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.




DOI: http://dx.doi.org/10.17122/ngdelo-2017-1-108-113

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.

УФА, УГНТУ, 2017