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輸油管道埋深標準(新疆石油輸油管道規定埋多深)
Instagram刷粉絲, Ins買粉絲自助下單平台, Ins買贊網站可微信支付寶付款2024-07-14 04:04:13【】0人已围观
简介新疆石油輸油管道規定埋多深新疆石油輸油管道規定埋的深度是12m該輸油管道管徑為約為600mm,埋深約12m梁底距離管道約20m,58#承臺距離管道最小水平距離1151m,59#墩承臺距離管道最小水平距
新疆石油輸油管道規定埋多深
新疆石油輸油管道規定埋的深度是1
2m
該輸油管道管徑為約為600mm,埋深約1
2m
梁底距離管道約20m,58#承臺距離管道最小水平距離11
51m,59#墩承臺距離管道最小水平距離14
38m
世界最長的輸油管道
世界最長的輸油管道——前蘇聯—東歐的友誼輸油管線。
起自前蘇聯的阿爾麥季耶夫斯克至匈牙利、捷克斯洛伐克、波蘭和德國。為雙線:一線長5500公里,管徑1.05米,年輸油能力5000萬噸;二線長4412公里,管徑1.22米,年輸油能力7000萬噸。世界海底最深的輸油管道——北海斯塔特菲奧德—挪威輸油管線。從挪威的北海海底油田斯塔特菲奧德到卑爾根西南的沙特拉,管徑0.9米,埋深最深330米。世界鉆深能力最大的鉆機——前蘇聯烏拉爾重型機器廠生產的Y—15000型特深井鉆機,被用于鉆進世界上最深的“SG—3”號井,設計井深15000米。世界年度鉆井總進尺最多的國家——美國。1982年鉆井總進尺高達12442萬米,1994年為4182.6萬米。世界最深的井——1970年5月,前蘇聯在北極圈北250公里的科拉半島扎波利亞內城西北部附近所鉆的SG—3號井。該深井地處北緯69度以北的永凍土帶,地層為堅實的結晶巖層,設計井深1.5萬米,1987年井深超過1.2萬米。世界最直的井——1982年8月1日,由Payne86號鉆機在美國密西西比鉆的一口井。該井鉆至井深7210米,測量深度為6477米,最大井斜角為0.75度,平均井斜角0.22度(0度13分)。世界井眼最多的叢式井——美國加利福尼亞圣巴巴臘海峽的蓋爾達平臺,鉆井96口,用以開發兩套不同的油層。世界上鉆時最長的鉆頭——Williams兄弟工程公司在加利福尼亞州,使用Hycalog鉆頭,鉆時1516小時。世界最大的自升鉆井平臺——前蘇聯為芬蘭勞馬—雷波公司建造的一座自升式三角形平臺,總重量1.5萬噸,可在北極海區100米水深處鉆井,最大鉆井深度6500米。世界第一個加油站——1907年美國標準石油公司(加利福尼亞)在美國西部設立的加油站。
地鐵軌道控制線退界多少
規劃地鐵線路兩側新建、改建、擴建建筑物,其后退規劃地鐵線距離(退界)不應小于6米,并應符合地鐵軌道交通管理的有關規定。各地的標準有一定的差異,具體以當地政府部門的公告為準,以下是沈陽市地鐵線路建設規劃的說明,以供參考:
第一章 總則
第一條 為了維護城鄉公共利益和建設秩序,保證城鄉規劃實施,加強城鄉規劃管理,根據《中華人民共和國城鄉規劃法》、遼寧省實施《中華人民共和國城鄉規劃法》辦法、《沈陽市城鄉規劃條例》和《沈陽市居住建筑間距和住宅日照管理規定》(沈陽市人民政府第64號令),參照有關技術規范,結合沈陽市實際情況,制定本規定。
第二條 凡在本市城鄉規劃區內沿城市道路、公路、綠地、河道、用地邊界、文物保護單位、鐵路、軌道交通、輸油(汽)管線、電力線兩側等新建、擴建、改建建筑物、構筑物(以下統稱建筑物),其退讓距離除滿足消防、交通、衛生、環保、安全、水利、電力、建筑間距等方面的要求外,須同時符合本規定。
第三條 本規定中多層建筑是指建筑高度24米及以下的建筑,高層建筑是指建筑高度為24米—100米的建筑,超高層建筑是指100米以上的建筑。
第二章 退讓城市道路及公路規劃紅線距離
第四條 多層住宅建筑后退道路規劃紅線不小于6米,原則上不得向城市道路直接開設出入口。
第五條 公建和底層為公建的多層建筑,后退道路規劃紅線不小于8米。
第六條 沿城市22米及以上規劃道路布置的高層建筑后退道路規劃紅線不小于10米,超高層建筑后退道路規劃紅線不小于15米;沿22米以下規劃道路布置的高層建筑后退道路規劃紅線不小于8米,超高層建筑后退道路規劃紅線不小于10米。
第七條 在城市道路兩側新建大型商業(超市、貿易市場等)、游樂場、展覽館、體育場館、影劇院等有大量人流、車流集散的大型公共服務設施和商業服務設施建筑,后退22米及以上道路規劃紅線不小于20米;后退22米以下道路規劃紅線不小于12米,并且應當留出臨時停車或回車場地;新建影劇院、體育場館等大型公共建筑,應留出人流集散廣場。
第八條 各類建(構)筑物的管線、陽臺、雨蓬、化糞池及其它附屬設施,不得超越城市道路規劃紅線。
建筑物的基礎、臺階后退道路規劃紅線不小于5米。 圍墻、擋土墻、護坡外緣線后退道路規劃紅線不少于1.5米;大門后退城市道路規劃紅線的距離不少于4米;
第九條 地下建(構)筑物(包括汽車坡道)后退道路規劃紅線的距離不小于5米,地下室機動車進出口坡道起坡點后退道路規劃紅線的距離不小于7.5米。
第十條 建筑后退城市規劃道路交叉口的距離,自城市規劃道路紅線直線段與曲線段切點的連線算起,多層建筑最近點不少于10米,高層建筑、超高層建筑最近點不少于15米。
第十一條 建筑后退高架道路主線邊緣線的距離不少于20米;后退匝道邊緣線的距離不少于15米。
第十二條 特殊地區如太原街商業區、中街商業區等市級商業中心的建筑后退紅線距離,應由城市規劃行政主管部門核定。
第十三條 在村鎮、城鎮范圍以外的公路規劃紅線兩側應劃定隔離帶,除規劃另有規定外,隔離帶寬度的具體規定如下:
(一)高速公路,一級公路兩側各50米。
(二)二級公路,三級公路兩側各20米。
(三)四級公路,兩側各10米。
公路紅線和隔離帶內,不得新建、改建、擴建建筑物,但可耕種或綠化:經城市規劃管理部門批準,可開挖溝渠、埋設管道、架設桿線、開辟服務性車道等。
沿穿越村鎮、城鎮的公路兩側新建、改建、擴建建筑物,可按村鎮、城鎮規劃進行管理,但建筑后退公路規劃紅線的距離:三級公路以上等級公路包括三級公路不得小于10米;三級公路以下等級公路不得小于5米。建筑物后退綠化隔離參照十四條。
第三章 退讓規劃綠地的距離
第十四條 建筑物后退城市規劃道路沿線綠化控制帶應符合以下規定:
(一)出入口背向規劃綠地的,建筑物后退規劃綠地距離不小于4米。
(二)出入口面向規劃綠地的,住宅建筑后退規劃綠地不小于8米,公建后退規劃綠地不小于10米。
第十五條 大型商業(超市、貿易市場等)、游樂場、展覽館、體育場館、影劇院等有大量人流、車流集散的大型公共服務設施和商業服務設施建筑,后退城市規劃道路沿線綠化控制帶不少于15米。
第十六條 建筑物后退公園等城市集中公共綠地應符合以下規定:
多層建筑后退規劃綠地不少于10米;高層建筑后退規劃綠地不少于15米;超高層建筑后退規劃綠地不少于20米。
第十七條 建筑物后退鐵路線、電力線、輸油(汽)管線等防護綠地參照第十四條。
第四章 退讓用地界線的距離
第十八條 編制詳細規劃、出具建設用地的規劃條件(要點),應當綜合考慮相鄰地塊的開發時序、建設強度,根據公平性原則,合理確定建筑退讓用地邊界的距離。
第十九條 建筑物后退建設用地邊界距離按以下規定控制,但退界距離小于消防間距時,須按消防間距的規定控制。
(一)各類建筑的退界距離,按規定間距的一半控制,且不得小于下表的最小距離。
建筑最小退界控制表
注:建筑主體平面長軸方向的墻體對應的朝向為主要朝向,短軸方向的墻體對應
的朝向為次要朝向。當建筑主體平面的邊長大于16米時,應按主要朝向控制。
(二)界外是現狀及規劃居住用地的除須符合第(一)項退界距離的規定外,應同時符合沈陽市居住建筑間距和住宅日照管理規定(沈陽市人民政府第64號令)的有關規定。
