . Мингазпром СССР. Баку.: НИПИ "Гипроморнефтегаз", 1985.

34. Пособие по проектированию морских стационарных платформ (к ВСН 51.3-85) . Мингазпром СССР. Баку.: НИПИ "Гипроморнефтегаз", 1985.

35. Селезнев В.Е. Алешин. В.В. Клишин. Г.С. Методы и технология численного моделирования газопроводных систем. М., УРСС, 2002.

36. Симаков Г.В., Шхинех К.Н., Смелов В.А. и др. Морские гидротехнические сооружения на континентальном шельфе. Л., Судостроение, 1989.

37. Симвулиди. И.А. Расчет инженерных конструкций на упругом основании. М., Высшая школа, 1987.

38. СНиП 2.01.07-85. Нагрузки и воздействия. Госстрой СССР. М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1987.

39. СНиП 2.06.04-82. Нагрузки и воздействия на гидротехнические сооружения (волновые, ледовые и от судов). Госстрой СССР. М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1986.

40. СНиПП-17-77. Свайные фундаменты-М.: Стройиздат, 1987.

41. Труды координационных совещаний по гидротехнике. Выпуск 50. JL, Энергия, 1969.

42. Труды координационных совещаний по гидротехнике. Выпуск 61. JL, Энергия, 1969.

43. Тьен JI.K. Теория и практика сооружения и ремонта морских подводных трубопроводов для транспорта нефти и газа в условиях шельфа СРВ. Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук. М. 2003.

44. Федоровский В.Г., Левачев С.Н., Курилло С.В. и др. Сваи в гидротехническом строительстве. М., АСВ, 2003.

45. Халфин И.Ш. Воздействие волн на морские нефтегазопромысловые сооружения. М., Недра. 1990.

46. Bramlette McClellanhd, Michael D. Reifel. Planning and design of fixed offshore platforms. New York.: Van Nostrand Reinhold Company Inc., 1986.

47. Dr Visser. Offshore jackets. London.: MTD, 1993.