Природно-техногенная динамика температурного режима грунтов на Заполярном нефтегазоконденсатном месторождении

• Автор: Кистанов, Олег Геннадьевич
• Шифр специальности: 25.00.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 186 с. : ил.

Содержание

ВВЕДЕНИЕ
1. Исследования геокриологических условий на обустраиваемой территории нефтегазовых месторождений на севере Западной Сибири

2. Характеристика природных условий

2.1 Орогидрография и климат

2.2 Ееологическое строение и структурные

особенности

2.3 Стратиграфо-генетические комплексы поверхностных

отложений
2.4 Гидрологические и гидрогеологические условия
2.5 Ландшафты и типы местности
2.6 Инженерно-геокрилогические условия
3. Техногенные изменения температурного режима
3.1 Организация и регламент проведения мониторинга
3.2 Температурный режим грунтов на участках с техногенным
изменением условий теплообмена
4. Влияние динамики надмерзлотных вод на геокриологические условия застроенной территории
4.1 Динамика надмерзлотных вод в насыпных грунтах на
территории освоения
4.2 Изменение температурного режима грунтов под влиянием
динамики уровня надмерзлотных вод на участках сливающегося и несливающегося типа мерзлоты
4.3 Инженерно-геокриологические процессы, сопутствующие
техногенному изменению теплового состояния грунтов
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Приложение
Приложение
Приложение
Приложение
Приложение
Приложение

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность исследований. Добыча полезных ископаемых и, в первую очередь, нефти и газа в районах Крайнего Севера продолжается уже более полувека. При этом инженерно-геологические условия местности, подвергаемой освоению, зачастую характеризуются наличием многолетнемерзлых пород (ММП).
Техногенная нагрузка на естественные ландшафты и перераспределение снежного покрова, уничтожение растительности, смена режима и стока поверхностных вод в виде оборудования выравнивающих насыпей, возведение сооружений, трубопроводов, линий электропередачи и другие воздействия приводят к изменению естественного температурного режима на территории, попадающие в зону влияния застройки. Это воздействие сопровождается различными геокриологическими процессами: термокарстом, пучением, новообразованием мерзлых пород.
В связи с относительно длительной эксплуатацией Заполярного газонефтеконденсатного месторождения (12 лет с момента подачи газа), на котором при обустройстве установок комплексной подготовки газа (УКПГ) широко использовались насыпи большой площади (до 300 ООО м2), а также сезонные охлаждающие устройства (СОУ), возникла необходимость оценить состояние температурного режима грунтов как основного показателя надежности оснований сооружений под влиянием техногенного воздействия.
Цель работы заключается в исследовании температурного режима мерзлых грунтов на застроенной территории под влиянием техногенных факторов, изменяющих условия теплообмена на поверхности и массиве грунтовых оснований.
Основные задачи исследования:
1. Провести геокриологический мониторинг и создать базу данных наблюдений за условиями теплообмена на поверхности и техногенными воздействиями на температурный режим грунтов.

2. Оценить влияние различных методов термостабилизации грунтов оснований на температурное поле на участках обустройства месторождения.
3. Исследовать динамику надмерзлотных вод в площадных песчаных насыпях. Определить особенности влияния надмерзлотных вод на температурный режим грунтов.
4. Дать оценку условиям развития опасных инженерногеокриологических процессов в связи с изменением температурного режима грунтов.
Фактический материал и личный вклад автора
Работа основана на результатах, полученных в период с 2000 по 2012 гг. в ходе проведения мероприятий в рамках геотехнического мониторинга на объектах Заполярного месторождения при участии автора в составе мерзлотной лаборатории Инженерно-технического центра ООО «Газпром добыча Ямбург». Фактический материал включает в себя многочисленные полевые наблюдения за температурой грунтов (более 1000 замеров), создание наблюдательной сети и данные замеров уровней надмерзлотных вод на 120 пьезометрических скважинах.
Методика исследования
Проведена типизация по инженерно-геологическим условиям по данным изысканий на участках обустройства Заполярного месторождения применительно к различным видам сооружений и методов термостабилизации грунтов. По данным термометрического мониторинга создана база данных об изменении температуры грунтов. Оценены характер и скорость изменения температурного режима грунтов под влиянием проветриваемого подполья, одиночных СОУ и СОУ, установленных по густой сетке в основании сооружений.
Осуществлены визуальные наблюдения за состоянием зданий и сооружений и развитием инженерно-геологических процессов. Проведен теплотехнический расчет динамики температурного поля под влиянием надмерзлотных вод в песчаных насыпях, режим которых определялся по

сезонно-талого слоя могут в сухие периоды временно исчезать, особенно на хорошо дренированных участках. Разгрузка этих вод происходит по оврагам, ложбинам и полосам стока в реки и озера. В период интенсивных дождей на сухих дренированных участках возможно появление грунтовых вод типа верховодки на глубине 0,2-0,3 м.
Водоносный горизонт СТС вследствие небольшой мощности и водообильности, кратковременного существования, а зачастую и загрязненности органическими веществами не имеет практического значения для целей водоснабжения. Воды СТС оказывают существенное влияние на процессы, протекающие в деятельном слое, и способствуют заболачиванию территории. С этими водами связано явление разжижения грунтов при воздействии на них динамических нагрузок.
На участках с заглубленным положением кровли ММП (3,5-10,0 м и более) водоносный горизонт надмерзлотных вод функционирует круглогодично, несмотря на отсутствие питания в зимний период. На участках, где кровля многолетнемерзлых грунтов значительно погружена, воды деятельного слоя и таликов гидравлически связаны и представляют собой единый водоносный горизонт.
По химическому составу воды в основном гидрокарбонатно-каливые, с общей минерализацией от 0,05-0,06 г/л, pH изменяется от 5,8 до 6,3. По отношению к бетону воды данного горизонта обладают общекислотной и выщелачивающей агрессивностью [11, 37]. Воды, приуроченные к пескам и супесям, прозрачные, без запаха. Воды, развитые на торфяниках, могут содержать значительное количество органических веществ, за счет чего приобретают коричневый цвет и неприятный запах. Коррозионная активность грунтовых вод к свинцовой и алюминиевой оболочкам средняя.