(三)界外緊鄰公園、綠地、廣場、水面等開敞空間時,按有關規劃確定退界距離,但各類建筑的最小退界距離不得小于第(一)項非居住建筑的最小退界距離規定,并須由城市規劃行政主管部門核定。
(四)界外為托兒所、幼兒園、中小學教學樓及操場、醫院及療養院病房樓、養老院宿舍樓等有特殊日照標準的要滿足其日照間距外,其他退讓要求按住宅建筑控制。
(五)超高層建筑應相應加大退讓距離,具體標準由城市規劃行政主管部門核定;
第二十條 地下建筑物退界距離應當滿足施工安全、地下管線敷設等要求,一般不小于基礎底板埋深的50%,且不小于5米(舊區或用地緊張的特殊地區不得小于3米)。在
滿足相關規范的前提下,相鄰基地的地下建筑物可毗鄰建造。
地下室出入口及其他構筑物在滿足施工安全、市政管線敷設、交通、消防、人防等相關要求的前提下,退界距離可酌情減少。
第二十一條 新建建筑后退地界距離不能滿足退讓規定要求的,須與相鄰單位達成協議,并符合日照、消防、安全等方面要求。
第二十二條 相鄰地塊可設置通道連接,
連接方式分為地上連廊式和地下通道式兩類,分別按以下規定控制:
(一)在商業密集區,地上連廊距室外地面凈空高度不小于4.5米;連廊寬度宜為
3.5米至4.5米,地上連廊跨越道路時,規劃道路紅線內禁止落柱;
(二)為提倡坡道共享,地下空間可連通,地下通道凈寬不小于4米且不大于7.0米,凈高度不小于2.8米,并由相關建設單位負責實施各自基地的通道部分。
當地下通道穿越規劃道路時,應預留城市管網敷設空間,且保證地下連接通道上頂板距規劃地面標高的距離不小于2.0米;
(三)地上連廊或地下通道的范圍從建筑外墻連接處計算起止點,連廊(通道)內僅保留交通聯系功能,禁止設商業設施,連廊(通道)面積不計入容積率及建筑密度。
第五章 退讓其他控制線的距離
第二十三條 沿規劃地鐵線路兩側新建、改建、擴建建筑物,其后退規劃地鐵線距離不應小于6米,并應符合地鐵軌道交通管理的有關規定。
第二十四條 埋地石油、天然氣管道與居民住房、城鎮居民點或者獨立的人群密集區的安全距離分別為15米、30米。地面敷設或者架空敷設的石油、天然氣管道與居民住房、城鎮居民點或者獨立的人群密集區的安全距離分別為30米、60米。
第二十五條在國家、省、市級文物保護單位的建設控制地帶、歷史文化街區、歷史建筑、地下文物等外圍新建、改建、擴建建筑其退讓距離要符合文物保護等有關規定,同時征得相應級別的文物管理部門的意見。
第六章 附則
第二十六條同一建筑在同時滿足建筑間距和后退紅線等多重控制要求的情況下,按最大的控制距離控制。
第二十七條本規定在執行中具體問題由沈陽市規劃和國土資源局負責解釋。
管道穿越河流可能產生的災害及其防治方法
7.5.1管線穿越河流在施工設計階段應注意的問題
穿越工程是長距離管線埋設的一個重要環節,其質量的好壞,直接影響到長輸管線的安全運營。穿越工程的設計、施工和維護涉及到水文、地質、水利、施工場地等多方面的因素。因此,在管道埋設前需調查收集河道的一些基本資料:
(1)穿越河段河流的地貌形態,成因類型,河道演變情況,河床沖淤規律。
(2)河道水流特征及洪水淹沒情況。包括多年最高洪水位,枯水位,常年水位及其相應水位之流速,流量,水面寬度,水力坡降,流速分布規律,流向等。
(3)河床的基本地質構造,巖性特征,土壤性質(粒徑的差異),分布規律及抗沖刷能力。
(4)影響管道安全的有關物理現象,如河流的封凍期,解凍期,解凍流冰期,冰層厚度,水的腐蝕性能及容量。
(5)施工場地條件情況(河漫灘地形成地質情況)。
水下穿(跨)越工程應依管線的重要程度,穿越長度,施工的難易程度及穿(跨)越河流的特征,河床地質條件等,劃分成不同等級,分別提出不同的設計要求。根據我國的設計和施工的經驗,初步定的等級劃分標準如表7-1所示。它是河流特征的主要依據,并結合管徑大小制定的。
表7-1 穿越工程等級
根據上述穿越工程的等級,在設計建筑穿越管線時要求考慮穿越工程的設計洪水標注,應根據工程等級按表7-2采用。
表7-2 設計洪水標準
若無水文資料,可根據調查洪水推算或經驗公式推算。
7.5.2管道穿越河流穿越點的選擇
穿越工程的最佳方案首先決定于穿越點的位置選擇是否合理。國內外實踐表明,選擇點不合理常導致穿越管道處理困難,耗資巨大,以致管道損壞斷裂。因此,穿越工程設計,選點是關鍵。穿越點的選擇涉及到河流的特征、水文的地質狀況,施工條件及技術和其他水工構筑的影響等多種因素。長輸油、氣管道無論是穿越或是跨越都應以垂直河流方向為主,萬不得已,不采用斜交河流方向穿越。斜交河流方向穿越不僅增加了穿越段的長度,而且也增加了水工保護的難度和工程量。較優的穿越位置一般符合下列條件:
(1)符合線路的走向要求,對于中小型穿越,施工容易,在整個管線埋設工程所占的投資比重較小,穿越點的位置應服從線路的總走向。對于大型穿越工程,受客觀地形、地質、交通、施工等多方面的影響,技術條件復雜,投資較高,穿越點的位置不能隨意移動,線路走向應在局部服從穿越要求。
(2)河段自然邊界條件基礎固定,主槽較穩定,河道順直。由經驗可知,河道順直段一般處于上下兩彎道之間,這種河段流路單一,兩岸發育不同程度的邊灘,水流較為平順,水流側向侵蝕作用較弱。彎道、分汊等河段水流作用復雜,沖淤幅度大,不宜作為穿越點。
(3)河床的斷面較規則,以單一對稱的“U”字形河床為宜。
常見的河床斷面形式有以下幾種:
a.兩岸對稱的“U”字形;
b.兩岸不對稱的河床;
c.具有分流的復式河床;
d.復式“W”字河床。
各種河床的橫斷面形式如圖7-21所示。
單一對稱的“U”形河床,水流動力軸線擺動小,水位變化對水流結構的影響較小,沖淤變化規律性強,變幅小,易作為管道穿越點,但在平原沖積性河流中,這種河床斷面形態比較少見,天然情況多為不對稱河床或復式河床。
復式分汊河床,漲水時水流漫過江心灘深度加大,自河槽和付流來的兩個環流,在江心灘頂部匯合,造成江心灘頂部淤積,而主漕或付流產生沖刷。在落水時,兩股環流向江心灘分離,又造成江心灘兩側邊坡的沖刷,因此造成整個河床受沖刷(圖7-22)。
兩岸不對稱河床,一般一岸沖刷,一岸淤積,但沖淤不斷變化,深泓線位移幅度大,施工困難。“W”形河應一般是出現在江心灘頭處,迎著水流容易受頂沖不斷崩塌、后退。上述幾種橫斷面在選擇穿越點必須予以具體分析,并采取措施,防止管道損壞。
(4)從河床的縱斷面看,管道穿越部位以定在逆坡段上較好。
在實際河床中,凡底沙運動達到一定規模的處所,河床表面便形成波狀起伏。波峰處水流速度最大,波谷處流速最小,沙波逆坡面由于受漩渦的阻擋作用,坡度較陡。迎坡坡度較平緩,水流較平緩穩定,沖淤變化小。而在背水面,由于波谷處出現漩渦,速度可能變為負值,反而將泥沙向上游輸送,使背水面的坡度逐漸達到并超過泥沙的休止角,從而產生滑坡(圖7-23),管線設置在迎水的逆坡段較好。
圖7-21 河床橫斷面示意圖
圖7-22 漲落水時不同環流形態
圖7-23 沙坡運動
(5)管道的穿越點宜定在施工容易,兩岸具有較寬闊的施工場地的河段。
(6)兩岸穩定,無滑坡、崩塌等災害,并基巖出露,或基巖埋深不大(2m左右),或穩定的原始密實土層,便于水工保護。
(7)急流、沙灘、深槽、橋梁上下游100m,船舶拋錨地段均不得作為穿越的位置。
(8)當深切溝河兩岸坡度>60°,高度大于50m,寬度100m以內,輸油氣管道不宜采用穿越通過,而應選用跨越通過。輸油、氣管道跨越深切溝河兩岸必須有工程地質性能優良的基巖,按鐵路、公路的建設條件要求,選定跨越位置。
7.5.3管道穿越河流可能產生的災害及其工程防護措施
