Определение оптимальной технологии строительства переходов береговой линии морских трубопроводов по технико-экономическим критериям тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 25.00.19, кандидат технических наук Прокопенко, Ирина Анатольевна

• Прокопенко, Ирина Анатольевна
• кандидат технических наук
• 2008

Оглавление диссертации кандидат технических наук Прокопенко, Ирина Анатольевна

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩЕЙ ПРАКТИКИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ИИТЕЛЬСТВА МОРСКИХ ТРУБОПРОВОДНЫХ СИСТЕМ ДЛЯ ОБЪЕКТОВ НЕФТЕГАЗОВОГО КОМПЛЕКСА.

1.1. Динамика развития проектирования и строительства морских газонефтепроводных систем

1.2. Актуальнос гь морских трубопроводных проектов в России.

Транспортировка добываемой продукции.

Транспортировка готовой продукции.

1.3. Специфика производства строительно-монтажных работ на участке пересечения морской береговой линии.

1.4. Формализация задачи выбора метода пересечения береговой линии морским трубопроводом.

ГЛАВА 2. ИССЛЕДОВАНИЕ КОМПЛЕКСА ПРИРОДНО-КЛИМАТИЧЕСКОГО УСЛОВИЙ

НА УЧАСТКЕ ПЕРЕСЕЧЕНИЯ БЕРЕГОВОЙ ЛИНИИ.

2.1. Классификация природно-климатических условий строительства на участке пересечения береговой линии.

Геодезическая характеристика участка.

Геологическая характеристика участка.

Гидрометеорологическая характеристика участка.

Экологическая характеристика участка.

2.2. построение модели природно-климатического комплекса характеристик участка пересечения береговой линии.

2.3. Анализ природно-климатических особенностей перспективных трубопроводов России

ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ТЕХНИЧЕСКИХ И КОНСТРУКТИВНЫХ РЕШЕНИЙ НА ВЫБОР МЕТОДА ПРОИЗВОДСТВА РАБОТ.

3.1. Анализ технико-технологических параметров пересечения береговой линии.

3.2. Технологическая модель пересечения береговой линии траншейным методом.

Параметры разработки траншеи.

Оборудование разработки и засыпки траншеи.

3.3. Технологическая модель пересечения береговой линии методом ннб.

3.4. Технологическая модель пересечения береговой линии методом микротуннелирования.

3.5. Технология укладки морского трубопровода на участке пересечения береговой линии

3.6. Формализация построения технологической модели пересечения береговой линии

ГЛАВА 4 МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОМПЛЕКСНОГО ЭКОЛОГИЧЕСКОГО КРИТЕРИЯ ВОЗДЕЙСТВИЯ РАБОТ НА УЧАСТКЕ ПЕРЕСЕЧЕНИЯ БЕРЕГОВОЙ ЛИНИИ.

4.1. Виды экологического воздействия на участке.

4.2. Выделенные исходные показатели экологического воздействия.

4.3. Формирование комплексного критерия оценки воздействия па окружающую среду при пересечении береговой линии.

ГЛАВА 5. МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОПТИМАЛЬНОЙ ТЕХНОЛОГИИ

СТРОИТЕЛЬСТВА ПЕРЕХОДОВ БЕРЕГОВОЙ ЛИНИИ НА ОСНОВЕ ТЕХНИКО

ЭКОНОМИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ.

5.1. Решение задачи многокритериального выбора оптимального метода производства работ на основе комплекса природно-климатических, технических и экологических факторов.

5.2. Методика определения оптимального метода производства работ на основе экономического фактора.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Определение оптимальной технологии строительства переходов береговой линии морских трубопроводов по технико-экономическим критериям»

Современную промышленность невозможно представить без нефти и газа. Наличие ресурсов нефти и газа во многом определяет в наши дни политико-экономическое положение государств. Основа развития всех отраслей экономики - топливно-энергетический комплекс, его развитие определяет положение государства в мировом сообществе.

