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.

© 2021 УГНТУ.
Все права защищены.