穿河(或臨河)管道埋設完成并投入使用后,由于原來設計方面河床演變的長期侵蝕下切、河岸擺動等種種原因,使原處于河床或地面之下的管道有逐漸暴露的趨勢或者已經暴露,如河床的橫向變形(頂沖、側蝕)就往往對管線造成很大的威脅。這時就需要考慮采取必要的工程防護措施,維護管道的安全運營。這種工程防護措施有兩種,一是河道治理,通過工程措施控制河道的發展,改變河床沖刷的不利局面;二是直接保護管道,免遭水流直接沖刷而導致管線破壞。
一條長距離的輸油(氣)管道有可能穿越不同地形地物構成地段,一般來說不同的工程保護措施針對不同的河道穿越情況,現有管線工程保護措施的野外調查中發現有這樣一種傾向,一個管理部門長期使用某一種工程保護措施治理災害,則在相應管線上,不管河道地形情況如何,一律采用同樣的或類似的工程。實際上,任何一種工程措施都不是萬能的,一般都要求有較強的針對性。應當注意工程保護措施方案選擇、工程設計還必須考慮河道具體條件差別。
根據管道與河道的位置關系,管線工程措施可以分為護岸工程和護管工程。所謂的護岸工程是指保護岸坡不被沖刷后退而影響管線安全的工程措施。一般來說河道總是在平面上存在擺動,只是根據河道的穩定性差異其擺幅和規模大小不一而已,穿河管道兩端為了節省工程和施工方便,一般都采用彈性敷設自然彎曲抬升,因此,河道兩岸陸地上的管道埋設高程一般都要遠高于河槽內的管道埋設高程,且離開中心越遠,則管道埋設高程越高(相對于河槽而言)。一旦河岸發生擺動,河槽移位,原管線彈性輻射爬升段就會暴露于新的河槽內,形成工程保護出險,為了防止河岸擺動,通過護岸工程達到固定河岸防止沖刷位移的目的。對于管線與河岸處于同一方向,當河岸不斷沖刷后退,原埋設管道的位置逐漸變成新的河槽位置,導致管道外露(圖7-24)。而護管工程則是根據河道中沖刷情況對河道管道進行直接防護措施,一般來說,護管措施大多用在控制河道的垂直沖刷(即侵蝕基準面),而護岸工程則大多在控制河道的橫向擺動所造成的安全問題。
圖7-24 河道橫向擺動引起的管道安全問題
7.5.3.1護岸工程
護岸工程是針對河岸的橫向擺動而言的,主要防護穿河管道或臨近河岸的地下埋管安全。如圖7-25所示,護岸工程不僅用于防止河岸擺動對穿河管道的危害,而且對平行于河岸但由于離河岸較近而產生管線暴露隱患的情況也可適用。
圖7-25 管道埋設與河道護岸的關系
護岸工程作為河道治理的重要措施之一,在水利水電工程建設中被廣泛采用,在世界治河史上已有很長的歷史,其形式多樣,常見的有以點為重點的丁壩、以線為重點的順壩、以面為重點的鋪蓋護岸等,概括起來可分為3類:
(1)平順護岸,采用一定的抗沖材料直接覆蓋在河岸上,阻止水流對河岸的直接沖刷;
(2)丁壩護岸,仍然采用一定的抗沖材料,在需要保護的河岸上游修建自河岸向水流以凸出的丁字形壩體型,將水流挑離河岸,達到保護河岸的目的;
(3)上述兩種方式的綜合工程。
7.5.3.2護岸形式
1)拋石護岸
拋石護岸具有就地取材,施工簡易以及可以分期施工逐年加固等特點,被廣泛用于河道整治工程中。拋石的方法在護岸河護底兩個方面都可以運用,通過拋石加大河床或河岸物質的抗沖刷能力,對于護底來說,防止河床進一步下切;對于護岸來說,防止河岸進一步橫向擺動和河岸坡腳進一步沖刷。大量工程實踐表明,拋石護岸工程發揮作用的關鍵在于維護河岸或河床的穩定,那么首先就要求拋石的自身穩定。為了達到這一點,拋石工程中有幾點需要注意:拋石的范圍,拋石層的厚度,拋石量,拋石尺寸,拋石的位置等。
2)砌石護岸
在管道穿越河道工程中,枯水位以上的護岸工程采用于砌塊石或漿砌塊石護坡。此護岸工程需注意護坡工程的基礎因位于最大沖刷深以下1m的基巖上,防止由于護坡工程基礎被水流掏蝕破壞,塊石護體直接積壓在穿河管道上,造成額外的負荷。
3)丁壩護岸
丁壩由壩頭、壩身河壩根組成,一般壩根與河岸相接,壩頭伸向河槽,壩頭與壩身之間的主體部分為壩身,整個工程在平面上與河岸相接形成丁字形的護岸工程。其護岸機理為通過局部水流控制,防止水流集中作用于河岸的某一局部位置,導致河岸急劇后退,威脅管線安全,達到防止管線外露的目的。
工程設計和施工中應注意兩點:一是工程本身的穩定性;二是控制水流的程度。
4)混凝土連鎖板護岸
混凝土連鎖板是一種近年提出的新型護岸形式,它具有結構簡單,施工靈活方便,河岸土質適應性強等特點,預制結構混凝土板連組裝,相臨板塊之間具有一定的調整彈性,對于我國北方一些土質松軟,水土流失強的河岸值得推廣。
在施工中混凝土連鎖板的連接形式有多種結構,目前采用較多的主要有套掛式結構、鉸接式結構幾種。套掛式結構的基本形式為正方形板塊,兩側對稱布置連鎖掛鉤,體內預留連鎖套孔,在實際運用中,兩塊以上的板塊掛鉤與套的組合形成連鎖的護面板;鉸接式結構由全對稱形主板塊和鉸軸組成。
7.5.3.3護底工程
護底工程方式針對河床的垂直沖刷導致管線外露的工程措施,防護措施主要有拋石、樁管、固床壩等,這些方法各有優缺點,在實際應用中應視具體情況區別采用。
圖7-26 固床壩控制河床侵蝕基準面示意圖
從加固機理來說拋石和固床壩(圖7-26)都是穩定和提高現有的河床侵蝕的基準面來達到保護管道不被流水沖刷而暴露在外;樁管是采用套管與每隔一定距離打管樁加固管道(圖7-27)。
圖7-27 穩樁固管示意圖
7.5.4管道穿越河流產生的地質災害的防護措施
以下具體地就管道穿越河流可能產生的地質災害進行討論。
(1)位于凹岸,再加上河道狹窄,在雨季河流洪水爆發時,河流頂沖,在河道拐彎處,容易造成保護管道的河堤被水流沖毀,形成露管,對管道的安全造成危害(圖7-28)。
對于管道沿河岸鋪設的,在管道通過凹處,存在河流沖刷的地方所產生的災害,其防治對策為:
圖7-28 管道從河道凹岸通過示意圖
圖7-29 管道從河道凹岸通過擋水墻防治方案布置示意圖
在河岸凹處建擋水墻以防止河水的側蝕,以確保管道的安全。修建擋水墻時應注意擋水墻的基礎至少應位于最大沖刷深度以下1m 處,確保擋水墻的基礎不被掏蝕(圖7-29)。抗水擋墻應緊貼斜坡,基礎嵌入堅硬巖石0.5m 內。若基巖埋藏太深,基礎應深入河床侵蝕基準面以下1m以上。否則擋水墻的穩定性得不到保證。若山體邊坡發育坡的基本特征已基本形成,則擋水墻的設計標準要提高,按抗滑擋墻的標準進行設計。擋水墻的結構尺寸在設計時要考慮河流的流速、水位等因素。
防止頂沖的另外一個工程措施為采用丁壩工程保護管道。丁壩的作用是改變河流的流向,使管道所處的邊坡前緣避免遭河水頂沖。其辦法是在遭河水頂沖的上游側適當位置修建丁壩(圖7-30)。
丁壩與河流流向的夾角不得小于120°。丁壩的一端與斜坡基巖相接。若無基巖出露,應伸進岸坡內2m以上。并在壩肩兩側(上、下游)5~10m范圍內做擋水保護坡墻。丁壩的基礎應深入河床侵蝕基準面以下1m左右。丁壩的另一端向河成30°傾覆。有利壩的安全穩定。丁壩的結構尺寸在設計時要考慮河流的流速、水位等因素。
(2)在管道穿越河流部分,要防止防護工程下游側形成跌水(圖7-31),由于跌水的作用,不斷掏蝕已有防護工程的基礎,防護工程的損壞就直接導致管道暴露在河道中,直接承受河水的沖刷和由河水搬運的石塊撞擊,為今后的正常運營埋下了隱患。
圖7-30 管道從河道凹岸通過丁壩防治方案布置示意圖
圖7-31 管道穿越河流時出現跌水池示意圖
對于管道穿越河流防護工程下游形成跌水的防治對策(圖7-32):
圖7-32 下游跌水防治對策布置示意圖
(1)在管道上游側建固床壩,壩體頂面高度略高于河床底,控制河床侵蝕基準面。
(2)在管道下游側建滾水固床壩,防止水流對管道上部防護層的淘蝕,形成跌水池。
固床壩的修建注意事項:壩間距不可太近,一般控制在10m左右比較適中,固床壩的高度以略微高出河床為準。防護工程最好不要超過現在的侵蝕基準面,防止形成由于防護工程高于侵蝕基準面而產生的災害。固床壩的結構尺寸在設計時要考慮河流的流速、水位等因素。
