[發(fā)明專利]一種高寒凍土地區(qū)輸油管道的安裝設(shè)計(jì)方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010736736.0
• 申請(qǐng)日: 2020-07-28
• 公開（公告）號(hào): CN111832190A
• 公開（公告）日: 2020-10-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 左雷彬;劉思萌;李國輝;徐大寶;詹勝文;黃澤民;楊威
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國石油天然氣集團(tuán)有限公司;中國石油管道局工程有限公司;中國石油天然氣管道工程有限公司
• 主分類號(hào): G06F30/20
• 分類號(hào): G06F30/20;F16L1/028;F16L3/08;F28D15/02;G06F119/14;G06F113/14
• 代理公司: 北京君泊知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11496
• 代理人: 王程遠(yuǎn);胡玉章

本發(fā)明公開了一種高寒凍土地區(qū)輸油管道的安裝設(shè)計(jì)方法，包括：根據(jù)凍土區(qū)域地質(zhì)情況，確定管架基礎(chǔ)的埋置深度，并對(duì)管架基礎(chǔ)的穩(wěn)定性、地基承載力、變形和熱工進(jìn)行核驗(yàn)；確定熱棒蒸發(fā)段、冷凝段和絕熱段的長度，根據(jù)熱棒的有效冷卻半徑確定熱棒的埋設(shè)間距；確定管架系統(tǒng)柱的高度，并對(duì)管架系統(tǒng)中柱和梁的強(qiáng)度、穩(wěn)定性及變形進(jìn)行分析計(jì)算；確定管架支座，并對(duì)管道安裝過程進(jìn)行建模，對(duì)不同應(yīng)力類型、不同工況下管道的最大應(yīng)力、許用應(yīng)力進(jìn)行數(shù)值模擬分析，確定管道應(yīng)力補(bǔ)償?shù)姆绞胶臀恢茫辉诠芗芑A(chǔ)周圍設(shè)置地溫監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，對(duì)管架基礎(chǔ)下的凍土溫度和凍融情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)；根據(jù)步驟1?5的計(jì)算分析結(jié)果，形成高寒凍土地區(qū)輸油管道的安裝設(shè)計(jì)方案。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及石油天然氣管道工程技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種高寒凍土地區(qū)輸油管道的安裝設(shè)計(jì)方法。

背景技術(shù)

傳統(tǒng)的輸油管道鋪設(shè)技術(shù)為管溝開挖地下埋設(shè)方式，目前隨著管道建設(shè)地理位置的限制和地形復(fù)雜程度的日益增加，管道非開挖技術(shù)得到了廣泛應(yīng)用，包括跨越技術(shù)、水平定向鉆技術(shù)、頂管隧道技術(shù)、盾構(gòu)隧道技術(shù)、山嶺鉆爆隧道技術(shù)等。

其中，除跨越技術(shù)外，采用定向鉆等非開挖技術(shù)管道仍需在地面下及山體中敷設(shè)，對(duì)于路由區(qū)域的地質(zhì)和生態(tài)環(huán)境不可避免產(chǎn)生一定的影響。近年來，隨著高寒地區(qū)輸油管道項(xiàng)目的增多，如何解決管道敷設(shè)與凍土層之間的關(guān)系成為了新的研究和關(guān)注焦點(diǎn)。

高寒凍土地區(qū)管道敷設(shè)需要克服多風(fēng)、溫差變化大、區(qū)域凍融造成的變形等問題。因此，系統(tǒng)的新形式管道安裝設(shè)計(jì)方法提上了日程，但是由于凍土區(qū)域地基土體溫度場調(diào)控困難，輸油管道內(nèi)外溫差形成的應(yīng)力變化大，需要充分考慮土體的力學(xué)性能，防止凍土層破壞。

為了保證高寒凍土層的完整和穩(wěn)定，響應(yīng)國家的環(huán)境保護(hù)政策，傳統(tǒng)的管道敷設(shè)技術(shù)與非開挖技術(shù)無法滿足要求。同時(shí)，全球性氣溫變化向著升溫方向發(fā)展的趨勢(shì)愈發(fā)明顯，被動(dòng)的應(yīng)對(duì)氣溫變化對(duì)高寒地區(qū)工程的影響已經(jīng)被證明存在局限性，主動(dòng)應(yīng)對(duì)氣溫升高對(duì)高寒地區(qū)工程的熱穩(wěn)定性影響已經(jīng)成為了寒區(qū)工程界的共識(shí)。

發(fā)明內(nèi)容

為解決上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種高寒凍土地區(qū)輸油管道的安裝設(shè)計(jì)方法。

本發(fā)明提供了一種高寒凍土地區(qū)輸油管道的安裝設(shè)計(jì)方法，該方法包括：

步驟1、根據(jù)應(yīng)用地段的凍土區(qū)域地質(zhì)情況，確定管架基礎(chǔ)的埋置深度，并對(duì)管架基礎(chǔ)的穩(wěn)定性、地基承載力、變形和熱工進(jìn)行核驗(yàn)；

步驟2、根據(jù)步驟1中管架基礎(chǔ)的埋置深度確定熱棒蒸發(fā)段、冷凝段和絕熱段的長度，并根據(jù)熱棒的有效冷卻半徑確定熱棒的縱向和橫向埋設(shè)間距；

步驟3、根據(jù)步驟2中熱棒冷凝段的長度確定管架系統(tǒng)柱的高度，并對(duì)管架系統(tǒng)中柱和梁的強(qiáng)度、穩(wěn)定性及變形進(jìn)行分析計(jì)算；

步驟4、根據(jù)步驟3中確定的管架系統(tǒng)確定管架支座，并對(duì)管道安裝過程進(jìn)行建模，對(duì)不同應(yīng)力類型、不同工況下管道的最大應(yīng)力、許用應(yīng)力進(jìn)行數(shù)值模擬分析，確定管道應(yīng)力補(bǔ)償?shù)姆绞胶臀恢茫敝翑?shù)值模擬分析結(jié)果中應(yīng)力均滿足要求；

步驟5、在管架基礎(chǔ)周圍設(shè)置地溫監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，對(duì)管架基礎(chǔ)下的凍土溫度和凍融情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)；

步驟6、根據(jù)步驟1-5的計(jì)算分析結(jié)果，形成高寒凍土地區(qū)輸油管道的安裝設(shè)計(jì)方案，包括管架基礎(chǔ)設(shè)計(jì)、管架系統(tǒng)設(shè)計(jì)、熱棒設(shè)計(jì)、管架支座設(shè)計(jì)和應(yīng)力補(bǔ)償方案。

作為本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)，步驟1中所述管架基礎(chǔ)的埋置深度不小于應(yīng)用地段凍土區(qū)域的融深。

作為本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)，步驟2中熱棒蒸發(fā)段的長度等于管架基礎(chǔ)的埋置深度，熱棒絕熱段的長度為零，熱棒冷凝段長度的計(jì)算公式為：

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