6 - 2004

Geo.Series — уникальная САПР для проектирования магистральных и промысловых нефтегазопроводов

Владимир Лазарев

Geo.PipeLine

Geo.Profile

Geo.Section

Geo.DrivenWell

Geo.DTM

Интегрированная САПР Geo.Series предназначена для решения комплекса задач, связанных с проектированием магистральных и промысловых нефтегазопроводов и нефтепродуктопроводов согласно следующим нормам и правилам:

• СНиП 2.05.06-85* «Магистральные трубопроводы»;

• СНиП III-42-80* «Магистральные трубопроводы»;

• СНиП 2.05.13-90 «Нефтепродуктопроводы, прокладываемые на территории городов и других населенных пунктов»;

• СП 34-116-97 «Инструкция по проектированию, строительству и реконструкции промысловых нефтегазопроводов».

Система Geo.Series включает следующие программные модули:

Geo.PipeLine — проектирование нефтегазопроводов и нефтепродуктопроводов;

Geo.Profile — создание изыскательских профилей;

Geo.Section — обработка результатов инженерно-геологических изысканий и построение геологических разрезов;

GEO.DrivenWell — база данных по инженерно-геологическим скважинам;

Geo.DTM — создание цифровых моделей рельефа по результатам инженерно-геодезических изысканий.

Вышеуказанные программы предоставляют пользователю полный набор функциональных возможностей для проектирования магистральных и промысловых нефтегазопроводов и нефтепродуктопроводов. Приведем краткое описание технологии использования программных модулей системы Geo.Series .

Geo.PipeLine

Функциональные возможности модуля:

• Назначение для всего проектируемого трубопровода или для его отдельных участков категории трубопровода (согласно СНиП 2.05.06-85*, раздел 2, таблица 1) и параметров прокладки (минимальной (до верха трубы), проектной и максимальной глубины заложения трубопровода).

• Расчеты трубопровода на прочность и устой­чивость согласно разделу 8 СНиП 2.05.06-85* с выбором толщины стенки трубы и радиуса упругого изгиба.

• Построение проектного профиля путем создания насыпей, засыпки углублений, устройства полок I, II и III типа на косогорных участках и срезки крутых склонов изыскательского профиля, на которых превышены максимально-допустимый продольный и поперечный уклоны рельефа.

• Автоматическое формирование переходов через железные и автомобильные дороги с учетом категории дорог, способа прокладки трубопровода (открытым методом, методом прокола или продавливания и методом горизонтального бурения), направления и величины уклона защитного футляра, длины прямых участков трубопровода за защитным футляром и других условий (рис. 1).

• Автоматическое формирование переходов через подземные трубопроводные сети (нефтегазопроводы, нефтепродуктопроводы, трубопроводы различного назначения), а также через подземные кабельные сети (силовые электрокабели, кабели связи и сигнализации и др.) с учетом способа прокладки трубопровода (открытым методом, методом прокола или продавливания и методом горизонтального бурения), направления и величины уклона защитного футляра, длины прямых участков трубопровода за футляром и других условий.

• Автоматическое формирование переходов через естественные водные препятствия (реки, ручьи и протоки) с учетом способа прокладки (непосредственно по дну, в подводной траншее или методом наклонно-направленного бурения), способа балластировки трубопровода и типа утяжелителей, а также с учетом данных по гидрологическим изысканиям (по глубине размыва дна, горизонту воды на дату измерения — ГВ, среднему меженному горизонту воды — СМГВ, среднему расчетному горизонту воды — СРГВ), а также с учетом горизонтов высоких вод (ГВВ) 1% и 10% обеспеченности (рис. 2).

•Автоматическое формирование переходов через естественные водные препятствия (озера, водохранилища и пруды) с учетом способа прокладки (непосредственно по дну или в подводной траншее), способа балластировки трубопровода и типа утяжелителей.

•Автоматическое формирование переходов через болота I, II и III типа по СНиП III-42-80* с учетом способа прокладки (наземный в насыпи с выстилкой и подземный в слое торфа/грунта) и способа балластировки трубопровода и типа утяжелителей.

•Интерактивное формирование надземных балочных переходов через естественные препятствия (овраги, балки, каналы и несудоходные, несплавные реки) с учетом горизонта высоких вод при 1% и 5% обеспеченности.

•Автоматическое построение оси трубопровода на профиле с учетом всех типов переходов через искусственные и естественные препятствия. Построение на профиле и на плане в вершинах трубопровода кривых упругого изгиба и гнутых отводов по ГОСТ 24950-81 и ТУ 102-488-95 с контролем минимально-допустимых прямых участков между кривыми. Параметры кривых упругого изгиба рассчитываются из условий прочности, устойчивости и жесткости трубопровода. Параметры геометрии гнутых отводов рассчитываются в зависимости от используемых труб и характеристик трубогибочных устройств (рис. 3).

• Интерактивное редактирование оси трубопровода на профиле в пределах коридора прокладки с созданием или удалением вершин, кривых упругого изгиба или гнутых отводов.