(3)對于河道比降較大的河流,由于河道比降較大,因此管道在橫穿河流時,受到河流和沙石的沖刷時,作用力也相應較大。雖然管道上面已經用了相應的防護措施,但是由于河流的沖刷、對防護工程基礎的掏蝕,原有的管道防護工程將有可能受到損壞,這將給管道造成極大的安全隱患。
對于河道比降較大的河流,在管道通過段上、下游沿河道多修建幾道固床過水壩,來降低河水在管道通過段的能量,控制河床的侵蝕基準面(圖7-33)。
圖7-33 管道穿越大比降河道防治對策布置示意圖
(4)對于用懸索方式通過河流的,應當注意對懸索橋墩的保護,注意對橋墩周圍的水工措施的完善。在懸索跨越橋墩下部,由于施工的擾動和對周邊植被的破壞,如若橋墩的周圍未作排水措施或水工保護措施不善,在降雨量較大的時候地表水不能很快的排到河谷中,降雨在地表形成徑流,地表徑流在懸索橋墩周圍形成的沖蝕溝對橋墩的基礎有掏蝕作用,如若不及時進行處理,任由地表徑流對基礎的掏蝕,長久將危及橋墩的穩定,進而給投入運營中的管理道埋下安全隱患;地表徑流沿管溝流入懸索橋墩下部,引起斜坡表層粘土、粉土層被沖蝕,形成沖溝,在沖溝兩側發生小型坍滑。另外,地表徑流還對索跨兩邊山坡上的管溝也有沖蝕作用,容易造成露管,危及管道的安全。
對于用懸索方式通過河流的,防止橋墩周圍的水土流失的防止對策:
(1)在管道進入河谷的斜坡地段建截水墻。
(2)在懸索橋的橋墩外圍建截水溝。
(3)在橋墩已形成的沖溝處建擋墻,防止沖溝擴大,影響橋墩基礎。
(4)已形成的沖溝處應及時回填,恢復植被。
管線地質災害危險性綜合分區評估
根據上述分區原則與量化指標分區標準,將山西段輸油管線劃分為 18個危險性區段。各區段分區評估涉及地質環境條件、存在的地質災害、擬建工程施工過程中可能誘發、加劇和遭受的地質災害,綜合評估的量化指標數值、危險性等級、危害程度等內容,列于表9-19中。
18個區段中,地質災害危險性大的有6個區段,長度130.5km,占線路總長度的25.7%;地質災害危險性中等的有4個區段,長度97.5km,占線路總長度的19.2%;地質災害危險性小的有8個區段,長度280km,占線路總長度的55.1%。綜合分區評估圖見圖9-17。地質災害危險性大、中等、小等級的區段,其建設用地適宜性相應為適宜性差、基本適宜和適宜。現從起點到末站分述如下:
1.K0+0~K2+300區段地質災害危險性小區(C1)
分布于陜西省潼關縣秦東鎮沙坡村西南至黃河漫灘,全長2.3km,風陵渡分輸站即位于起點。
管道橫穿黃河Ⅰ級階地,階地平坦,溝谷不發育,地面高程350~360m,地下水位埋深15~18m,階地前緣坡高約10m,坡度600~800,坡體不穩定,有崩滑跡象(W1),擬建工程開挖時易引發坡體失穩,危害程度小,地質災害危險性較小。
該區段環境地質條件較簡單,地質災害類型單一,不穩定斜坡體1處。災害點密度0.4個/km,災害段分布長度比例4m/km,綜合評估該區段地質災害危險性小。
2.K2+300~K3+800區段地質災害危險性大區(A1)
分布于陜西省潼關縣秦東鎮沙坡村西至山西省芮城縣風陵渡鎮東王村東lkm。全長1.5km。
管道橫穿黃河河漫灘、河床區,黃河在此段河水面寬約1km左右。兩側漫灘寬約300~500m,寬闊平坦,地面高程340m左右,地下水水位埋深約1~2m,有輕微鹽漬土分布,地表粉土略呈白色,對管道的危害主要是鹽脹和侵蝕,其危險性小。近河床一帶由于黃河水長年沖蝕岸邊易坍塌,附近護堤工程已遭破壞。由于擬建工程穿越黃河采用深部定向穿越,該災害對工程無危害,危險性小。該區黃河及漫灘區由于存在地震液化潛在危害,預測評估地質災害危險性大。
該區段地質環境條件簡單—中等,總計有3種地質災害,岸邊坍塌2處,液化砂土分布1.5km,鹽清土分布約1km。災害點密度0.5個/km,災害段分布長度比例1000m/km,綜合評估該區段地質災害危險性大。
3.K3+800~K8區段地質災害危險性小區(C2)
分布于芮城縣風陵渡鎮東王村東1km至東章村東500m。全長4.2km。
地貌類型為黃河左岸Ⅰ級階地,階地較為平坦,由北向南微傾,地面高程350~390m,沖溝較發育,較大的東章河有輕微洪水沖蝕,階地前緣地形較破碎,坡體高約 10m左右,坡度50°~900,坡體巖性上部為粉砂土,厚5~8m,下部為巨厚層砂層,坡體易沿巖性觸面崩塌,另外,當地百姓取土挖砂嚴重破壞了自然坡體并形成多處不穩定直立邊坡(W2、W3、W4),擬建工程在施工開挖過程中極易誘發崩塌,地質災害危險性小。
該區段地質環境條件簡單,總計有2種地質災害,不穩定斜坡體3處,洪水沖蝕2處。災害點密度0.90/km,災害段分布長度比例5m/km,綜合評估該區段地質災害危險性小。
4.K8~K23區段地質災害危險性中等區(B1)
分布于芮城縣風陵渡鎮東章村東至永濟市韓陽鎮韓家坡村,全長15km。
K8~K20區段地貌類型為芮城盆周隆起黃土侵蝕臺地,地面標高一般400~800m,地形起伏較大,沖溝發育,地形支離破碎,溝谷發育密度大,溝深谷長梁窄,溝谷形態多呈深“V”型,近溝口呈深“U”型。管道七次穿越大型深切溝谷,溝坡坡度多超過400,大部分近直立。邊坡大部分為不穩定斜坡。坡體巖性上部為第四系上更新統黃土,具大孔隙,垂直節理發育,為中等~強濕陷性黃土,中部為中更新統黃土,下部為新近系上新統粘土。坡體易沿巖性接觸面和重力剪切面崩滑,是崩塌滑坡易發區,擬建工程在施工開挖過程中極易引發坡體失穩并遭其危害,地質災害危險性中等。同時該區段也易遭受洪水沖蝕,地質災害危險性小—中等。
K20~K23區段地貌類型為斷塊剝蝕高中山中條山西部區。管線基本沿山脊附近敷設,在近山下時穿越溝谷兩次。該區段出露地層為太古界涑水群以斜長角閃片麻巖為主的變質巖,有侵入巖脈分布,構造發育中等,巖體風化中等~強烈,山高坡陡。擬建工程在施工開挖過程中容易誘發基巖崩塌,地質災害危險性中等,在近山前地段擬建工程可能加劇并遭受H1滑坡地質災害,危險性中等。
總之,該區段地質環境條件復雜程度中等,總計有6種地質災害,滑坡1處,不穩定斜坡11處,黃土塌陷3處,濕陷性黃土分布區段10km。災害點密度0.8/km,災害段分布長度比例660m/km。綜合評估該區段地質危險性中等。
5.K23~K125+200區段地質災害危險性小區(C3)
分布于永濟市韓陽鎮朝家坡村至夏縣水頭鎮上牛村。管線呈北東向穿越運城盆地沖湖積平原區,全長102.2km。
該區段總體地形開闊平坦,地勢總體由北東向西南傾斜,第四系松散堆積物厚度較大,邊山發育活動性斷裂,地面高程在340~480m之間。其中K34~K44區段及K105~K115區段為黃土臺地區,高出盆地30~50m不等,前者為涑水河盆周隆起黃土臺地,地面高程為360~370m,后者為涑水河與其支流姚暹渠之間隆起的黃土臺地,地面高程380~480m,兩臺地沖溝相對不發育,溝谷較淺,地表巖性為第四系中更新統粉土。為中等濕陷性黃土,其危害小,地質災害危險性小。在K105右2km處GL1地裂縫延伸方向距管線約4km,預測地質災害危險性小。
在永濟市東北K48至K54區段,穿越涑水河下游的伍姓湖區,分布6km長的鹽漬土和軟土,地下水水位埋深0~3m,鹽漬土對管道工程存在鹽脹和侵蝕作用,其危險性小;該區段下部存在一定厚度的淤泥質粘土,淤泥、軟土,工程地質性質較差,易產生不均勻沉降,對管道形成危害,其地質災害危險性小。
在K33+250處,管道第一次穿越涑水河,涑水河束流歸渠排污,渠寬約10m,水寬5m,深1.0m,兩側河床寬闊,無洪水沖蝕威脅,地下水水位小于3m,無鹽漬土分布。在K119處,管道第三次穿越涑水河,河床淺而窄,無水流,洪水沖蝕可能性小。
運城分輸站位于K95附近,地形平坦,無災害發育,也無潛在地質災害威脅,綜合評估站址區地質災害危險性小。
