Маркшейдерские работы на нефтяных месторождениях

1  2

---

СОДЕРЖАНИЕ

 

Введение

Общие сведения о резервуарах

Геодезические наблюдения за деформациями резервуара РВС-700 с использованием роботизированного тахеометра Topcon IS-2

Общие сведения об объекте

Инженерно-геологические изыскания

Геодезические работы

Технические характеристики роботизированного электронного 18 тахеометра Topcon Imaging Station-2

Создание планового обоснования

Обмер резервуара снаружи

Обмер резервуара изнутри

Обработка данных сканирования

Заключение

Список использованной литературы

Приложение А. Допустимые и полученные средние квадратические 41 погрешности в опорном ходе

 

Введение

 

Резервуарные парки являются одними из основных технологических сооружений нефтебаз, нефтеперекачивающих станций магистральных нефте- и нефтепродуктопроводов, центральных товарных парков и кустовых сборных пунктов нефтяных промыслов, а также нефтеперерабатывающих заводов. Они призваны обеспечить надёжную оперативную работу и гибкую технологическую связь комплексов «промысел — нефтепровод нефтеперерабатывающий завод» или «нефтеперерабатывающий завод — нефтепродуктопровод — нефтебаза — потребитель».

Резервуары относятся к конструкциям, работающим в сложно- деформированном состоянии. Напряжённо-деформированное состояние конструктивных элементов стальных вертикальных резервуаров вызывается как действием гидростатической нагрузки, так и неравномерными осадками основания. Как известно, при длительной эксплуатации резервуаров появляется осадка основания, которая, как правило, бывает неравномерной по периметру и по площади днища. Это объясняется разной степенью уплотнённости искусственного основания или разной влажностью грунта и температурного режима оттаивания грунта с южной и северной сторон, неравномерностью нагрузки в средней части основания (гидростатическая нагрузка составляет 0,10-0,12 МПа) и по периметру резервуара (нагрузка от массы стенки и кровли достигает 0,9 — 1 МПа). Большая неравномерность осадки между периферийной и центральной частями днища, а также между отдельными участками периферии вызывает дополнительные деформации и соответствующие напряжения, которые в сочетании с рабочими напряжениями от эксплуатационных нагрузок могут достигать значений расчётного или даже временного сопротивления материала конструкции, что в свою очередь может привести к разрушению днища, стенки и узла сопряжения стенки с днищем. На сегодняшний день внедрение новейших технологий в геодезическую отрасль обеспечивает простоту, качество, минимальные погрешности при осуществлении строительства и поверок резервуаров, а также значительно уменьшает время выполнения работ.

Тенденция развития технологии измерений при поверке резервуаров состоит во всё более широком применении современных геодезических приборов — электронных тахеометров, ЗБ-сканеров и специальных координатно-измерительных машин и промышленных систем. Эти геодезические приборы, измеряющие горизонтальный, вертикальный угол, расстояние до объекта в безотражательном режиме и имеющие математический аппарат для оперативной обработки результатов измерений, позволяют значительно повысить производительность труда и точность определения геометрических параметров резервуаров и, как следствие, интервальных вместимостей в градуировочной таблице.

Многие организации уже сегодня успешно используют электроннооптические методы обмера (поверки) резервуаров различных форм и размеров. Использование электронных тахеометров позволяет значительно повысить точность, скорость и безопасность измерений при выполнении такого вида работ по сравнению с традиционными методами (использование каретки, рулетки, отвеса). Ведь наличие металлической обвески и трубопровод на современных конструкциях вертикальных резервуаров зачастую не позволяют произвести непосредственные измерения диаметра нижнего пояса с помощью рулетки и отклонений от вертикали боковых стенок при помощи каретки. Тем не менее, съёмка резервуаров простыми тахеометрами сегодня занимает достаточно много времени и не позволяет учесть все значительные локальные деформации металлоконструкций из-за большого расстояния между координируемыми точками.

Применение электронных тахеометров, методов электронной регистрации и обработки измерений позволили разработать, обосновать и  провести производственные испытания принципиально новой методики поверки резервуаров, основанной на создании пространственной модели, формируемой по определённым в условной системе координат опорным точкам на резервуаре. Применение этой методики в несколько раз повышает точность геометрической составляющей при градуировке резервуаров.

Цель работы — выполнение геодезических наблюдений за деформациями вертикального стального цилиндрического резервуара объёмом 700 м³ после его капитального ремонта в резервуарном парке.

Поставленные задачи:

• производство геодезических работ при обмере резервуара РВС-700 для хранения нефтепродуктов с применением роботизированного электронного тахеометра Topcon IS-203;
• обработка данных в программе Topcon Image Master;
• подготовка технического отчёта о деформациях резервуара.

 

Для хранения нефти и нефтепродуктов в отечественной практике применяются резервуары металлические, железобетонные, из синтетических материалов, льдогрунтовые.

