酸气集输管线和燃料气返输管线同沟敷设设计书.docx
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酸气集输管线和燃料气返输管线同沟敷设设计书.docx
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酸气集输管线和燃料气返输管线同沟敷设设计书
酸气集输管线和燃料气返输管线同沟敷设设计书
5线路设计
5.1设计参数
5.1.1设计压力
酸气集输管线设计压力为14.4MPa和10.7MPa(相当于Class900);燃料气返输管线设计压力为4.0MPa(相当于Class300)。
5.1.2设计温度
酸气集输管线设计温度为60℃;燃料气返输管线设计温度为常温。
5.2线路走向
普光气田大湾区块集输管网集气管线和燃料气返输管线同沟敷设,具体的线路走向按照7段进行描述(详见图5-1),分别为:
D401集气站~集气总站、D402集气站~D401集气站、D403集气站~D402集气站、
D404集气站~D403集气站、D405集气站~D404集气站、M502集气站~D403集气站、
M503集气站~M502集气站;
(1)D401集气站~集气总站(桩TD-11G-2~桩TD-20G)
DN500(管线外径Φ508)的管线从D401集气站出站向西翻越一座小山梁后向西南方向沿着梯田敷设,在李山溪村东向南穿越李山溪隧道,接着穿越净化厂取水管线后继续向南敷设,在净化厂东穿过新建电缆沟,而后向西南方向敷设,最后与主体集输管线向西同沟敷设到达集气总站。
详细的线路概况见说明书SPC-0301PR02。
此段管线水平长度为2971m,空间长度约3139m。
(2)D402集气站~D401集气站(桩D12-02G~桩D12-30G)
DN500(管线外径Φ508)的管线从D402集气站出站后向西敷设跨越一处冲沟后穿越王二梁隧道,接着向西翻越一处山梁后再穿越白山坡隧道,而后向南敷设,在猫儿坪跨越樟木树沟,接着在猫儿坪村南沿着梯田向南敷设,跨越两次冲沟后向南穿越诸唐湾1#、2#隧道,最后在大鱼滩村北穿越后河后到达D401集气站。
详细的线路概况见说明书SPC-0301PR03。
此段管线水平长度为8776m,空间长度约9532m。
(3)D403集气站~D402集气站(桩D45-01G1-桩D23-20G-1)
DN500(管线外径Φ457)的管线从D403集气站出站后向南沿着梯田敷设,在严家塝西南翻越一处低山,接着继续向南敷设,在李家山村南穿越李家山隧道后向南沿着梯田敷设,而后向西南方向穿越立石寨隧道,在分水沟村北跨越一处冲沟,然后翻越一处陡坡,在分水沟村西跨越一处冲沟,接着在观音寺村南沿着梯田向西南方向敷设,最后到达D402集气站。
详细的线路概况见说明书SPC-0301PR04。
此段管线水平长度为3627m,空间长度约3953m。
(4)D404集气站~D403集气站(桩D67-01G-桩D67-11G)
DN250(管线外径Φ273)的管线从D404集气站出站后向西南方向沿着梯田敷设,在赵家坡村南跨越一处冲沟,接着穿越灌木丛向西敷设,在黄柳树垭豁穿越黄柳树隧道继续向西敷设,翻越一座山梁后向西北方向敷设,最后到达D403集气站。
详细的线路概况见说明书SPC-0301PR05。
此段管线水平长度为2164m,空间长度约2372m。
(5)D405集气站~D404集气站(桩D78-01G-桩D78-10G)
DN200(管线外径Φ219.1)的管线从D405集气站出站后向南沿着梯田敷设,在庙子沟村南跨越一处冲沟,接着向南翻越一处低山,最后到达D404集气站。
详细的线路概况见说明书SPC-0301PR06。