總之,該區段地質環境條件復雜程度較簡單,總計有4種地質災害,鹽漬土、軟土分布區段6km,濕陷性黃土分布區段20km,地裂縫1條,災害點密度0.04個/km,災害點分布長度比例250m/km。綜合評估該區段地質災害危險性小。
6.K125+200~K164+700區段地質災害危險性中等區(B2)
分布于夏縣水頭鎮上牛村至侯馬市上馬鎮西陽,呈西南,全長39.5km。
該區段穿越峨眉山斷隆黃土臺地區東部,地面高程500~660m。地表巖性為第四系中上更新統黃土類土。地處侵蝕作用最為強烈的地段,沖溝極為發育,溝壑縱深,地形支離破碎,切割深度30~100m,穿越大溝谷20余條。溝谷形態多呈深“V”字型,近溝口呈“U”字型,溝坡坡度30°~70°,有的近直立。擬建工程在施工開挖過程中易誘發崩塌、滑坡,并加劇已有不穩定斜坡失穩而遭受其危害,其地質災害危險性中等。
該區段地表巖性為第四系上更新統風積坡洪積黃土,屬中~強濕陷性黃土,黃土濕陷地質災害危險性小—中等。穿越溝谷均易遭受洪水沖蝕,地質災害危險性中等。
總之,該區段地質環境條件復雜程度中等,總計有3種地質災害類型,濕陷性黃土分布區段長度30km,不穩定斜坡21處,滑坡4處,洪水沖蝕多處,災害點密度0.6個/km,災害點分布長度比例750m/km。綜合評估該區段地質災害危險性中等。
7.K164+700~K170、K180~K258、K261+500~K278區段地質災害危險性小區(C4、C5、C6)
分布于侯馬市上馬鎮西陽呈西南至洪洞縣明姜鎮晉家莊,全長99.8km。
管線近南北向穿越臨汾盆地西部,地勢總體北高南低且由西部微向東傾斜,地形較平坦開闊,地面高程400~500m,松散堆積物厚度大,最深達2000m,由于基底隱伏斷裂發育,新構造運動強烈,地震動峰值加速度為0.20g,對應基本烈度為Ⅷ度,發育多條地裂縫,調查區范圍內有兩條(GL2、GL3),延伸方向距離管線分別為2.5km、4.2km,目前較穩定。預測評估地質災害危險性小。
K223+500~K242+500區段為汾河盆周隆起黃土臺地,臺面高程440~510m,南部高出盆地30m左右,北部與沖洪識傾斜平原接壤,沖溝較發育,其穿越五條大溝,溝谷形態多呈寬“U”型,坡高10m左右,坡體基本穩定,擬建工程在開挖過程中引發坡體失穩可能性小,地質災害危險性小。該段地面巖性為風積黃土,濕陷系數介于0.03~0.07之間,為中等濕陷性黃土。
K200~K278區段,管線基本沿沖洪積傾斜平原敷設,地面高程500~600m,沖溝發育一般,較大型溝谷9條,其溝谷形態多呈寬“U”型,邊坡一般基本穩定,直立高陡的穩定性差,擬建工程在施工開挖過程中較易誘發邊坡失穩,地質災害危險性小,較大的溝中多堆積有全新統沖洪積物,多數溝具洪水沖蝕威脅,但危險性較小,三條溝由于人類工程活動強烈,人工松散堆積物貯量豐富,為泥石流的發生提供了物質來源,為潛在泥石流溝,中等易發,洪水沖蝕和潛在泥石流地質災害危險性小。
侯馬、洪洞分輸站分別位于K168、K254附近,侯馬分輸站至侯馬油庫分支線約4km。兩個站址區及分支線無地質災害發育,也無潛在地質災害威脅,綜合評估地質災害危險性小。
總之,該區段地質環境條件復雜程度中等,總計有3種地質災害類型,濕陷性黃土分布區段19km,潛在泥石流溝3條,地裂縫2處,災害點密度0.07個/km,災害點分布長度比例200m/km,綜合評估該區段地質災害危險性小。
8.K170~K180和K258~K261+500區段地質災害危險性大區(A2、A3)
分布于汾河及漫灘區,長度13.5km。
管道兩次穿越汾河,并沿汾河漫灘敷設。汾河河床寬約300~500m,水面寬20~60m,水深2~5m,岸邊由于洪水沖蝕發育一些小型的坍塌。地質災害危險性小。另外汾河河床及漫灘地段地下水水位埋藏較淺,約1~3m。地層中發育較厚的中、細粉砂層,據臨近標貫試驗確定Ⅷ度地震烈度下存在砂土液化,液化等級為 Ⅲ—Ⅱ級。據史料記載臨汾盆地發生過多次地震液化事件,預測地質災害危險性大。
總之,該區段地質環境條件復雜程度中等,總計有3種地質災害,不穩定斜坡1處,岸邊坍塌4處,砂土液化2處,災害點密度0.5個/km,災害點分布長度比例1000m/km,綜合評估該區段地質災害危險性大。
9.K278~K335區段地質災害危險性大區(A4)
分布于洪洞縣明姜鎮晉家莊至靈石縣馬和鄉楊家源村東,全長57km。
管線近南北向穿越霍州盆周隆起侵蝕黃土臺地和靈石褶皺斷塊侵蝕低山區,該區段人類工程活動強烈,主要以采煤為主。
本區段屬霍西煤田區,各煤礦區上部2號煤已基本采空,正在向下開采9、10、11號煤層。形成了大面積新、老采空區。局部地區為多層采空區。已導致地表形成采空塌陷型地裂縫地質災害,規模較大,小型煤礦區主要形成中、小型塌陷和地裂縫。該區段共調查采空導致的地裂縫40條,大型的16條,中型的40條,小型的4條,塌陷6處,目前均處于不穩定狀態。由于今后開采規劃的范圍擴大和下層煤的復采,將會擴大和加劇地面變形破壞,對管道危害程度大,預測地質災害危險性大。
K278~K290區段為黃土臺地區,松散覆蓋層厚,地形雖然較為平整,但所處地貌位置為沖溝向上源侵蝕較發育區,預測地質災害危險性小。表層黃土具中等~強濕陷性,預測黃土濕陷地質災害危險性中等一大。
K315~K335為低山區,地形切割強度,沖溝發育,相對高差大,溝深坡陡,形態多呈深“V”型,溝深100m左右,上部巖性為垂直節理發育的第四系上更新統黃土,厚10余m,中部為中更新統粉質粘土,其下為新近系上新統粘土,有的溝底出露二疊系砂巖。溝坡坡度一般為 50~90°,不穩定斜坡廣布,是滑坡、崩塌易發區。擬建工程在施工開挖過程中易引發坡體失穩,并遭受其危害,地質災害危險性中等~大。另外,該區段洪水沖蝕和泥石流的地質災害危險性小~中等。
綜上所述,該區段地質環境條件復雜,人類工程活動強烈。總計有8種地質災害類型,地裂縫40條,塌陷6處,不穩定斜坡12處,滑坡2處,崩塌4處,泥石流溝2處,洪水沖蝕多處,黃土濕陷性段20km。綜合評估,災害點密度1.1個/km,災害點分布長度比例800m/km。綜合評估該區段地質災害危險性大。
10.K335~K365區段地質災害危險性中等區(B3)
分布于靈石縣馬和鄉楊家源村東—介休市三佳鄉南兩水,全長30km。
管線北北東向穿越盆周隆起黃土臺地進入太原盆地,地面高程770~1030m,總體地勢由南向北逐漸降低,臺地溝谷較發育,溝谷形態呈“V”型,少量呈窄“U”型,溝深一般10~50m,谷坡300~600,崩塌、不穩定斜坡發育,地質災害危險性小~中等,洪水沖蝕輕微—中等,N6泥石流對管道危害小,預測地質災害危險性小。另外在進入盆地區介休市龍頭鎮—三佳鎮一帶,管線穿越由于超量開采松散巖類孔隙水而引發的地面沉降邊緣區,目前沉降邊緣區尚未發現土地及民房變形損壞現象,預測地質災害危險性小。另外該段臺地區,黃土濕陷系數位于0.03~0.07之間,為中等濕陷性黃土。
總之,該段地質環境條件復雜程度中等,總計有6種地質災害類型,其中,崩塌5處,泥石流1處,洪水沖蝕4處,不穩定斜坡3處,地面沉降區段5km,濕陷性黃土分布區段10km,災害點密度0.5個/km,災害點分布長度比例400m/km。綜合評估該區段地質災害危險性中等。
11.K365~K394+800區段地質災害危險性小區(C7)
分布于介休三佳鄉南兩水~平遙縣沿村堡鄉東大間村東,全長29.5km。
管線近北東向穿越沖洪積傾斜平原區,地面高程760~770m,總體地勢東南高,西北低,沖溝不發育,僅有一條溝谷有洪水沖蝕現象,地質災害危險性小,地表巖性為第四系中更新統沖洪積粉土,濕陷性弱或無。
總之,該區段地質環境條件復雜程度簡單,地質災害類型單一,綜合評估該區段地質災害危險性小。
12.K394+500~K430區段地質災害危險性大區(A5)
