油气管线对接穿越技术研究

论文摘要

本文以某成品油管道工程（河南六堡断面穿越黄河）为研究背景,该工程为国内首次长距离穿越,穿越长度达4490m,在传统的定向钻穿越的施工工艺上进行分析优化,从而保证工程的顺利进行。本文的主要研究内容有以下几点：1、通过对油气管线定向钻穿越回拖力计算中常用的规范公式计算法、卸荷拱土压力计算法、净浮力计算法、绞盘计算法进行分析,并对其四种方法进行相应的改进,计算出合理的管线回拖受力；2、分析工程接触问题的原理及其有限元解法,并列举了几种典型的接触有限元方程及其求解方程；3、研究了有限元工程分析软件-ANSYS的接触模块,分析了其实体接触单元和点面接触的方法,利用ANSYS软件分析管道在最大埋深处的受力情况,对其结果进行分析；4、通过ANSYS分析结果,对其穿越方案进行调整,确定出管线穿越方案为：对接穿越+深基坑+定向钻穿越。并对于深基坑的设计及其降水进行具体研究,确保对接施工的顺利实施。通过本研究,将得到安全、有效、经济的长距离穿越黄河方案,为以后类似的穿越工程提供有利的经验。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题来源及意义
• 1.2 管线穿越国内外研究现状
• 1.3 定向钻工艺关键技术及难点
• 1.3.1 钻头定位
• 1.3.2 钻头对接
• 1.3.3 管线回拖
• 1.4 背景工程概况
• 1.4.1 穿越地点
• 1.4.2 穿越段地质情况
• 1.5 课题研究的主要内容
• 第二章 定向钻穿越技术原理
• 2.1 水平定向钻穿越设备
• 2.2 定向钻施工原理
• 2.2.1 基本原理
• 2.2.2 导向孔施工原理
• 2.2.3 控向原理
• 2.3 水平定向钻穿越施工的特点
• 第三章 定向钻关键技术研究
• 3.1 定向钻穿越曲线设计
• 3.2 定向钻回拖受力分析
• 3.3 回拖力的计算及改进
• 3.3.1 规范公式计算法
• 3.3.2 卸荷拱土压力计算法
• 3.3.3 净浮力计算法及改进
• 3.3.4 绞盘计算法
• 3.4 回拖力计算及分析
• 第四章 穿越管线有限元分析
• 4.1 接触问题的理论分析
• 4.1.1 材料非线性
• 4.1.2 几何非线性
• 4.1.3 边界的非线性
• 4.2 接触面条件
• 4.3 接触问题有限元方程
• 4.3.1 接触界面的离散处理
• 4.3.2 接触问题的常用有限元求解方程
• 4.4 管土接触的作用机理
• 第五章 穿越管线的ANSYS分析
• 5.1 ANSYS软件概述
• 5.2 穿越管线回拖ANSYS分析
• 5.2.1 管道模型及单元的选取
• 5.2.2 模型的建立
• 5.2.3 加载及求解
• 5.3 计算结果及分析
• 5.4 小结
• 第六章 基坑设计与关键技术研究
• 6.1 基坑设计
• 6.2 降水方案设计
• 6.2.1 基坑降水井的确定
• 6.2.2 降水井布井方式
• 6.2.3 降水井的深度
• 6.2.4 基坑渗水量的计算
• 6.2.5 单井涌水量计算及井数的确定
• 6.2.6 设计方案的检验
• 6.2.7 抽水泵的选取
• 6.3 深基坑开挖及回填
• 6.3.1 深基坑开挖
• 6.3.2 基坑的回填
• 第七章 定向钻施工中的相关问题
• 7.1 防止导向孔“S”弯措施
• 7.2 出土点误差
• 7.3 防止出土段地层塌孔
• 7.4 回拖时管道防腐层的保护
• 7.5 回拖时防渗水及管涌措施
• 结论与建议
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文
• 详细摘要