• Расчет балластировки трубопровода на обводненных участках с выбором типа утяжелителей по СП 107-34-96 «Балластировка, обеспечение устойчивости положения газопроводов на проектных отметках» и ВСН 39-1.9-003-98 «Конструкции и способы балластировки и закрепления подземных газопроводов» (рис. 4).

• Автоматическое формирование спецификации с подсчетом общей длины проектируемого трубопровода, количества и типов горизонтальных и вертикальных гнутых отводов, количества и длины защитных кожухов, используемых при переходах через подземные препятствия, а также количества утяжелителей, используемых для балластировки трубопровода.

Проектирование нефтегазопроводов и нефтепродуктопроводов может выполняться как на общем изыскательском профиле трассы, построенном в масштабах от 1:5000 до 1:1000, так и на укрупненных изыскательских профилях, создаваемых на переходах через искусственные и естественные препятствия в масштабах 1:200, 1:500 и 1:1000. При этом на каждом профиле перехода через препятствие и на всех участках общего изыскательского профиля, не вошедших в профили переходов через препятствия, проектировщиком могут задаваться участки прокладки трубопровода, для каждого из которых определяются следующие параметры:

• минимальная глубина заложения трубопровода до верха трубы;

• проектная глубина заложения трубопровода,

• максимальная глубина заложения трубопровода;

• максимально допустимый продольный уклон рельефа в градусах.

Далее проектировщиком с использованием специального набора функций на профилях переходов или на общем профиле создается проектный профиль путем срезки участков рельефа, имеющих продольный уклон более 12-15°, создания насыпей, засыпки углублений, устройства полок I, II и III типа на косогорных участках.

На полученном таким образом проектном профиле автоматически строятся трубопровод и коридор его возможных перемещений по значениям минимальной и максимальной глубины заложения. Дальнейшее проектирование оси трубопровода может вестись как на общем профиле трассы, так и на любом из профилей переходов через препятствия.

В начало В начало

Geo.Profile

Модуль Geo.Profile предназначен для обработки результатов инженерно-геодезических изысканий, выполняемых при строительстве магистральных нефтегазопроводов, нефтепродукто­проводов и промысловых нефтегазопроводов, и для создания изыскательских профилей согласно:

• СНиП 11-02-96 «Инженерные изыскания для строительства. Основные положения»;

• СНиП 11-104-97 «Инженерно-геодезические изыскания для строительства»;

• СНиП 11-103-97 «Инженерно-гидрометеорологические изыскания для строительства».

Модуль предоставляет пользователю следующие возможности:

• Построение трассы проектируемого трубопровода по известным координатам точек поворота оси трассы на топографических планах, созданных в форматах DXF/DWG, с использованием цифровой модели рельефа (ЦМР). Автоматическая разбивка пикетажа с заданным шагом. Построение трасс линий связи (ЛС) и линий электропередачи (ВЛ), параллельных трассе проектируемого трубопровода.

• Разделение трассы на несколько трасс с ведением индивидуального пикетажа для каждой трассы.

• Объединение отдельных участков в общую трассу с ведением общего пикетажа.

• Построение в вершинах трассы проектируемого трубопровода кривых упругого изгиба или гнутых вставок по ГОСТ 24950-81 или ТУ 102-488-95 с контролем минимально-допустимых прямых участков между кривыми.

• Нанесение на план трассы или профили естественных и искусственных препятствий, среди которых:

- водные препятствия: реки, ручьи, водохранилища, озера, каналы, пруды, протоки, болота (рис. 5);

- естественные препятствия: овраги, балки, каналы;

- искусственные препятствия: автомобильные и железные дороги, линии электропередачи (ВЛ), связи (ЛС), радиотрансляции (РС), подземные трубопроводы и кабели (силовые, связи, сигнализации).

• Нанесение на план трассы геодезических пунктов — реперов и створных знаков, километровых столбов.

• Нанесение на план трассы инженерно-геологических и зондировочных скважин, выработок и шурфов.

• Построение профилей трассы и профилей переходов через препятствия по цифровой модели рельефа.

• Диалоговое формирование подвалов для профиля трассы и профилей переходов через препятствия.

Нанесение естественных и искусственных препятствий может осуществляться как на плане трассы проектируемого трубопровода на основе топоплана, так и на построенных профилях. При этом вся нанесенная на профили информация при их сохранении автоматически переносится на план трассы и, наоборот, — с плана трассы переносится на профили.

Для водных препятствий типа непересыхаемых рек и ручьев на профиле наносятся данные по гидрологическим изысканиям (по размыву дна и горизонту воды на дату изысканий, среднему меженному горизонту воды — СМГВ, среднему расчетному горизонту воды — СРГВ), а также линии горизонтов высоких вод 1%/2% и 5%/10% обеспеченности. При необходимости могут быть заданы скорости воды у дна и поверхности рек и ручьев.

В результате выполняется построение продольного изыскательского профиля трассы проектируемого трубопровода (линии связи или линии электропередачи) в требуемых горизонтальных и вертикальных масштабах и формирование необходимых отчетных документов.