此段管线水平长度为1617m,空间长度约1697m。
(6)M502集气站~D403集气站(桩D6M3-01G-桩D6M3-11G1)
DN250(管线外径Φ273)的管线从M503井场东边的隧道口南约5m处作为线路的起点,向东南沿山坡的梯田缓慢上坡敷设到庙垭豁,走到高点后顺梯田下坡敷设至山梁下。
经“厌家槽隧道”向南穿越大山,再沿南面山坡向东南爬坡至D403井场陡崖的东北面坡口。
详细的线路概况见说明书SPC-0301PR07。
此段管线水平长度为1971m,空间长度约2040m。
(7)M503集气站~M502集气站(桩M34-01G1-桩M34-09G)
DN200(管线外径Φ219.1)的管线在M502井场南边为起点,向南跨越冲沟后,垂直爬上小山包,然后顺山脊梯田向西至坡脚处,经隧道穿越山梁进入M503井场。
详细的线路概况见说明书SPC-0301PR09。
此段管线水平长度为870m,空间长度约1088m。
5.3工艺计算
5.3.1水力计算
(1)酸气管线水力计算结果
根据净化厂接收压力8.3~8.5MPa(G)返算并优化各管段起点压力和管径,酸气管线水力计算结果见表5-1。
表5-1酸气管线水力计算结果表
序号
管段
管段长度(m)
设计输量(104m3/d)
起始点计算压力(MPa)
管线外径(mm)
1
D401集气站-集气总站
3139
910
8.86
Φ508
2
D402集气站-D401集气站
9532
860
9.57
Φ508
3
D403集气站-D402集气站
3953
690
10.15
Φ457
4
D404集气站-D403集气站
2372
360
10.82
Φ273
5
D405集气站-D404集气站
1697
220
11.82
Φ219.1
6
M502集气站-D403集气站
2041
270
11.14
Φ273
7
M503集气站-M502集气站
1088
210
11.71
Φ219.1
注:
表中管段长度为站间管线长度。
(2)燃料气返输管线水力计算结果
燃料气返输管线水力计算结果见表5-2。
表5-2燃料气管线水力计算结果表
序号
管段
管段长度(m)
设计输量(m3/d)
管线计算压力(MPa)
管线外径(mm)
1
D401集气站-集气总站
3139
71272
3.5-3.49
Φ168.3
2
D402集气站-D401集气站
9532
71272
3.49-3.48
Φ168.3
3
D403集气站-D402集气站
3953
71272
3.48-3.47
Φ168.3
4
D404集气站-D403集气站
2372
23403
3.47-3.466
Φ114.3
5
D405集气站-D404集气站
1697
12765
3.466-3.46
Φ88.9
6
M502集气站-D403集气站
2041
15956
3.47-3.468
Φ114.3
7
M503集气站-M502集气站
1088
4255
3.468
Φ88.9
5.3.2热力计算
(1)酸气管道热力计算结果见表5-4。
表5-4酸气管道热力计算结果表[℃]
管段
管径
(mm)
输量
(104m3/d)
起点温度(℃)
末点温度(℃)
M503-M502
Φ219.1
160
50.00
47.50
M502-D403
Φ273
220
48.10
40.40
D405-D404
Φ219.1
220
50.00
47.38
D404-D403
Φ273
360
46.40
42.53
D403-D402
Φ457
690
41.77
37.51
D402-D401
Φ508
860
38.73
32.86
D401-总站
Φ508
910
33.47
30.83
注:
表5-4中,干线管径为DN500、DN450的管道为三层PE防腐管道,其余管道都加40mm厚的聚氨酯泡沫保温层。
5.3.3钢管壁厚计算
(1)酸气管线壁厚计算结果
酸气管线壁厚计算结果见表5-5。
表5-5酸气管线壁厚计算结果表
公称
直径
外径
(mm)
设计压力
(MPa)
钢种等级
直管段计算壁厚(mm)
直管段选用壁厚(mm)
弯头计算壁厚(mm)
弯头选用壁厚(mm)
200
219.1
14.4
L360无缝钢管
14.16
14.2
15.17
16
250
273
14.4
L360无缝钢管
16.85
17.5
18.054
20
450
457
14.4
L360无缝钢管
26.05
28
27.911
30
500
508
10.7
L360SAW钢管
22.07
22.2
23.646
25
注:
本工程酸气管网不采用冷弯弯管。
(2)燃料气返输管线壁厚计算结果
燃料气返输管线壁厚计算结果见表5-6。
表5-6燃料气返输管线壁厚计算结果表
公称
直径
外径(mm)
设计
压力
(MPa)
钢种等级
直管段计算壁厚
(mm)
直管段选用壁厚
(mm)
弯头计算壁厚
(mm)
弯管计算壁厚
(mm)
弯头和弯管选用壁厚(mm)
80
88.9
4.0
L245无缝钢管
3.45
4
3.70
3.48
4.5
100
114.3
4.0
L245无缝钢管
3.87
4.5
4.15
3.90
5
150
168.3
4.0
L245无缝钢管
4.75
5
5.09
4.78
6.3
5.3.4线路截断阀室间距计算
(1)阀室间距计算结果
不同管径的阀室间距计算结果见表5-8。
表5-8不同管径的阀室间距计算结果表
阀室分段
管径
地区类别
计算结果(m)
备注
D401集气站-集气总站
DN500
3类
932
实际阀室间距因环境及穿(跨)越的影响有所不同,但均应小于本表计算结果。
D402-D401集气站
DN500
878
D403-D402集气站
DN450
1024
D404-D403集气站
DN250
2734
D405-D404集气站
DN200
3942
M502-D403集气站
DN250
2690
M503-M502集气站
DN200
3904
5.4线路用管
5.4.1酸气管道线路用管
本工程集输管道中的H2S分压超过1.5MPa,属于高含硫化氢输送系统。
酸气输送管道材料根据NACEMR0175/ISO15156选择,DN500和DN450的管子采用GB/T9711.3-2005/ISO3183-2007L360直缝缝埋弧焊钢管,DN400以下(包括DN400)的管子采用GB/T9711.3-2005/ISO3183-2007L360无缝钢管,同时对材料和缓蚀剂提出相应的要求,配合全面有效的腐蚀监测设施对腐蚀进行实时监测记录,并根据现场条件对所选抗硫管材进行SSC、HIC试验和评价及焊接工艺评价。
本工程各段酸气管线的管道规格和管材等级见表5-9。
表5-9本工程各段酸气管线的管道规格和管材等级表
序号
管段
直管段规格
弯头规格
管材等级
1
D401集气站-集气总站
Φ508×22.2
Φ508×25.0
L360SAW钢管
2
D402集气站-D401集气站
Φ508×22.2
Φ508×25.0
L360SAW钢管
4
D403集气站-D402集气站
Φ457×28
Φ457×30.0
L360无缝钢管
5
D404集气站-D403集气站
Φ273×17.5
Φ273×20.0
L360无缝钢管
6
D405集气站-D404集气站
Φ219.1×14.2
Φ219.1×16.0
L360无缝钢管
7
M502集气站-D403集气站
Φ273×17.5
Φ273×20.0