Наиболее распространены, как у нас в стране, так и за рубежом, стальные резервуары.

Стальные резервуары служат для хранения нефти и нефтепродуктов (бензина, дизельного топлива, керосина, мазута), технических спиртов, аммиачной воды, сахарных сиропов сжиженных газов и других жидкостей, в том числе как противопожарные резервуары и резервуары для топлива.

Появление вертикальных стальных резервуаров тесно связано с именем выдающегося русского инженера, впоследствии академика В.Г. Шухова, по расчётам и проектам которого с 1878 г. сооружались первые стальные резервуары для хранения нефти, керосина и бензина, а затем и первые нефтебазы для снабжения нефтепродуктами потребителей.

Применяются следующие типы стальных резервуаров:

• вертикальные цилиндрические резервуары (РВС) со стационарной конической или сферической крышей вместимостью до 20 000 м (при хранении легко воспламеняющихся жидкостей) и до 50 000 м² (при хранении горючих жидкостей);

• резервуары вертикальные цилиндрические со стационарной крышей и плавающим понтоном (РВСП) вместимостью до 50 000 м³;
• резервуары вертикальные цилиндрические с плавающей крышей (РВСПК) вместимостью до 120 000 м³.

Геометрические характеристики основных типов стальных

вертикальных резервуаров приведены в таблице 1.

 

Стенки вертикальных стальных резервуаров состоят из металлических листов, как правило, размером 1,5 х Зм или 1,5 х 6 м. Причём толщина нижнего пояса резервуара колеблется в пределах от 6 мм (РВС-700) до 25 мм (РВС-120 000) в зависимости от вместимости резервуара. Толщина верхнего пояса составляет от 4 до 10 мм. Верхний сварной шов с крышей резервуара выполняется ослабленным с целью предотвращения разрушения резервуара при взрыве паровоздушной смеси внутри замкнутого объёма резервуара. Для хранения относительно небольших количеств нефтепродуктов применяются горизонтальные стальные резервуары ёмкостью до 1000 м. Кроме стальных резервуаров в ряде случаев применяются также железобетонные.

Кроме цилиндрических резервуаров в последнее время на предприятиях химической промышленности находят применение шаровые резервуары. Корпус шаровых резервуаров состоит из отдельных свальцованных по форме шара листов толщиной 25 — 30 мм.

Корпус резервуара укрепляют на металлическом опорном кольце, которое устанавливают на железобетонный фундамент. Вес одного шарового резервуара ёмкостью 600 м³ составляет 60 т. Корпус резервуара состоит из отдельных элементов — лепестков, соединяемых при сварке.

Лепестки нижних поясов резервуара имеют разделку под сварку с внутренней стороны, а лепестки верхних поясов — с внешней стороны, что исключает необходимость производства потолочной электросварки.

Кроме шаровых резервуаров в химической промышленности применяют каплевидные резервуары, которые также собирают из лепестков, предварительно изготовляемых на заводе.

Для хранения большого количества нефти применяют траншейные резервуары. Они наиболее экономичны, т.к. снижают потери нефтепродуктов от испарения. В существующих резервуарах наземного типа, рассчитанных на незначительное давление, очень велики потери от испарения. Конструкция траншейного резервуара состоит из металлической оболочки, которая опирается на песчаное основание толщиной 20 см.

Резервуары относятся к листовым конструкциям и служат для хранения жидкостей. Поэтому как при изготовлении, так и при монтаже к ним предъявляют требования по непроницаемости.

Резервуары могут устанавливаться подземно или наземно. Подземными называют резервуары, заглубленные в грунт или обсыпанные грунтом, когда наивысший уровень хранимой в нём жидкости находится не менее чем на 0,2 м ниже минимальной планировочной отметки прилегающей площадки, а также резервуары, имеющие обсыпку не менее чем на 0,2 м выше допустимого уровня нефтепродукта в резервуаре и шириной не менее 3 м. Наземными называют резервуары, у которых днище находится на одном уровне или выше минимальной планировочной отметки прилегающей площадки в пределах 3 м от стенки резервуара. В районах Крайнего Севера с вечной мерзлотой практикуется установка резервуаров на свайных основаниях.

Все резервуары оборудуются дыхательной арматурой для выравнивания давления внутри резервуара с окружающей средой при закачке или откачке нефти или нефтепродукта приёмно-отпускными устройствами, а при необходимости, особенно при хранении нефти и тёмных нефтепродуктов, системами размыва донных отложений. Вентиляционные патрубки на резервуарах для нефтепродуктов с температурой вспышки менее 120°С оборудуются огневыми преградителями.