Россия — страна, обладающая богатейшими залежами углеводородов на шельфе, разработка которых сегодня является одним из стратегических направлений развития нефтегазовой промышленности. В России около 90% площади шельфа являются перспективными для добычи углеводородного сырья, что составляет около 2/3 перспективной площади на суше.

Нефтегазовый потенциал континентального шельфа России оценивается очень высоко. По оценке перспектив нефтегазоносности шельфа России начальные извлекаемые суммарные ресурсы углеводородов составляют более 100 млрд. тонн условного топлива.

Главными стратегическими направлениями развития морской системы нефтегазопроводов России является транспортировка продуктов с разрабатываемых новых шельфовых месторождений, а также активное расширение поставок углеводородов в западную Европу и страны Азии транснациональными проектами. По оценкам экспертов в России до 2030 года необходимо построить около 10000 км подводных магистралей.

Таким образом, в настоящее время основные объемы строительства магистральных трубопроводов в России переносятся с суши на море с формированием нового направления в строительной отрасли - сооружения морских трубопроводов.

В этой связи именно сейчас чрезвычайно актуальными для нашей страны является решение всех вопросов, связанных с морскими трубопроводными проектами.

Достаточно хорошо изучены и освещены методы производства работ при

------ строительстве —морских трубопроводов,— касающиеся— непосредственной укладки трубопроводов в море. Однако мало внимания уделяется области укладки трубопровода на участке пересечения береговой линии. Разработка комплексного, системного решения для производства работ на участке пересечения береговой линии морским трубопроводом, является актуальной задачей.

Цель работы заключается в разработке методики выбора способа пересечения береговой линии при строительстве морского трубопровода, позволяющей определить оптимальный метод производства работ на участке для каждого проекта и решить задачу формализации учета многообразия природно-климатических условий, параметров технологических процессов и экологических ограничений при пересечении береговой линии.

Основные задачи исследования:

• анализ существующих технологий производства строительно-монтажных работ на участке пересечения береговой линии морскими трубопроводами;

• исследование комплекса природно-климатического условий на участке пересечения береговой линии;

• исследование влияния технических и конструктивных решений на выбор метода производства работ;

• определение комплексного экологического критерия для оценки техногенного воздействия на участке пересечения береговой линии;

• решение задачи многокритериального выбора оптимального метода производства работ на основе комплекса природно-климатических, технических, экологических и экономических факторов.

Научная новизна работы заключается в построении технологической модели производства работ на участке пересечения береговой линии, которая позволяет решить задачу выбора оптимальной технологии строительства переходов береговой линии морских трубопроводов по техникоэкономическим критериям; разработана методика расчета параметров траншеи.на участке и.методика расчета.напряжений в сечении трубопровода-^ при производстве протаскивания на участке для различных методов строительства; разработана методика сравнения различных методов производства работ на основе оценки длительности и стоимости строительно-монтажных работ.

На защиту выносятся следующие положения:

• технологическая модель производства работ на участке пересечения береговой линии морским трубопроводом;

• методика выбора метода пересечения морским трубопроводом участка береговой линии решением многокритериальной задачи;

• методика определения технико-экономических и временных параметров технологических операций для принятого метода пересечения береговой линии.

Практическая значимость работы

На основе проведенных исследований выполнена программная реализация определения оптимального метода пересечения береговой линии для различных исходных характеристик проектируемого морского трубопровода. Предлагаемая методика построения календарных графиков производства работ и определения затрат на строительно-монтажные работы может применяться в качестве основы для проектных решений на ранних стадиях проектирования организации строительства морских трубопроводов.

Практическое применение разработанного программного продукта при проектировании пересечений береговых линий на этапе подготовки к проекту позволило значительно повысить эффективность принятия решения по выбору методов производства работ на участке.

