УЧЕТ ТЕПЛА ТРЕНИЯ ПРИ РАСЧЕТЕ РЕЖИМА РЕГУЛИРУЕМОГО ТЕПЛООБМЕНА НЕФТЕПРОВОДА С МЕРЗЛЫМ ГРУНТОМ

Н. А. Гаррис, Э. А. Закирова, З. Р. Кутлыева

Аннотация


При проектировании магистральных и промысловых трубопроводов в районах распространения многолетнемерзлых грунтов приходится решать вопрос не только о выборе способа их прокладки, но и о выборе режимов эксплуатации, так как от этого зависит работоспособность трубопровода. В статье задача теплообмена трубопровода с протаивающим мерзлым грунтом решена как сопряженная. Так как в условиях многолетнемерзлых грунтов перекачка возможна при относительно невысоких температурах, то при определении тепловых потерь необходимо учитывать тепло трения. Тепло трения, выделяющееся при движении нефти по трубопроводу, учтено в уравнении теплового баланса. При определенном сочетании параметров перекачки возможен случай, когда тепла трения будет достаточно для нагрева нефти в потоке. При равенстве тепла трения потерям тепла в окружающую среду создается изотермическая перекачка нефти по трубопроводу, которая является экономически выгодной. Рассмотрен случай сбалансированного теплообмена в зоне теплового влияния трубопровода при остановленной границе протаивания. Предложенное решение по ограничению температурного режима перекачки и регулированию ореола протаивания вокруг трубы является общим для вариантов наземной и подземной прокладки трубопровода, которое позволит сохранять мерзлый массив в естественном состоянии путем минимизации теплового и механического воздействия на мерзлый грунт. С использованием предложенной методики могут быть определены: конструктивные параметры линейной части нефтепровода, включая высоту и форму насыпи, ее закрепление и т. п.; степень заглубления оси нефтепровода или расстояния от оси трубопровода до поверхности земли; способ прокладки нефтепровода и его технико-экономическое обоснование; параметры теплообмена нефтепровода с окружающей средой при его эксплуатации; допустимые размеры ореола протаивания под трубой.

Ключевые слова


многолетнемерзлые грунты;наземные трубопроводы;тепловое взаимодействие;регулируемый теплообмен;ореол протаивания;тепло трения;теплоизолирующий эффект насыпи;frozen grounds;ground pipelines;thermal interface;controlled heat exchange;thawing halo;friction heat;dike insulating effect;

Литература


СП 25.13330.2012 Основания и фундаменты на вечномерзлых грунтах. Актуализированная редакция СНиП 2.02.04-88. М.: Минрегион России, 2012. 123 с.

Гаррис Н. А. Эксплуатация нефтепродуктопроводов в различных температурных режимах и загрузках при условии сохранности экологической среды: автореф. … д-ра техн. наук. Уфа, 1998. 48 с.

Фельдман Г. М. Передвижение влаги в талых и промерзающих грунтах. Новосибирск: Наука, 1988. 258 с.

Закирова Э. А., Гаррис Н. А. Как избежать выпучивания опор надземных трубопроводов в районах пучинистых грунтов // Нефтегазовое дело: науч. техн. журн./УГНТУ. 2016. Т. 14, № 2. С. 85-92.

Васильев И. С. О связи температуры почвогрунтов с индексом замерзания и высотой снежного покрова в Якутии в конце ХХ столетия // Криосфера Земли. 2009. Т. 13, № 1. С. 17-23.

Среднеботуобинское НГКМ - Трубопроводная система ВСТО с узлом подключения в районе г. Ленск. Вторая очередь. URL: http://www.gipvn.ru/proektnye-raboty/4/62/ (дата обращения: 06.02.2017).

Алимов С. В. Восстановление проектного положения участков газопроводов ООО «Тюментрансгаз» // Повышение надежности и безопасности работы магистральных газопроводов: материалы отрасл. совещания ОАО «Газпром». М., 2004. С. 72-78.

Гаррис Н. А., Колоколова Н. А. О выборе способа прокладки трубопроводов в районах вечной мерзлоты // Транспорт и хранение нефтепродуктов и углеводородного сырья. 2013. № 1. С. 13-17.

Абрамзон Л. С. Оптимальные параметры работы «горячих» трубопроводов // Нефтяное хозяйство. 1979. №2. С. 53 - 54.

Закирова Э. А., Гаррис Н. А. О постановке задач регулирования ореола протаивания вокруг трубопровода в районах распространения мерзлоты // Территория Нефтегаз. 2017. № 1. С. 14-19.

СТО Газпром 2-3.5-051-2006 Нормы технологического проектирования магистральных газопроводов. М.: ОАО «Газпром», 2006. 205 с.

Иванов В. А., Михаленко Е. С., Соколов С. М. Исследования поперечного взаимодействия трубопровода с грунтом засыпки в многолетнемерзлых грунтах // Известия вузов. Нефть и газ. 2012. № 1. С. 76-80.

Гаррис Н. А., Закирова Э. А., Кутлыева З. Р. Третий принцип проектирования трубопроводов на мерзлых грунтах // Трубопроводный транспорт - 2016: материалы XI междунар. учеб.-науч.-практ. конф. Уфа. 2016. С. 401-402.


Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.


(c) 2017 Н. А. Гаррис, Э. А. Закирова, З. Р. Кутлыева

Лицензия Creative Commons
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.

© 2021 УГНТУ.
Все права защищены.