Приёмно-отпускные устройства резервуаров для хранения светлых и тёмных нефтепродуктов могут отличаться по конструкции. В первом случае приёмно-отпускное устройство состоит из приёмно-отпускного патрубка, хлопуши, механизма управления хлопушей, который включает лебёдку и трос, перепускное устройство и подводящий трубопровод. Во втором случае вместо хлопуши имеется подъёмная труба, которая является продолжением приёмноотпускного патрубка и соединена с последним при помощи шарнира.

Хлопуша представляет собой металлическую заслонку, установленную на приёмно-отпускном патрубке. Заслонка крепится на шарнире и перекрывает патрубок под действием собственной массы. Открытие заслонки происходит либо под давлением закачиваемой жидкости, либо с помощью механизма управления. Механизм управления хлопушей состоит из троса и лебедки, которая может иметь ручной привод для трубопроводов малых диаметров (до 350 мм) или электрический во взрывобезопасном исполнении для трубопроводов диаметром свыше 350 мм. Давление открывания заслонки хлопуши определяется весом самой заслонки и гидростатическим давлением столба жидкости в резервуаре. Центр оси механизма управления хлопуши располагается обычно на 900 мм выше оси приёмно-отпускного патрубка, на котором крепится хлопуша.

Резервуары, предназначенные для хранения вязких нефтепродуктов, часто оборудуются системами обогрева и покрываются теплоизоляционным негорючим материалом. В качестве теплоизоляционных материалов могут применяться кирпич, асбоцемент, шлаковата, пеностекло. Подогрев хранимой жидкости в резервуарах с помощью внутренних обогревателей производится насыщенным паром или горячей водой.

На крышах резервуаров кроме дыхательной арматуры размещаются также световые и технологические люки для проведения замеров и технического обслуживания, а на плавающих крышах, кроме того, устройства для удаления атмосферных осадков через гибкий шланг или шарнирную трубу и подвижную лестницу [1].

Резервуары вертикальные стальные цилиндрические (рисунок 1) предназначены для приёма, хранения, выдачи нефтепродуктов и воды, а также других жидкостей, в различных климатических условиях.

РВС-700 м³ используются для стационарного хранения при добыче, переработке и оптового отпуска нефти и нефтепродуктов.

Допускается максимальный налив продукта на полную высоту стенки.

В зависимости от назначений и климатических условий эксплуатации РВС-700 изготавливаются из различных марок сталей: малоуглеродистой, низколегированной, нержавеющей.

РВС-700 изготавливаются в рулонном и полистовом исполнении, со стационарными или плавающими крышами, с понтоном, с подогревом и утеплением, одностенного или двустенного исполнения.

Резервуар вертикальный стальной РВС-700 (рисунок 2) состоит из следующих конструктивных элементов:

• плоского днища;
• цилиндрического корпуса;
• стационарной крыши (самонесущая коническая крыша, несущая способность которой обеспечивается конической оболочкой настила; каркасная коническая крыша, состоящая из элементов каркаса и настила);
• лестницы и площадки;
• технологического оборудования.

Также резервуары вертикальные стальные могут изготавливаться с плавающей крышей или понтоном. Плавающая крыша, находящаяся внутри резервуара РВС на поверхности жидкости, предназначена для сокращения

потерь её от испарения и исключения возможности возникновения взрыва и пожара. Понтон может быть установлен по желанию заказчика. Резервуары вертикальные стальные РВС-700 с плавающей крышей должны эксплуатироваться без внутреннего давления и вакуума.

• — днище, 2 — стенка, 3 — крыша, 4 — люки и патрубки в стенке и крыше, 5 — шахтная лестница, 6 — площадки и ограждения на крыше,
• — площадки и стремянки пеногенераторов,
• — патрубки пеногенератора ГПСС-600,
• — кронштейны трубопроводов, 10 — крепление заземления

Рисунок 2. Общий вид резервуара РВС-700

Резервуар вертикальный цилиндрический РВС-700 имеет антикоррозионное покрытие. В качестве основы используется грунт в два слоя, по которому наносится эмаль.

Теплоизоляция резервуаров может выполняться только на стенке или на стенке и крыше.

Резервуары имеют стандартную комплектацию. Также по заявке заказчика имеется возможность оснащения резервуара дополнительным резервуарным оборудованием, включая приборы контроля уровня,

дыхательную арматуру, устройства пожарной безопасности, устройство молниезащиты. Возможно оснащение резервуара дополнительным

антикоррозионным покрытием [2].

Технические характеристики РВС-700 представлены в таблице 2.

Возможно изготовление резервуара вертикального стального из:

• нержавеющей стали — резервуар вертикальный из нержавеющей стали (нержавейки);

малоуглеродистойстали — резервуар вертикальный из малоуглеродистой стали;

низколегированной стали — резервуар вертикальный из низколегированной стали.

Основными конструктивными элементами резервуара РВС-700 со стационарной кровлей являются: стенка, щитовая кровля, днище, лестница, площадки, ограждения, люки и патрубки.