Теоретические выводы, предложенная модель производства выбора метода пересечения береговой линии и практические рекомендации, содержащиеся в диссертации, могут применяться в проектных организациях нефтегазовой отрасли.

Внедрение результатов. Материалы диссертации использовались при проектировании в компании ООО «Питер Газ».

Основные результаты работ использованы при разработке проектов:

- Переход через Байдарацкую губу;

- Северный поток (Российский сектор);

- Джубга-Лазаревское-Сочи;

- Обустройство Штокмановского месторождения.

Апробация работы. Основные положения и результаты исследования докладывались на П-ой научно-практической конференции ЗАО Ямалгазинвест «Инновационный потенциал молодых специалистов как залог динамического развития газовой промышленности» в сентябре 2006 года; на 7-ой научно-технической конференции «Актуальные проблемы состояния и развития нефтегазового комплекса России» в январе 2007 года; на VI международной научно-технической конференции «Надежность и безопасность магистрального трубопроводного транспорта» в декабре 2007 года в г. Новополоцке.

Заключение диссертации по теме «Строительство и эксплуатация нефтегазоводов, баз и хранилищ», Прокопенко, Ирина Анатольевна

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. Анализ практики строительства морских трубопроводов позволил определить специфические параметры строительства пересечений береговых линий и основные технологические схемы производства работ.

2. Построена модель влияния природно-климатических, технико-технологических и экологических параметров на выбор метода пересечения береговой линии, и на её основе разработана математическая модель выбора оптимального метода пересечения береговой линии способом сведения многокритериальной задачи выбора к однокритериальной.

3. Разработана методика расчета объемов производства работ различными методами пересечения, определен реестр основного применяемого технологического оборудования, построен алгоритм вычисления параметров производства работ различными методами, что позволило перейти к его программной реализации.

4. На основе ресурсного метода определения стоимости по среднесуточным затратам технологических потоков разработана и внедрена программа расчета длительности и стоимости производства строительно-монтажных работ и построения календарного графика производства работ на участке пересечения береговой линии различными методами.

Разработанная программа дала возможность определения оптимального метода пересечения береговой линии посредством сравнения полученных графиков и может являться основой для выбора метода пересечения береговой линии и расчета стоимости строительства на ранних стадиях проектирования морских трубопроводов.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Прокопенко, Ирина Анатольевна, 2008 год

1. Беляева В.Я., Михайличенко A.M., Бараз А.Н., Гобелая р.Д., Горюнов П.В. Нефтегазовое строительство: учебное пособие для вузов М.: Омега-Л -2005-771 е.;

2. Березин В.Л., Бородавкин П.П., Шадрин О.Б. К определению собственной частоты колебаний подводных и надземных трубопроводов// Известия вузов, сер. Нефть и газ, 1971, № 1, с. 79-83.

3. Благов О.Н., Васильев Г.Г., Горяинов Ю.А., Кечаев A.C., Кинцлер Ю.Э. Сооружение подводных переходов газонефтепроводов методом наклонно-направленного бурения. М.: Лори, 2003. 318 е.;

4. Бородавкин П.П., Березин В.Л., Шадрин О.Б. «Подводные трубопроводы» М., Недра, 1979 -.415 с.;

5. Бородавкин П.П. «Морские нефтегазовые сооружения 4.1. Конструирование.» М., ООО "Недра-Бизнесцентр", 2006 555 е.;

6. Бородавкин П.П. «Морские нефтегазовые сооружения 4.2. Технология строительства » М., ООО "Недра-Бизнесцентр", 2007 — 408 е.;

7. Бородавкин П.П., Синюков A.M. Прочность магистральных трубопроводов.- М.: Недра, 1984.- 245 с.

