АЛГОРИТМ РЕГУЛИРОВАНИЯ ПРОЦЕССА ПРОТАИВАНИЯ-ПРОМЕРЗАНИЯ ГРУНТА ВОКРУГ НАЗЕМНОГО ТРУБОПРОВОДА В УСЛОВИЯХ ВЕЧНОЙ МЕРЗЛОТЫ

Н. А. Гаррис, З. Р. Кутлыева, Г. Н. Баева

Аннотация


При проектировании магистральных и промысловых трубопрово- дов в районах многолетнемерзлых грунтов необходимо решать вопросы выбора способа прокладки и режима эксплуатации трубо- провода. Инженерная деятельность человека приводит к разрушению почвенно- растительного покрова, что в районах с вечной мерзлотой способству- ет появлению и развитию чаш оттаивания или заполненных водой траншей с резким увеличением глубины сезонного протаивания, акти- визации термокарста, термоэрозии и других криогенных процессов. Растепление многолетнемерзлых грунтов приводит к необратимому заболачиванию основной территории, к невосполнимому экологи- ческому ущербу. Современные условия освоения этих регионов не способствуют сохранению мерзлых грунтов, и они интенсивно деградируют. Надежность и долговечность сооружений тем выше, чем меньше нарушено природное мерзлотно-грунтовое состояние основания. Этого можно достигнуть, применяя наземный способ прокладки. Проектирование трубопроводных систем на данных территориях представляет особую сложность вследствие присущей им неста- бильности теплообмена и термодинамических процессов, происхо- дящих в грунте. В данной статье показано, что повышение экологической безопас- ности и работоспособности магистрального нефтепровода при наземной прокладке возможно посредством регулирования ореола протаивания и выбора теплогидравлического режима перекачки нефти. Решены задачи теплообмена наземного трубопровода в зим- ний и летний периоды эксплуатации с учетом регулирования ореола протаивания, размеры которого зависят от величины теплового потока, идущего от трубы в грунт. В работе предлагается алгоритм выбора теплогидравлических режи- мов перекачки, при которых величина ореола протаивания остается в допустимых пределах в течение всего периода эксплуатации. Регулированием ореола протаивания вокруг трубы достигается ста- бильность гидравлического режима при минимальных колебаниях производительности и температуры перекачки в течение годового периода эксплуатации. Практическая ценность данной работы заключается в том, что полу- ченные расчеты могут быть использованы при постановке и решении различных технико-экономических задач с учетом требования сохран- ности окружающей среды и поиска оптимальных решений при про- ектировании трубопроводов на многолетнемерзлых грунтах.

Ключевые слова


многолетнемерзлые грунты;тепловое взаимодействие;ореол протаивания;регулируемый теплообмен;тепловой баланс;теплогидравлический расчет;наземная прокладка;техногенное воздействие;permafrost;thermal interaction;halo thawing;adjustable heat;heat balance;thermal-hydraulic calculation;ground pipelining;man-made impact;

Полный текст:

PDF

Литература


Андерсленд О.Б., Андерсон Д.М. Геотехниче- ские вопросы освоения Севера. М.: Недра, 1983. 128 с

Linell K.A. Long-Term Effects of Vegetative Cover on Permafrost Stability in an Area of Discontinuous Permafrost. North Am. Contrib. 2d Int. Conf. Permafrost, Yakutsk, USSR. National Academy of Science, Washing- ton, P. 688 - 693

Гаррис Н.А., Закирова Э.А. Третий принцип использования мерзлых грунтов в качестве основания трубопроводов // Территория «Нефтегаз». 2017. № 5. С. 70 - 78

AwoshikaК., Tokano М. Analysis of Pipelines Subjected to Differential Ground Settlement // Nippon kokanTechn. Rept. 1972. N 14

Burmister D.M. Stress and Displacement Charac- teristics of Atwolayer Rigid Soil System: Influence Diag- rams and Practical Applications. Proc. 35th Annual Meeting.Washington, 1956

Колоколова Н.А., Гаррис Н.А. О выборе спосо- ба прокладки трубопроводов в районах вечной мерзло- ты // Транспорт и хранение нефтепродуктов и углево- дородного сырья. 2013. № 1. С. 13 - 17

СП 25.13330.2012. Основания и фундаменты на вечномерзлых грунтах. Актуализированная редакция СНиП 2.02.04-88. М., 2012. 116 с

Димов Л.А., Богушевская Е.М. Магистральные трубопроводы в условиях болот и обводненной мест- ности. М.: Горная книга, 2010. 392 с

Соколов С.М. Теоретические основы новых методов сооружения нефтепромысловых трубопрово- дов в условиях Западной Сибири : дис. … д-ра техн. наук. Тюмень, 2009. 490 с

Харионовский В.В. Повышение прочности га- зопроводов в сложных условиях. Л.: Недра, 1990. 180 с

Гаррис Н.А. Эксплуатация нефтепродуктопро- водов в различных температурных режимах и загруз- ках при условии сохранности экологической среды: дис. … д-ра техн. наук. Уфа, 1998. 384 с

Гаррис Н.А., Закирова Э.А., Кутлыева З.Р. Учет тепла трения при расчете режима регулируемого тепло- обмена нефтепровода с мерзлым грунтом // Нефтегазо- вое дело. 2017. Т.15, № 1. С. 108 - 113

Гаррис Н.А., Закирова Э.А. О постановке задач регулирования ореола протаивания вокруг трубопрово- да в районах распространения мерзлоты // Территория нефть и газ. 2017. № 1 - 2. С. 100 - 106

Гаррис Н.А., Максимова С.А. Регламент экс- плуатации магистрального трубопровода при условии сохранности окружающей среды // Нефтяное хозяй- ство. 1990. № 1. С. 63 - 64

РД-23.040.00-КТН-084-18. Магистральный трубопроводный транспорт нефти и нефтепродуктов. Линейная часть магистрального трубопровода. Нормы проектирования. М., 2018. 246 с




DOI: http://dx.doi.org/10.17122/ngdelo-2018-6-46-55

Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.


(c) 2018 Н. А. Гаррис, З. Р. Кутлыева, Г. Н. Баева

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

УФА, УГНТУ, 2017