L360无缝钢管
8
M503集气站-M502集气站
Φ219.1×14.2
Φ219.1×16.0
L360无缝钢管
5.4.2燃料气返输管道线路用管
本工程燃料气返输管线管道材料根据GB/T9711.2-1999《石油天然气工业输送钢管交货技术条件第2部分:
B级钢管》选择,均采用L245无缝钢管。
本工程各段燃料气返输管线的管道规格和管材等级见表5-10。
表5-10燃料气返输管线的管道规格和管材等级表
序号
管段
管线规格
弯头、弯管规格
管材等级
1
D401集气站-集气总站
Φ168.3×5
Φ168.3×6.3
L245
无缝钢管
2
D402集气站-D401集气站
Φ168.3×5
Φ168.3×6.3
3
D403集气站-D402集气站
Φ168.3×5
Φ168.3×6.3
4
D404集气站-D403集气站
Φ114.3×4.5
Φ114.3×5.0
5
D405集气站-D404集气站
Φ88.9×4
Φ88.9×4.5
6
M502集气站-D403集气站
Φ114.3×4.5
Φ114.3×5.0
7
M503集气站-M502集气站
Φ88.9×4
Φ88.9×4.5
5.5管线防腐
对站外埋地集输管道采取涂层与阴极保护的联合保护方案。
DN400以下(包括DN400)的集输管道保温采用聚氨脂泡沫,保温层厚为40mm,保温层内管道防腐层推荐采用无溶剂环氧涂料,补口采用辐射交联聚乙烯热收缩套。
DN500/DN450的集输管道和燃料气管道采用三层PE防腐结构,补口亦采用辐射交联聚乙烯热收缩套。
集输管道采用强制电流阴极保护,整个集输系统共设5座阴极保护站,分别设在D401、D402、D403、D405、D502集气站。
详细的防腐技术要求详见防腐专业说明书。
(加进来)
5.6管道敷设
管道的敷设方式随地形、地貌的变化表现出多样性,一般地段按普通方式执行,特殊地段需要采用特殊方法和相应的保护措施。
5.6.1一般地段敷设方式
除一些“V”字型河谷、冲沟采用直跨方式外,全线其它管段均以沟埋方式敷设,各段集气管线和燃料气返输管线都是同沟敷设。
一般地段管沟尺寸要求如下。
(1)管沟开挖
开挖管沟前,应向施工人员说明地下设施的分布情况。
在地下设施两侧3m范围内,应采用人工开挖,并对挖出的地下设施给予必要的保护。
对于重要地下设施,开挖前应征得其管理单位的同意,必要时应在其监督下开挖。
管沟开挖的方式有人工开挖和机械开挖,必要时还可采用爆破开挖。
一般地段管沟开挖时,管顶覆土深度要求不小于1.0m,管道通过岩石层、卵砾石地段时,管沟应超挖0.2m,并用细土或砂浆深挖部分垫平后方可下管。
管沟回填时,应先用细土回填至管顶以上0.3m,方可用土、砂或粒径小于100mm的碎石回填压实。
管沟回填土应高出地面0.3m。
在经过一些河流、沟渠、陡坡、陡坎时,为满足管道的弹性敷设要求及管道的轴向稳定性,局部地段应适当挖深,管沟宽度适当放大。
(2)管沟边坡
根据线路的特点,一般地段管沟边坡坡度执行以下规定:
表5-11深度在5m以内管沟最陡边坡坡度
土壤类别
最陡边坡坡度
坡顶无载荷
坡顶有静载荷
坡顶有动载荷
中密的沙土
1:
1.00
1:
1.25
1:
1.5
中密的碎石类土
(充填物为沙土)
1:
0.75
1:
1.00
1:
1.25
硬塑的粉土
1:
0.67
1:
0.75
1:
1.00
中密的碎石类土
(充填物为粘性土)
1:
0.5
1:
0.67
1:
0.75
硬塑的粉质粘土、粘土
1:
0.33
1:
0.50
1:
0.67
老黄土
1:
0.10
1:
0.25
1:
0.33
软土(经井点降水)
1:
1.00
-
-
硬质岩
1:
0
1:
0
1:
0