8. Ю.Ведомственные строительные нормы 010-88 «Строительство магистральных трубопроводов. Подводные переходы»11 .Ведомственные строительные нормы проектирования и строительства морского газопровода ВН 39-1.9-005-98, АО ВНИИСТ, Москва 1998 19 е.;

9. Вертакова Ю.В. Управленческие решения: разработка и выбор: учеб. Пособие для вузов М. Кнорус, 2005 - 352 е.;

10. Вчера, сегодня, завтра нефтяной и газовой промышленности России под редакцией H.A. Крулова. М.: издание ИГиРГИ, 1995 448 е.;

11. Н.Голубков Е.П. Технология принятия управленческих решений М.: Дело и Сервис, 2005 - 544 е.;

12. Горяинов Ю.А., Федоров A.C., Васильев Г.Г. и др. Морские трубопроворды-М.: ООО «Недра-Бизнесцентр», 2001. 131 е.;

13. Горяинов. Ю.А. Управление проектами строительства морских трубопроводов М.: Формула энергии, 2004 - 272 е.;

14. Горяинов Ю.А., Резуненко В.И., Федоров A.C., Фейгин Б.Л. Газопровод Россия-Турция: исследование труб на смятие// Газовая промышленность, 1999, №8, с. 15-16.

15. Динамический расчет специальных инженерных сооружений и конструкций.- М.: Стройиздат, 1986.- 461 с.

16. Евланов Л.Г. Теория и практика принятия решений М.: Экономика, 1984 -176 е.;

17. Золотухин А.Б., Гудместад О.Т.,.Ермаков А.И и др. Основы разработки шельфовых нефтегазовых месторождений и строительство морскихсооружений в Арктике М.: ГУП Изд-во «Нефть и газ» РГУ нефти и газа им. И.М.Губкина, 2000. - 770 е.;

18. Камышев М.А., Левин С.И. Строительство подводных трубопроводов в Северном море. НТ обзор. М.: Информнефтегазстрой, 1978;

19. Камышев М.А., Капустин К.Я. Современные требования к сооружению морских трубопроводов. М.: Информнефтегазстрой, 1979 27 е.;

20. Капустин К.Я., Камышев М.А. Строительство морских трубопроводов. М., Недра, 1982 207 е.;

21. Колемаев В.А. Математические методы и модели исследования операций: учебник для вузов под ред. В.А, Колемаева. — М.:Юнити, 2008 — 592 е.;

22. Концепция работы ОАО «Газпром» на шельфе РФ (1-я редакция) ООО «ВНИИГАЗ», Москва, 2003 г;

23. Кукушкин Б.М., Канаев В.Я. Строительство подводных трубопроводов. М. Недра, 1982 176 е.;

24. Курганова И.Н., Радин В.П., Саликов А.И. Оценка долговечности участков подводных трубопроводов в непроектном положении// Вопросы надежности газопроводных конструкций.- М.: ВНИИГАЗ, 1993, с. 54-61.

25. Левин С.И. Подводные трубопроводы.- М.: Недра, 1970.- 288 с.

26. Лобанов В.А. Справочник по технике освоения шельфа. Л.: Судостроение, 1983 -288 е.;

27. Магистральные трубопроводы. Строительные нормы и правила СНиП 2.05.06-85*.- М: ЦИТП Госстроя, 1997.- 52 с.

28. Мазлова Е.А.; Шагарова Л.Б. Экологические решения в нефтегазовом комплексе. М.: Техника — 111 е.;

29. Мазур И.И., Иванцов О.М., Молдаванов О.И. Конструктивная надежность и экологическая безопасность трубопроводов. М. Недра, 1990 264 е.;

30. Макаров И.М., Виноградская Т.М., Рубчинский A.A., Соколов В.Б. Теория выбора и принятия решений: учебное пособие. М.: Наука. Главная редакция физико-математической литературы, 1982 - 327 е.;

31. Макаров C.B.; Шагарова Л.Б. Экологическое аудирование промышленных производств под редакцией А.Ф. Подрядина М.:НУМЦ Госкомэкологии России, 1997;

32. Морозов В.Н. Машины для строительства магистральных трубопроводов. М.: Недра, 1985-440 е.;

33. Новая техника и технология строительства подводных переходов магистральных трубопроводов. Сб. науч. тр. М.: ВНИИСТ, 1987 134 е.;

34. Овчинников В.Ф., Смирнов Л.В. Динамические свойства трубопровода с движущейся жидкостью// Вопросы атомной науки и техники. Физика и технология ядерных реакторов, 1981, № 6/19, с. 6-16.