分布于平遙縣沿村堡鄉東大間村東至祁縣曉義鄉張家堡東,全長35.5km。
管線近北東向穿越沖洪積傾斜平原區,地勢開闊平坦,地面高程760~770m之間,總體地勢北高南低,沖溝不發育,僅有一條大河——昌源河從K412+200處通過,由于上游建有子紅水庫,洪水沖蝕危險性小。
該區段基底隱伏斷裂發育,并處于斷裂構造轉折部位,主要地質災害是受構造控制的地裂縫,其發育密度集中,規模也大。斷續延伸,共發育9條,最長達20余公里,最短幾十米,最寬1.5m,窄者春夏季開裂,冬季閉合,寬者形成壕溝,局部地段下錯20~50cm,導致地面起伏,水井破壞,所經之處已導致公路下錯,房屋毀損棄住,土地不能正常耕種,危害巨大,損失嚴重。據調查每年都有新的發展,處于不穩定狀態,預測評估地質災害危險性大。
祁縣分輸站位于K425處,到東觀油庫分支線長約4km,站址及分支線均位于地裂縫發育區域,工程建成后預測遭受地質災害危險性大。預測評估地質災害危險性大。
該區地質災害類型單一,但地裂縫地質災害危險性大,災害點密度0.2個/km,災害點分布長度比例800m/km,綜合評估該區段地質災害危險性大。
13.K430~K472區段地質災害危險性小區(C8)
分布于祁縣曉義鄉張家堡東至榆次區鳴謙鎮北磚井村東,全長42km。
管線近南北向,主要穿越于沖積平原區,寬闊平坦,最北部為沖洪積傾斜平原區,地勢北高南低,地面高程介于770~840m之間,最低點位于烏馬河、瀟河和張花營至西榮一帶,地面高程為771~772m之間,烏馬河和瀟河由于近下游區,一般無水,洪水沖蝕可能性小。K451~K464張花營至西榮地形較低,地下水位為0.20~3m,為鹽漬土分布區,分布面積50km2,管線上分布區段 13km,該鹽漬土為輕微鹽漬土,對管道具有鹽脹和侵蝕作用,其危害程度小,預測地質災害危險性小。
總之,該區段地質環境條件簡單,地質災害類型單一,災害點密度0.025個/km,災害點分布長度比例為300m/km。綜合該區段評估地質災害危險性小。
14.K472~K495區段地質災害危險性大區(A6)
分布于榆次區鳴謙鎮北磚井村東至太原市杏花嶺區西崗村,全長23km。
管線近南北向穿越太原東山褶皺斷塊侵蝕中低山區和黃土丘陵臺地區,地形起伏不平,相對高差較大,溝谷深切,管線穿越地面高程840~1058m,溝谷形態多呈“V”字型,邊坡坡度25°~60°間。出露基巖多為二疊系砂頁巖,風化強烈,地質構造較發育。
該區段人類工程活動強烈,主要以采煤為主。分布大、中型煤礦5座,小型煤礦十幾座。3#煤已基本采空,現主采15#煤,已形成大面積采空區,引發的地裂縫、塌陷災害比比皆是,本次粗略調查地裂縫20條,塌陷20處。大礦引發的地裂縫規模較大,形成裂縫塌陷區,小煤礦形成的地裂縫規模較小、塌陷多為中、小型。地裂縫大型的6條,中型的7條,小型的7條,已造成土地棄耕、房屋損壞、村莊搬遷等危害,損失巨大。目前均處于未穩定狀態,對管道危害程度大,預測地質災害危險性大。
該區段滑坡、崩塌也較發育,擬建工程在施工開挖過程中易引發邊坡失穩,對工程施工構成威脅。預測地質災害危險性中等。該區段黃土為中等—強濕陷性,局部已引發路基變形開裂,另外在K473~474+100區段存在20世紀三四十年代修建的防空洞,埋深3~10m,斷面面積2m×2m,分布面積約1km2,擬建工程在施工開挖過程中和建成運營后可能引發和遭受其塌陷災害。預測地質災害危險性小。
總之,該區段地質環境條件復雜,地質災害類型有8種,其中采空地裂縫20條,塌陷20處,濕陷地裂縫1條,滑坡12處,崩塌2處,不穩定斜坡3處,濕陷性黃土分布區段約8km,人工洞穴段1km,巖溶塌陷3處。災害點密度37個/km,災害點分布長度比例 840m/km,綜合評估該區段地質災害危險性大。
15.K495~K508末站及油庫區段地質災害危險性中等區(B4)
分布于太原市杏花嶺區西崗至北郊區趙家山末站至西焉村油庫區,全長13km。
管線穿越地貌類型為梁狀黃土丘陵和盆周隆起黃土臺地區,地表巖性多為黃土,地形起伏不平,地面高程850~980m,溝谷發育,溝深一般10~30m,邊坡坡度為30°~70°,坡體不穩定,易形成崩塌和滑坡,擬建管線施工開挖過程中易引發和加劇邊坡失穩而遭危害,地質災害危險性小。另外,地表黃土濕陷系數介于0.03~0.075之間,為中等—強濕陷性。地質災害危險性小—中等。
管道于K501+500處,穿越汾河一級支流楊興河,洪水沖蝕的可能性小,其北部支溝為太原垃圾場,管線穿越時要避開垃圾土敷設,預測地質災害危險性小。
末站位于趙家山村西,地形較復雜,沖溝發育,邊坡高8~15m,坡度較陡,邊坡易坍塌,工程建設和運營過程中易誘發坡體失穩,預測地質災害危險性中等,綜合評估地質災害危險性中等。
總之,該區段地質環境條件復雜程度中等,地質災害類型有2種,不穩定斜坡4處,濕陷性黃土分布區段8km,地質災害點密度0.4個/km,災害點分布長度比例660m/km,綜合評估該區段地質災害危險性中等。
中國南海流花深水油田開發新技術
流花11-1油田位于中國南海珠江口盆地29/04合同區塊,在香港東南方220km,海域平均水深305m。
流花11-1油田是中國海油和阿莫科東方石油公司(Amo買粉絲 Orient Petroleum Company)聯合開發的油田。流花11-1油田1987年1月發現,1993年3月在發現該油田6年后,政府主管部門正式批準了該油田總體開發方案,隨即啟動油田開發工程建設,于1995年5月投產,作業者是阿莫科公司。
流花11-1油田包括3個含油圈閉,即流花11-1、4-1和11-1東3個區塊。流花11-1區塊基本探明含油面積36.3km2,地質儲量15378×104t,控制含油面積53.6km2,地質儲量6426× 104t。流花4-1區塊控制含油面積18.2km2,地質儲量1753×104t。流花11-1東區塊控制含油面積11.3km2,地質儲量458×104t。全油田探明加控制含油面積為83.1km2,地質儲量共計24015×104t,是迄今為止在中國南海發現的最大的油田。目前先投入開發的流花11-1區塊,只是流花11-1油田的一部分。
要經濟有效地開發這樣一個大油田,面臨著諸多技術上的難題:水深大、環境條件惡劣、原油比重大、黏度高、油藏的底水充足且埋深淺。針對這些特點,經過中外雙方技術人員共同努力,開拓創新,用全新的思維觀念,采用了當今世界頂尖的高新技術,在工程開發過程中創造了“3個首次、7項一流”。
流花11-1油田設計開采年限12年,工程設施設計壽命為20年,批準投資預算65300萬美元,實際投資決算62200萬美元,比預算節約了3100萬美元。
一、工程開發方案
流花11-1油田采用深水全海式開發方案。整個工程設施包括5部分:半潛式浮式生產系統(FPS)南海“挑戰號”、浮式生產、儲卸油裝置(FPSO)南海“勝利號”、單點系泊系統、海底輸油管線和水下井口系統(圖12-1)。
圖12-1流花11-1油田工程設施圖
二、設計條件
(一)環境條件
a.流花11-1油田作業海區除了冬季風、夏季強熱帶風暴(臺風)的影響外,還有一種特殊的海況——內波流,它也是影響作業和系統選擇的主要因素。1990年單井測試期間,曾發生過由內波流引起的幾次拉斷纜繩、船體碰撞,甚至拉斷浮標或擠破漂浮軟管的事故。
b.流花11-1油田環境參數見表12-1。
c.流花11-1油田“挑戰號”FPS柔性立管設計參數見表12-2。
d.流花11-1油田“挑戰號”浮式生產系統FPS設計環境參數見表12-3。
e.流花11-1油田“勝利號”FPSO方向性海況設計參數見表12-4。
表12-1流花11-1油田環境參數
表12-2“挑戰號”FPS柔性立管設計參數(百年一遇)
表12-3“挑戰號”FPS浮式生產系統環境設計參數