Резервуар оснащается соответствующим резервуарным оборудованием.

Большое значение для обеспечения надёжной эксплуатации резервуаров вертикальных стальных и других резервуарных ёмкостей, снижения потерь нефти и нефтепродуктов от испарения, имеет использование исправного резервуарного оборудования, правильного его монтажа и эксплуатации.

Согласно п. 1.5 РД 153-39.4-078-01 «Правила технической эксплуатации резервуаров магистральных нефтепроводов и нефтебаз» установлен перечень оборудования и конструктивных элементов, устанавливаемых на резервуарах.

Пример обозначения оборудования и конструктивных элементов, устанавливаемых на резервуары стальные вертикальные:

• дыхательный клапан (КДС-1500, КДС-3000);
• предохранительный клапан (КДС-1500, КДС-3000);
• приёмо-раздаточные устройства (ПРУ);
• приёмо-раздаточные патрубки (ППР);
• пеногенераторы (ГПСС-600, ГПСС-2000);
• пробоотборники (ПСР);
• краны сифонные (КС-50, КС-80);
• люки и патрубки.

Выбор конкретного оснащения резервуаров РВС, расположения оборудования и конструктивных элементов определяется проектной документацией. Марка, тип оборудования и аппаратуры, размеры, комплектность должны соответствовать требованиям и указаниям проекта в зависимости от хранимого продукта и скорости наполнения и опорожнения резервуара.

Тип устанавливаемой дыхательной арматуры определяется в зависимости от конструкции крыши резервуара и давления насыщенных паров хранимого продукта.

Схема вертикального стального резервуара с конструктивными элементами представлена на рисунке 3 [5].

 

Геодезические наблюдения за деформациями резервуара РВС-700 с использованием роботизированного тахеометра Торсоп IS-2

 

Работа по геодезическим наблюдениям за деформациями вертикального стального цилиндрического резервуара объёмом 700 м после его капитального ремонта в резервуарном парке выполнялась в ходе прохождения учебной.

Одним из основных видов производственной деятельности АО «Имсталькон» является изготовление и монтаж вертикальных цилиндрических стальных резервуаров для нефти, нефтепродуктов, воды объёмом от 5 до 100 000 м³.

В июне 2018 г. администрацией резервуарного парка было принято решение о капитальном ремонте РВС-700.

В июле 2018 г. АО «Имсталькон» было выдано задание по поверке РВС-700 для хранения нефтепродуктов после его капитального ремонта.

 

Общие сведения об объекте

 

Резервуарный парк расположен в п. Достык и включает 10 резервуаров

объёмом 700 м для хранения нефтепродуктов.

Климат района резко-континентальный. Температура воздуха в течении года изменяется от — 50 до 50°С. На территории наблюдаются постоянные ветра достигающие 9 м/с. Атмосферное давление низкое — 739 — 740 мм рт. ст.

Количество осадков в зимний период превышает количество осадков летнего периода в 2,5 раза.

 

Инженерно-геологические изыскания

 

Перед началом выполнения геодезических работ по поверке резервуара

объёмом 700 м для хранения нефтепродуктов были проведены инженерногеологические изыскания на рабочей площадке.

В период работ средняя температура сухого воздуха была в пределах 20 — 30°С. Осадки выпадали в виде дождя, с малым количеством. Сильные и частые ветры способствуют проявлению эрозии почвы, что в свою очередь будет учитываться при исследовании влияния эрозии на фундамент. Подземные воды не были найдены, но после детальной обработки результатов новейшего оборудования было выяснено, что подземные воды залегают на средней глубине около 20 м. В связи с большой глубиной залегания и соответственно малой агрессивностью подземных вод их влияние на сооружение не учитывается.

По результатам инженерно-геологических изысканий выяснилось следующее:

• Почвы на строительной площадке смешанного типа с преобладанием супеси, гальки и щебня не более 10% мощностью 0,4 — 0,6 м. Также частично присутствует солончаковый слой. В районе строительства щелочной уровень небольшой и влияние на фундамент конструкции кислотно-щелочной концентрации в почве минимальное.
• Расчётное сопротивление грунтов:
• для супесей — 2,5 кгс/см (250 кПа);
• для дресвяно-щебнистых грунтов — 5 кгс/м (500 кПа).
• Промачивание грунта с учётом количества осадков в летний период составляет 180 — мм. Глубина промерзания для супесей — 165 см, для крупнообломочных пород — 200 см.
• Сейсмичность района составляет 9 баллов, сейсмичность площадки — 9 баллов при II категории грунтов по сейсмическим свойствам.
• Угол внутреннего трения ф_п = 28°, удельное сцепление С_п = 2 кПа,
• модуль деформации грунтов Е = 14,7 МПа, плотность грунта р = 1,8 т/м .

---

1  2