35. Окопный Ю.А., Радин В.П. Случайные колебания подводных трубопроводов при гидродинамических воздействиях// Надежность газопроводных конструкций.- М.: ВНИИГАЗ, 1990, с. 76-79.

36. Окопный Ю.А., Радин В.П. Исследование напряженно-деформированного состояния подводного газопровода. Конструктивная надежность газопроводов -М.: ВНИИГАЗ, 1992;44.0ре О. теория графов: пер. с английского — М. Наука, 2-е издание, 1980 -336 е.;

37. Орехов В.И. Управление качеством трубопроводного строительства. М.: Недра, 1988 148 е.;

38. Опыт проектирования, строительства и эксплуатации подводных трубопроводов. Левин С.И. Итоги науки и техники. Сер. вод. трансп. ВИНИТИ, 1990, №16 123 с. ;

39. Перегудов Ф.И., Тарасенко Ф.П., «Введение в системный анализ». Учебное пособие для вузов. М., Высш. шк., 1989. 367 е.;

40. Подиновский В.В. Введение в теорию важности критериев в многокритериальных задачах принятия решений: Учебное пособие для вузов М.:Физматлит, 2007 - 64 е.;

41. Рекомендации по проектированию и строительству морских подводных нефтегазопроводов (Р412-81);

42. Ременников В.Б. Разработка управленческого решения: учеб. Пособия для вузов М.:Юнити - Дана, 2001 - 140 е.;51 .Российская газовая энциклопедия под редакцией Р.И. Вяхирева. М.:Болыиая энциклопедия, 2004 г 527 е.;

43. Самойлов Б.В., Ким Б.И., Зоненко В.И., Кленин В.И. Рецензенты: д- техн. наук О.Б. Шадрин, канд. техн. наук Г.З. Ибрагимов. Сооружение подводных трубопроводов. Учебное пособие для вузов, М.: Недра, 1995. -304 с.:ил.;

44. Скугорова Л.П. Материалы для сооружения газонефтепроводов и хранилищ.- М.: Недра, 1975, 320 с.

45. СНиП 11-02-96 «Инженерные изыскания для строительства. Основные положения», Минстрой России, 1996 г.;

46. СТО Газпром 2-3.7-050-2006 (Морской стандарт Det Norske Veritas DNV-OS-FlOl);

47. Тартаковский А.Г. Строительная механика трубопровода.- М.: Недра, 1967.-312 с.

48. Тимонин А.Н. (ООО «ВНИИГАЗ»), Холодилов В.А. (ООО «Газфлот»). Состояние и перспективы проведения геологоразведочных работ на нефть и газ на шельфе РФ по районам деятельности ОАО «Газпром». Материалы конференции RAO / CIS OFFSHORE 2007;

49. Харионовский В.В., Окопный Ю.А., Радин В.П. Исследование устойчивости подводных переходов газопровода, имеющих размытые участки// Проблемы надежности газопроводных конструкций.- М.: ВНИИГАЗ, 1991,с.94-99.