特殊地段、管沟挖深超过5m时,可根据实际倩况,采取边坡适当放缓,加支撑或采取阶梯式开挖措施。
(3)管沟底宽
表5-12沟底加宽裕量K值(m)
施工方法
沟上组装焊接
沟下组装焊接
地质条件
旱地
沟内有积水
岩石
旱地
沟内有积水
岩石
b(m)
0.5
0.7
0.9
0.8
1.0
0.9
当管沟深度大于3m而小于5m时,管沟沟底宽度应按上式计算值再加宽0.2m;当管沟深度超过5m时,管沟沟底宽度应根据工程地质情况酌情处理。
(4)管沟回填
岩石、砾石区的管沟,应在沟底先铺设0.2m厚的细土或细砂垫层且平整后方可管线下沟,对于管沟坡度较大,散土无法固定,细土垫层必须全部用编织袋或草口袋装袋,由下而上堆码回填,在堆码时必须分层交叉;有空隙的地方,再用散土填充。
回填岩石、砾石区的管沟时,
必须用细土或砂(最大粒径不超过3mm)回填至管顶以上0.3m后,方可用原土,回填压实,其回填土的岩石和砾石块径不得超过100mm。
管沟回填应留有沉降裕量,一般高出地面0.3m。
管道出土端、弯头两侧非嵌固端及稳管墩处,回填土时应分层夯实。
管沟回填后,应恢复原地貌,并保护耕植层,防止水土流失和积水。
5.6.2特殊地段敷设方式
(1)冲沟地段
冲沟地段采用跨越方式跨过冲沟,由跨越专业设计桁架,管子从桁架上通过冲沟。
(2)陡坡地段
为防止陡坡地段雨水冲刷管沟,设计在管沟内每隔适当距离设置截水墙,采用浆砌石砌筑,同时作好导水排水措施。
在侧坡敷设管道时,一般要先开辟一条作业带,然后在作业带靠近山坡一侧挖沟埋设管道,雨季施工时,要作好排水设施,以免冲毁管沟和施工作业带,同时还要注意坡体的稳定。
(3)冲涮严重地段
由于受地形限制,线路局部沿山间谷地河床埋设,河床分布有砂卵石、巨石、大漂石的,也有基岩裸露的,雨季时山间谷地河道内水流量大、流速快、冲涮严重,水害威胁管线的安全,为了防止管道周围水土流失,造成管道架空,对冲涮严重段管线应埋入最大冲刷深度之下或采用现浇细石砼的方式防护。
(4)隧道
现场条件不具备管沟敷设的高陡边坡选用山体隧道,隧道的斜度要小于30°,隧道内设计水泥支墩、管托支撑和固定管子。
5.6.3管道转角
管道水平及竖向转弯,根据具体情况分别采用弹性敷设、冷弯弯管和热煨弯头来处理。
(1)弹性敷设
平面转角小于或等于3°,纵向转角小于等于2°时,管道敷设按自然弯曲考虑,管沟开挖和管道组装焊接中不作为转角处理。
平面转角大于3°,纵向转角大于2°时,应根据实际角度及现场地形及地质条件,优先采用弹性敷设方式,但弹敷角度不宜超过5°。
弹性敷设曲率半径为R≥1000D。
但对山区及石方段优先采用冷弯管。
(2)冷弯弯管
弹性敷设无法满足管道敷设变向要求时,应优先采用冷弯弯管来达到变向要求。
冷弯管的壁厚尽量与主管壁厚一致,当强度计算不能满足要求时,冷弯管壁厚需要加大一个等级。
本工程中集气管线不采用冷弯弯管,燃料气返输管线冷弯弯管的曲率半径为:
R=30D。
对于燃料气返输管线,冷弯弯管的角度不超过30°。
(3)热煨弯头
转角比较大,并受现场地形、地物等条件限制,冷弯管难以适应转角要求时,可采用热煨弯头。
本工程集气管线和燃料气返输管线热煨弯头的曲率半径均为R=4D。
热煨弯头建议用系列定型弯头,弯头系列差为5°,集气管线采用的系列定型弯头为5°、10°、15°、20°、25°、30°、35°、40°、45°、50°、55°、60°、65°、70°、75°、80°、85°、90°共18种;燃料气返输管线采用的系列定型弯头为30°、35°、40°、45°、50°、55°、60°、65°、70°、75°、80°、85°、90°共13种。
根据不同的地形、地质条件,热煨弯头与冷弯弯管之间的组合规定如下:
地形起伏平缓、施工作业方便且石方少的地段,尽可能采用冷弯组合方式。
地形复杂、施工作业地带狭窄的地带或石方段,冷弯弯管组合使用受到限制,使用系列化煨制弯头。
设计中对每处角度给出最接近的定型弯头,应用弯头与理论计算角度之间形成的最大偏差为2.5°,对此偏差可以在施工时以局部加深管沟、调整两侧直管段位置来实现弯头连接。
6穿(跨)越工程设计
6.1河流穿(跨)越
本工程河流穿(跨)越有后河跨越。
本工程大中型河流穿(跨)越一览表见表6-1。
表6-1大中型河流穿(跨)越一览表
序号
管段
跨越位置
长度(m)
穿跨越方案
1
D402-D401集气站
D12-02G~D12-02G-2
164.4
桁架跨越
6.1.1后河跨越
(1)后河跨越概况
后河宽约为150m左右,属中型河流。
本工程共跨越后河一次,在D401集气站-D402集气站管线之间。
其中:
D402集气站-D401集气站管段跨越后河的跨点在桩D12-02和桩D12-03附近。
跨越段的管线有一根集气管线、一根燃料气管线和预留DN150的污水管线,其中集气管线采用直缝埋弧焊钢管,管道规格为Φ508×22.2;燃料气返输管线采用L245无缝钢管,管道规格为Φ168.3×5。
(2)地形、地貌
后河属季节河流,两岸为山地缓坡,地表农田绿地,交通不便,目前跨越处的后河一岸只有一条宽约4m的土路。
(3)跨越方式
后河跨越采用多跨桁架跨越结构,采用三跨等跨桁架跨越后河,每跨跨度54m,总跨度为164.4m,跨越高程为339.0m,桁架梁式跨越结构由上部结构与下部基础结构构成。
详细的跨越设计见穿(跨)越专业提供的设计资料。
6.2冲沟穿(跨)越
本工程的小型冲沟跨越共有6处;其中,冲沟采取的跨越方式为桁架跨越。
在跨越处的桁架或悬索上每隔相应的位置设置管夹轴向滑动式支座稳定管道。
本工程小型冲沟穿(跨)越一览表见表6-2。
表6-2小型冲沟跨越一览表
序号
管段
跨越位置
长度(m)
穿(跨)越方案
1
D402集气站-D401集气站
D12-02G-1~D12-02G-2
166
桁架跨越
2
D12-08~D12-09
40
桁架跨越
3
D12-13~D12-14
84
桁架跨越
4
D12-27~D12-28
155
桁架跨越
5
D405集气站~D404集气站
D78-05~D78-06
54
桁架跨越
6
M503集气站~M502集气站
M34-07~M34-08
60
桁架跨越
详细的穿(跨)越设计见穿(跨)越专业提供的设计资料。
6.3隧道穿越
本工程山体隧道穿越共有9处,总长度6142m。
根据本工程地质、管线安装、运营维护等的要求,本工程主要采用支墩敷设。
采用U形管卡式滑动支座固定管线,滑动支座间距不大于15m。
管线按燃料气管道、原料气管道、注水管道、污水管道(预留)的顺序依次敷设在隧道一侧。
本工程隧道穿越一览表见表6-4。
表6-4山体隧道统计一览表
序号
管段
名称
桩号
长度(m)
坡度(0)
1
D401~集气总站
李山溪隧道
TD-16~TD-17
846.4
-3.02
2
D402~D401集气站
诸唐湾1#隧道
D12-04~DK01
1340
8.79
3
诸唐湾2#隧道
DK02~D12-05
1000
9.92
4
白山坡隧道
D12-19~D12-20
1064.9
4.42
5
王二梁隧道
D12-25~D12-26
451.73
13.5
6
D403~D402集气站
立石寨隧道
D23-07~D23-08
262.97
-12
7
李家山隧道
D23-09~D23-10
204.6
11
8
D404~
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