油气管道水平定向钻穿越大中型河流技术的研究

论文摘要

随着人们对环境保护和文明施工的日渐重视,非开挖地下管线铺设技术逐渐被人们所接受,并且取得了巨大发展。目前,非开挖技术己经被国际建筑行业公认为一个很有发展前景的分支。本文选择了目前非开挖技术领域内应用效果和发展前景比较好的定向钻进技术作为研究对象,运用理论研究与工程案例分析相结合的方法,对其在复杂地层条件下的应用进行了系统的分析研究,其主要工作内容如下:1.分析定向钻穿越大中型河流的适用范围,分析河相地层定向钻进特点,针对岩石地层、砂卵石地层、砂土地层等复杂地层,总结复杂地层条件下水平定向钻的技术难题,并对施工过程中可能出现的不良影响进行预测;2.对比现有的一些回拖力计算公式,对各种回拖力计算方法进行分析。主要针对在油气管道回拖力计算中较常用的卸荷拱土压力计算法、净浮力计算法、绞盘计算法三种计算方法从基本思路、计算公式和适用范围进行了辨析;3.对上述的三种回拖力计算公式进行改进,并把改进后的公式应用到实际工程中检验。分析对比改进前后公式计算结果的差异,提出应用改进后公式计算的适用条件;4.利用通用有限元软件ANSYS建立管——土接触有限元模型。定量分析计算管道在不同参数如回拖力、管径、壁厚、土特性等变化的情况下,对管线反应的影响程度,寻找其敏感的影响因素。分析管线在回拖力作用下管体各处的应力分布特征,对变形较大的部位提出应对措施。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题来源与意义
• 1.2 研究现状
• 1.2.1 国外水平定向钻进技术的发展历程
• 1.2.2 国内水平定向钻进技术发展概况
• 1.3 水平定向钻进技术的优缺点
• 1.3.1 水平定向钻穿越技术的优点
• 1.3.2 水平定向钻穿越技术的缺点及难点
• 1.3.3 定向穿越技术的选择及评价
• 1.4 定向钻进技术的发展趋势
• 1.5 研究内容及研究意义
• 1.5.1 研究内容
• 1.5.2 研究意义
• 第2章 定向钻穿越大中型河流技术难点分析
• 2.1 定向钻穿越的适用范围
• 2.2 复杂地质条件分类
• 2.3 复杂地层条件特点
• 2.3.1 岩石地层
• 2.3.2 卵砾石地层
• 2.3.3 砂性土地层
• 2.4 影响定向钻穿越成功的因素
• 2.4.1 场地环境条件
• 2.4.2 工程地质条件
• 2.5 复杂地层穿越难点分析
• 2.5.1 岩石地层穿越难点分析
• 2.5.2 卵砾石地层穿越难点分析
• 2.5.3 砂土层穿越难点分析
• 2.6 本章小结
• 第3章 定向钻进回拖力分析计算
• 3.1 回拖力成因分析
• 3.2 各种回拖力计算方法辨析
• 3.2.1 卸荷拱土压力计算法
• 3.2.2 净浮力计算法
• 3.2.3 绞盘计算法
• 3.3 具体工程实例计算分析
• 3.3.1 工程实例计算一
• 3.3.2 工程实例计算二
• 3.3.3 工程实例计算三
• 3.4 本章小结
• 第4章 回拖力计算公式的改进
• 4.1 卸荷拱土压力计算法的改进
• 4.2 绞盘计算法的改进
• 4.3 利用改进后的公式计算工程实例
• 4.3.1 工程实例一计算
• 4.3.2 工程实例二计算
• 4.3.3 工程实例三计算
• 4.4 结果分析
• 第5章 定向钻铺设油气管道有限元分析
• 5.1 有限元概述
• 5.2 几种管土相互作用的研究方法
• 5.2.1 弹性地基梁模型
• 5.2.2 土弹簧模型
• 5.2.3 管土非线性接触模型
• 5.3 非线性有限元问题分析
• 5.3.1 材料非线性
• 5.3.2 几何非线性
• 5.3.3 边界非线性
• 5.4 管土接触相互作用机理
• 第6章 基于ANSYS 的管土接触有限元模型分析
• 6.1 管线和土体模型及单元的选取
• 6.1 1 管线模型的选取
• 6.1.2 管线单元的选取
• 6.1.3 土体模型及单元选取
• 6.2 管土接触对单元的选取
• 6.4 判断准则的选取
• 6.5 计算工况
• 6.6 计算成果及分析
• 6.7 影响因素分析
• 6.7.1 回拖力大小的影响
• 6.7.2 管线参数的影响
• 6.7.3 土层参数的影响
• 6.7.4 管土摩擦系数的影响
• 6.8 结论
• 第7章 结论与工作展望
• 7.1 结论
• 7.2 展望
• 致谢
• 参考文献