50. Хургин Я.И. проблемы неопределенности в задачах нефти и газа: монография — М. Ижевск: Институт компьютерных исследований, 2004 — 320 е.;

51. Шаммазов A.M., Мугаллимов Ф.М., Нефедова Н.Ф. Подводные переходы магистральных нефтепроводов. Под общей редакцией д-ра техн. наук, проф. A.M. Шаммазова М.: ООО «Недра - Бизнесцентр», 2000. - 237 е.;

52. Шаммазов A.M., Бахтизин Р.Н., Мастобаев Б.Н. и др. История нефтегазового дела России. М.: "Химия", 2001 —318 с.;

53. Шутов В.Е., Березин JI.B., Минаев В.И. «Сооружение подводных трубопроводов методом направленного бурения» М., ВНИИПКтехоргнефтегазстрой, 1986, 33 стр. Обз. Информация. Серия «Линейное трубопроводное строительство», вып. 3, табл.3, ил. 12);

54. Юрлов Ф,Ф. Многокритериальная оченка и выбор эффективных решений в экономике: учеб. пособие / Нижегородский государственный технический университет, Н. Новгород, 2005 — 152 е.;

55. American Petroleum Institute, RP 17A Design and Operational of Subsea Production Systems, p. 21-29, 79;

56. API recommended practice 1111, Design, Construction, Operation, and Maintenance of Offshore Hydrocarbon Pipelines (Limit State Design), Third edition, 1999, p. 10, 15-17;

57. Code of practice for Pipelines. Part 3. Pipelines subsea: design, construction and installation. British Standard BS 8010: Part 3, 1993, 78 p.69.«Data for merchant ship traffic reply to comments, Memo Ramboll» 2007-0727;

58. DNV -OS-FIOI. Offshore standart. Submarine pipeline systems. 2000 (reprint 2003), 166 p;

59. Gas Transmission and Distribution Piping Systems. ASME Code for Pressure Piping. ASME B31.8-1995/ An American National Standart/ The American Society of Mechanical Engineers, 1995,177 p;.

60. Johns Т.О., McConnell D.P. Research program yields preliminary design method for pipelines in 1000-3000 ft of water// Oil and Gas Journal, 1984, vol.82, № 32, p.59-62.

61. Kershenbaum N.Y., Harrison G.E. Seabed irregularity in subsea pipeline spanning// Proceedings of the 5th International Offshore and Polar Engineering Conference. The Hague, June 11-16, 1995, vol.2. Golden (Colo), 1995, p.8-14.

62. Matteelli R., Mazzoli A. Intervention requirements for deepwater pipe lines// Pipe Line Industry, 1982, vol.57, № 4, p.39-40, 42.

63. Meng Z., Li X., Yang M., Wang Z., Yang S., Zhang H. Dynamic load analysis of underwater pipeline// Proceedings of the International Symposium on Structural and Technical Pipeline Engineering. Beijing, April 15-20, 1992.-Beijing, 1992, p.201-208.

64. Pipeline rules of thumb hand book. Quick and accurate solutions to your everyday pipeline problems. Editor E.W. McAllister. Gulf Proffesional Publishing Elsevier, 2005, p. 41, 77-84.;

65. Rules for Submarine Pipeline Systems. DetNorske Veritas, 1981, 88 p.

66. Rules for Submarine Pipeline Systems. DetNorske Veritas, 1996, 128 p.

67. Specification for Line Pipe. API Specification 5L. Forty-first edition, April 1, 1995.-American Petroleum Institute, 1995, 119 p.

68. Subsea Pipeline Engineering/ by Andrew C. Palmer and Roger A. King. PennWell Corporation, US, 2004, p. 387 403;

69. Wagner D.A., Murff J.D., Brennodden H., Sveggen O. Pipe-soil interaction model// Journal of Waterway, Port, Coastal and Ocean Engineering, 1989, vol. 115, №2,p.205-220.

70. Xiang Z., Tang Y., Li C., Li X. Dynamic analysis of underwater pipelines// Proceedings of the International Symposium on Structural and Technical Pipeline Engineering. Beijing, April 15-20, 1992.-Beijing, 1992, p. 192-199.

71. Yong Bai. Pipelines and risers. Elsevier Science, Netherlands, 2001., Volume 3, p.17-19.1. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