表12-4“勝利號”FPSO方向性海況設計參數
(二)流體性質
流花11-1油田屬于高比重、高黏度、低含硫、低含蠟、低凝固點、低溶解氣油比、欠飽和環烷基生物降解原油。地面原油的主要參數為:
相對密度:0.92~0.97;
黏度:50~162mPa.s;
含硫量:0.28%~0.41%;
含蠟量:0.43%~6.21%;
凝固點:-12~4.4℃;
飽和壓力:0.91MPa;
原始溶解氣油比:1.6~18.9m3/m3。
原油其他各項性能指標見表12-5。
表12-4流花11-1油田原油的各項性能指標
續表
(三)其他設計參數
水下井口配套設備,包括壓力儀表,其管路最大工作壓力為15.5MPa(22401b/in2);
單井高峰日產量:2384m3/d,含水范圍0%~93%;
FPSO日處理能力:47670m3/d;
大氣溫度:16.4~33.7℃;
水下作業溫度:11~31℃;
井液溫度:11~52℃。
所有的管路材料及計量和壓力儀表應適于輸送帶硫化氫和二氧化碳的液體,內表層應進行化學防腐處理,外表層以油漆和犧牲陽極進行保護。
(四)延長測試
為了解決油田強大底水快速錐進,減緩水錐速度,更大程度地挖掘油田潛能,對油田長期產能作進一步分析,有效地提高采收率,在正式開發之前用了半年時間對3口井進行了延長測試。
a.流花11-1-3井為一口穿透油藏的直井,初始日產量363m3,綜合含水20%,42d后日產量350m3,綜合含水升至70%。
b.流花11-1-5井,為一口大斜度延伸井,落入油藏段的井斜段達78%,初始日產量為1271m3,綜合含水0%;51d后日產量降為874m3,綜合含水升至51%,水錐上升速度較直井有明顯改善。
c.流花11-1-6井為一口水平井,水平井段全部落入油層頂部滲透率最好的層段,初始日產量1907m3,綜合含水為0%;120d后日產量為1017m3,綜合含水為26%。與前2口井相比,采用水平井開采不但可以提高單井產量,還可以減緩底水水錐速度,是該油田最佳的開發方案。
三、南海“挑戰號”浮式生產平臺(FPS)
流花11-1油田海域水深將近310m,使用常規的導管架固定平臺結構形式,僅導管架本身費用就高達10億美元,而新造一座張力腿平臺的費用估計要12億美元。經過技術和經濟上的論證和比較,最終采用了改造半潛式鉆井平臺方案,全部改造費用也不超過2億美元。根據使用要求,改造后的浮式生產系統不但能抵御海區百年一遇的惡劣海況,還能滿足鉆井、完井、修井作業要求,并且能夠安裝、回收和維修水下井口設備,監視控制水下井口,為井底電潛泵提供懸掛月池和供給電力。根據臺風極值具有方向性,東北方向的風、浪、流極值明顯比西北方向大的特點,改變常規的8根或12根錨鏈對稱系泊方式為非對稱的11根錨鏈,還根據實際受力情況,使大部分錨鏈長度有所縮短。錨鏈直徑φ127mm,單錨重量40t,是目前使用于海上商業性用途最大的船錨。錨泊力可以承受百年一遇強臺風的襲擊,將南海“挑戰號”永久性地系泊在海底。
“挑戰號”的設計使用壽命是20年。
1993年7月購進改造用的半潛式鉆井平臺,經過22個月改造設計和船廠施工,于1995年4月系泊到油田預定位置。
“挑戰號”還配有2臺ROV遙控機器人支持作業,通過25根水下電纜向井口供電。生活模塊可容納130人居住。
四、浮式生產儲卸油輪(FPSO)和單點系泊系統
(一)南海“勝利號”浮式生產儲卸油輪(FPSO)
南海“勝利號”是由一艘14萬噸級的舊油輪改裝的,該油輪型長280m,型寬44m,型深23m,吃水17m。改裝后的油輪具有發電、原油凈化處理、原油儲存和卸油功能。高峰日處理液量為4.77×104m3,日產油量1.03×104m3,可儲存原油72萬桶。針對流花11-1油田原油黏稠特點,原油處理流程采用了世界先進的電脫鹽/脫水二合一新技術,即在一個設備內,分步完成原油脫鹽和脫水。海上油田使用這項新技術在世界上也屬首次,不但節省了大量的空間,還節約了上百萬美元的工程費用。
“勝利號”生活樓模塊可容納85人居住。儲存的合格原油經串靠的穿梭油輪外運銷售。
(二)“勝利號”單點系泊系統
“勝利號”浮式生產儲卸油系統(FPSO)采用永久式內轉塔單點系泊系統。單點用錨鏈固定于海底,通過油輪船體前部空洞內的轉塔機構與船體相連,油輪可繞單點作360°的旋轉。這種結構形式在國內是首次采用,在深水情況下比固定塔架式系泊結構要經濟得多。設計環境條件采用百年一遇極端海況,用10條Φ114.3mm錨鏈系泊。根據環境條件各個方向極值的差別,適當調整錨鏈長度。該單點系泊系統為永久不可解脫式,最大系泊力為600t。
五、水下生產系統
(一)水下井口系統的選型
a.分散水下井口生產系統,適用于作業海區海流流向沿深度分布基本一致并相對穩定的情況。水下井口之間可通過柔性管線相連或與總管匯相連,也可直接與油輪相連,這種水下井口系統的優點是已有一定經驗,井口和表層套管的定位精度要求低。其缺點是,水下井口之間的軟管與特種液壓接頭的成本及安裝費用高,海流方向不穩定時易引起軟管的纏繞,造成軟管和接頭部位損壞,單井修井會影響其他井生產,且施工安裝海況要求高、時間長。
b.集中水下井口生產系統,適用于各種海流條件,井口導向底座之間用鋼質跨接管相連成一整體。這種結構形式以前還從未采用過,缺乏經驗和現成的配套技術及設備,井口和表層套管的定位精度要求高。另一方面,這種結構形式的優點是鋼性跨接管接頭成本遠低于柔性軟管和液壓接頭,只相當于后者約1/3。單井修井作業不影響其他井正常生產,相對獨立的軟管可以單獨安裝和回收,且運動范圍小,不會發生軟管的摩擦和纏繞,鋼性跨接管的測量、安裝和回收作業可與其他作業同時進行,且不需動用其他船只,在較惡劣海況下照常作業,效率高。通過全面研究對比,最終選用了集中水下井口生產系統。
(二)水下井口系統的主要結構和復裝順序
集中水下井口生產系統被稱為“組塊搭接式控制體系”,是流花11-1油田工程創新最多的體系,首創的新技術包括:集液中樞管匯;鋼制井口間跨接管;濕式電接頭在海上平臺的應用;浮式生產平臺支持的懸鏈式柔性立管系統;水下生產液壓控制系統;遙控水下作業機器人ROV;新型海底管道固定底座及鋼制長跨接管;水下臥式采油樹。
水下井口設備分三大塊安裝,先將導向生產底座(PGFB)鎖緊在762mm的表層套管頭上,用鋼制跨接管將PGFB下部集輸管線接頭連接起來,從而將獨立的水下井口連成一體,形成復線的封閉回路,再將水下采油樹鎖緊在476mm的井口頭上,將采油樹出油管線接頭與生產底座上的閥門相連,最后將采油樹帽連同電潛泵電纜一起蓋在采油樹上,電潛泵的電路被接通,原油經采油樹出口進入PCFB下部集輸管匯內,匯集到中樞管匯,再從中樞管匯通過鋼制長跨接管進入海底輸油管道,輸往南海“挑戰號”進行處理。
(三)水下井口設備的功能
1.中樞管匯
中樞管匯組塊長21.3m,寬2.1m,高2.1m,重60t。由2根457.2mm生產管線和1根203.2mm測試管線組成,分別與2條342.9mm(13.5in)海底輸油管線和1條152.4mm的海底測試管線對應。每根管線引入6個接頭,其中4個接頭與井口采油樹的4個翼閥相接,1個接頭與海底管線相接,1個接頭用作管線間的轉換閥。安裝時用平臺吊機將中樞管匯吊起扶正,接近轉臺,再用鉆機大鉤穿過月池安放到海底。中樞管匯還作為液壓盤的基礎,主控室的液壓信號通過分配盤傳遞到各采油樹上。
2.永久生產導向底座PGFB
與常規的永久導向底座相比,除了尺寸4.8m×4.8m更大,具有導向和作基礎功能外,還具有集液功能。底座下部設計了2條304.8mm集液管,從采油樹出來的原油經生產閥進入集液管。底座的導向桿也經過改進,可以回收多次利用。
3.臥式水下采油樹