В начало В начало

Geo.Section

Модуль Geo.Section предназначен для обработки результатов инженерно-геологических изысканий, выполняемых при проектировании магистральных нефтегазопроводов, нефтепродуктопроводов и промысловых нефтесборных сетей согласно СНиП 11-105-97 «Инженерно-геологические изыскания для строительства».

Для работы Geo.Section требуется модуль Geo.DrivenWell — база данных по инженерно-геологическим скважинам.

Программа Geo.Section предоставляет пользователю следующие возможности:

• Нанесение на план трассы или на профиль геологических и зондировочных скважин с за­просом их из базы данных модуля Geo.DrivenWell (рис. 6).

• Работа с базой данных по инженерно-геологическим скважинам, в которой содержится полная информация по свойствам грунтов геологических скважин.

• Добавление к имеющимся на трассе инженерно-геологическим скважинам дополнительных скважин путем их подбора в заданном коридоре. При этом проекции скважин могут переноситься на трассу либо параллельно горизонталям, либо в произвольную точку трассы по усмотрению проектировщика, и учитываются при построении геологического разреза по трассе нефте­газопровода.

• Построение геологического разреза, совмещенного с изыскательским профилем.

Геологический разрез может быть построен по любому варианту трассы, на который ранее были нанесены скважины, причем в проекте может храниться сколько угодно вариантов прокладки трассы.

На изыскательском профиле сначала изображаются колонки скважин в заданном геологическом масштабе. На следующем этапе выполняется автоматическое построение стратиграфических границ, после чего можно построить литологические границы слоев с учетом их генезиса.

Положение всех границ можно легко корректировать с помощью удобных инструментов (например, осуществлять выклинивание слоев, создавать линзы и пр.). После того как все границы слоев полностью определены, слои заполняются условными обозначениями (штриховкой) основного грунта и размещаются обозначения прослоев и включений.

На чертеже геологического разреза автоматически формируется легенда, в которой приводится описание состояния грунтов, точек отбора проб буровой скважины и типов грунтов.

В начало В начало

Geo.DrivenWell

Основой модуля GEO.DrivenWell является база данных по инженерно-геологическим скважинам, включающая информацию о грунтах согласно ГОСТ 25100-95 «Грунты. Классификация».

Модуль GEO.DrivenWell обеспечивает удобное и быстрое заполнение базы данных нужными данными по скважинам. Для каждой скважины заносятся ее номер по буровому журналу, геодезические координаты, отметка устья, подробное описание литологических слоев и пробы грунта и воды, отобранные по данной скважине. Хранящиеся в базе скважины можно легко найти по заданному набору параметров для просмотра или редактирования.

По результатам испытаний проб грунта формируется литологическое описание слоев и выполняется выделение инженерно-геологических элементов, что позволяет объединять грунты, имеющие близкие характеристики, в один инженерно-геологический элемент (ИГЭ).

В модуле имеются широкие возможности настройки базы под индивидуального пользователя, который может самостоятельно пополнять классификаторы для формирования литологического описания слоев и библиотеки условных знаков, настраивать окна набора характеристик грунтов в соответствии с геологическим регионом, указывать необходимость объединения литологических слоев одного генезиса и т.д.

В начало В начало

Geo.DTM

Программа предоставляет пользователю следующие возможности:

• Построение цифровой модели рельефа (пространственной триангуляционной сетки) по опорным точкам, полученным при выполнении геодезической съемки, с использованием алгоритма, обеспечивающего построение равносторонних тре­угольников (рис. 7).

• Учет при построении цифровой модели различных ограничений, которые описывают характерные свойства рельефа мест­ности и ограничивают область построения модели или выделяют в ней области, в которых нельзя проводить построение. В качестве ограничений используются структурные линии, внешние и внутренние границы.

Структурные линии необходимы для указания ярко выраженных линий изменений поверхности. Среди них, например, линии водоразделов и водотоков, верхние и нижние границы откосов дорог, канав, оврагов, траншей и т.п.

Внешние границы ограничивают область построения триангуляционной сетки для рельефа местности снаружи и тем самым препятствуют включению в цифровую модель ненужных участков (например, участков, где не проводилась геодезическая съемка).

Внутренние границы являются замкнутыми областями внутри цифровой модели, которые исключаются из построения триангуляционной сетки и тем самым — из расчета горизонталей (например, контуры строений, озер и т.д.).

• Построение горизонталей — линий сечения поверхности триангуляционной сетки плоскостями, отстоящими друг от друга на заданном расстоянии. Для расчета горизонталей могут быть использованы разные алгоритмы интерполяции или аппроксимации.

Для графического отображения, в зависимости от метода расчета, могут быть использованы ломаные, полиномы или кубические сплайны Безье. При этом возможен выбор одного из пяти допустимых типов сплайнов, которые различаются способом расчета векторов производных в узловых точках.

• Построение котлованов и насыпей с проведением расчета земляных масс на основе трехмерной цифровой модели рельефа (рис. 8). При этом устанавливаются необходимые параметры (например, для котлована — угол наклона стенок и соответствующие параметры грунтов).

В начало В начало

«САПР и графика» 6'2004