為了適應水下無人工潛水作業,這種采油樹帽將所有閥門設計在水平方向并由水下機器人操作。16個不同性能的球閥閥門的開關集中設在便于遙控機器人ROV操作的一塊操作盤上,可用機器人操作這些開關,來控制生產閥、環空閥、安全閥、化學藥劑注入閥等。這些閥門也可由平臺液壓控制開啟和關閉,在應急情況下安全閥可自動關閉。
4.水下采油樹帽
采油樹帽蓋在采油樹頂部,帽內側固定濕式電接頭(WMEC)插座,外側法蘭盤內是干式電接頭(DMEC)插頭,干式電接頭被固定在IWPC終端法蘭盤內,在平臺上先接好干式電接頭法蘭。考慮到惡劣的環境條件可能對IWPC拉扯造成采油樹的破壞,在IWPC一端設計了一種安全破斷法蘭,在荷載尚未達到破壞采油樹之前,破斷法蘭的螺栓首先破斷,使IWPC與采油樹帽脫離。
5.采油樹及采油樹帽的安裝
安裝作業所使用的工具是一種多功能完井、修井工具(URT)。這種工具經4條導向纜坐在采油樹上,整套系統由液壓控制,能自動對中,調整高度,平緩而高效,不但能安裝采油樹和采油樹帽,還能回收采油樹帽,暫時停放在PGFB上,進行油管塞密封壓力和濕式電接頭電路測試,省去了將采油樹帽和IWPC收回到平臺測試再安裝的復雜作業。這種工具的下部為一長方形框架結構,4根用作導向的漏斗柱體間距與采油樹導向漏斗完全相同,1根中心桿,通過液壓控制,可平緩移動。
6.水下遙控機器人(ROV)
2臺機器人都是根據流花11-1油田的使用要求設計制造的,一臺為永久式,在平臺上作業;另一臺為移動式,能移到工作船上進行潛水作業。2臺機器人的功率均為73.5kW (100HP),6個推進器,6架攝像機(其中1架為可調焦,1架為筆式裝在機械手上),能在2浬的海流中拖著183m的臍帶作業,配備有多功能的模塊——MFPT。ROV配備有下列模塊:旋轉工具模塊、機械手插入式液壓推進器、自動對中伸縮液壓驅動器、輔助作業工具、柔性工作繩剪斷器、電纜截斷器、電纜抓緊器、低壓沖洗槍、黃油注入工具、定位伸縮吸盤、液壓圓鋸、1只7功能Schilling機械手、1只5功能Schilling大力機械手和拔插銷功能等。由于設計時考慮了各種作業工況的要求,并事先進行了模型試驗,因此,在實際作業過程中性能良好,一直保持著非常高的作業效率。
7.海底管線連接固定基座(TIB)
海底管線連接固定基座(TIB)是一個將海底管線與水下井口連接在一起的裝置。它的一側通過3根長為22.9m、17.4m和11.3m的鋼制長連接管與水下井口中樞管匯相連,另一側與3條海底管線相接。海底管線連接固定基座(TIB)由浮式生產平臺安裝,TIB與3條海底管線的連接則由一套無潛水軟管連接系統(DFCS)完成。DFCS由1臺ROV攜帶下水,當海底管線下放到接近目標位置時,另1臺 ROV將從 DFCS上引出一條鋼絲繩,將鋼絲繩端的QOV卸扣掛在海底管線連接頭的吊點上,拉緊鋼絲繩,使海管接口順導向槽逐漸貼近TIB上的接口,由ROV將液壓驅動器插頭插進接頭鎖緊孔鎖緊接頭,密封試壓合格后,松掉接頭上的ROV卸扣,便完成安裝作業。
六、海底輸油管線
流花11-1油田海底管線包括3部分內容。
1.生產管線
數量:2根;
直徑:131/2”;
輸送介質:油水混合液體;
材質:動力柔性軟管;
距離:從“挑戰號”浮式生產系統(FPS)下面的海管立管基座到“勝利號”浮式生產、儲卸油裝置下面的立管基座(PRB);
長度:2.24km。
2.計量管線
數量:1根;
直徑:6”;
輸送介質:油水混合液體,單井計量或應急情況下代替生產管線;
材質:動力柔性軟管;
距離:從“挑戰號”浮式生產系統(FPS)下面的立管基座到“勝利號”浮式生產儲、卸油裝置下面的立管基座(PRB);
長度:2.24km。
3.立管
數量:生產立管2根,計量立管1根;
直徑:生產立管131/2”,計量立管6”;
輸送介質:液體;
材質:動力柔性軟管;
距離:從“勝利號”浮式生產儲、卸油裝置下面的立管基座到上面的轉塔式單點。
七、水平井鉆井技術
(一)井眼軌跡的設計
該油田特點是面積大、油層埋藏深度淺,從泥面到油藏頂面的垂直距離只有914m。受油藏埋深限制,平臺鉆水平井的最大控制半徑約為3km。為保證電潛泵能在無橫向扭矩條件下運轉,水平井井眼軌跡設計分為2個造斜井段,在2個造斜井段之間設計了一段穩斜井段,將電潛泵下入到穩斜井段中。為防止電潛泵下入時受到損壞,第一個造斜井段的造斜率不得超過7°/30m。20口水平井設計的水平井段均處在厚度約為6.8m孔隙度最好的B1層,水平段長度為800m,總水平位移約為910~2590m。
(二)鉆井技術和特點
a.首先使用隨鉆下套管的新工藝安裝套管,成功地完成了25根導管安裝作業。安裝作業時間總計14.4d,平均單井安裝時間14.8h,與常規方法相比較節約時間36d。
b.采用成批鉆井方法,對444.5mm(171/2in)和311.2mm+215.9mm(121/4in+81/2in)井段分別采用成批作業方式。444.5mm井段測量深度650m,平均單井完成時間1.5d;311.2mm+215.9mm井段測量深度2040~3048m,平均單井完成時間10.8d。成批鉆井作業方法的應用大大加快了鉆井作業的速度。
c.鉆井液使用PHPA水基泥漿體系和海水(加Xanvis泥漿)鉆造斜段和水平段,降低了泥漿成本,提高了鉆井速度,減少了對油層的污染,保護了環境。
d.導向鉆井技術采用先進的水平井設計技術和GST(GeosteeringTool)井下導向鉆井工具,隨時掌握鉆井狀態和監測鉆遇地層,及時確定目的層的深度和調整井眼軌跡,不但加快了鉆井進度,還使水平井準確落入厚度僅為6.8m的B1目標層位的比例達到91%。
(三)主要鉆井指標
油田投產前,鉆井作業除成批安裝25套762mm(30in)導管外,共鉆井17口,完井12口,總進尺28207m,總天數180d,平均測量井深2351m,水平井段813m,水平井段落入B1目標層位的比例為91%,單井作業周期13d,單井費用196萬美元。
八、完井管柱
1.油管掛
完井管柱的安裝是通過油管掛安裝工具(THRT)起下油管掛來完成的。油管掛經導向槽導向著陸,再鎖緊在采油樹內的密封布芯內。
2.濕式電接頭(WMEC)
濕式電接頭(WMEC)是電潛泵井下電纜的終端,通過招標選用國外標準化產品,其插頭固定在油管掛中,插座固定在采油樹帽中,在蓋上采油樹帽時,套筒形的插座隨采油樹帽一起套在油管掛插頭上,在海水中對接即可通電,且保證不會漏電,無需再專門進行安裝。插頭咬合部分類似于普通的三相插頭,整個套筒插座長約50cm,直徑約8cm。
為保險起見,用電絕緣液沖洗采油樹帽與油管掛之間的空間,再用氮氣將電絕緣液擠出,以保證濕式電接頭(WMEC)不會因長時間在變高壓和變頻強電流工作狀態下,工作產生高熱量導致采油樹帽熱膨脹而損壞。
濕式電接頭的工作參數為:電壓5kV,電流125A,頻率60Hz。
3.電潛泵
由于流花11-1油田原油黏度高、密度大、井底壓力低以及后期含水上升快等特點,因此選用加電潛泵采油工藝。所選用的電潛泵是Reda公司提供的562系列電潛泵總成,HN13500、73Stages、540HP、125Ams、5000Volts。為電潛泵供電的水下電纜下端與采油樹帽相連,上端懸掛在FPS下層甲板上,與電潛泵控制室中的變頻器相連。單井生產閥和安全閥的開關由FPS上的液壓系統直接控制,采油樹上的液壓接頭通過水下控制軟管與水下中樞管匯液壓分配盤相連,而液壓分配盤通過液壓控制纜與FPS中控室相接。
4.水下坐封式生產封隔器
由NODECO提供的可再次坐封的封隔器有4個通道,包括地層液流動通道、ESP電纜穿越器、化學藥劑注入管線和備用管線通道。它的主要特點是可以再次坐封,采用再次坐封的封隔器可以避免每次修井都要起出管柱更換封隔器,從而節約了修井時間和費用。
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