Разработка методики контроля напряженно-деформированного состояния надземных магистральных нефтепроводов на многолетнемерзлых грунтах

• Автор: Смирнов, Владимир Викторович
• Шифр специальности: 25.00.19
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Тюмень
• Количество страниц: 170 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Оглавление
Основные условные обозначения
Введение
1. Анализ опыта строительства и эксплуатации трубопроводных систем и технческих сооружений в области распространения многолетнемерзлых грунтов
1.1. Обзор требований законодательной и нормативной
документации Российской Федерации, предъявляемых к строительству и эксплуатации сооружений в области распространения многолетнемерзлых грунтов
1.2. Обзор литературных источников по проблемам эксплуатации трубопроводов на многолетнемерзлых грунтах
2. Разработка методики контроля напряженно-деформированного состояния надземного магистрального нефтепровода, проложенного в области распространения многолетнемерзлых грунтов
3. Требования к исходным данным. Определение параметров оценки уровня значимости напряжений
4. Разработка методики расчета параметров напряженно-
деформированного состояния надземного магистрального нефтепровода, проложенного на ММГ
Общие выводы
Список литературы
Приложения
Приложение 1. Код программы расчета деформированного
положения надземного магистрального нефтепровода с учетом сил трения в области компенсатора

ОСНОВНЫЕ УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ
ММГ - многолетнемерзлые грунты.
МГЭ - метод граничных элементов.
НДС - напряженно-деформированное состояние.
МН - магистральный нефтепровод.
МТ - магистральный трубопровод.
ЛЧ - линейная часть.
НТД - нормативно-техническая документация.

ВВЕДЕНИЕ
На протяжении длительного исторического периода, и в настоящее время основой стабильного экономического развития России является нефтяная отрасль. Эффективный экспортный и внутригосударственный товарооборот нефти обеспечивают магистральные нефтепроводы (до 95% добываемой нефти), общая протяженность которых в 2011 превысила 71 тыс. км [62] и продолжает расти. В тоже время магистральные нефтепроводы являются неотъемлемой частью энергетической системы, обеспечивают энергетическую безопасность страны. Значение развития данной отрасли для внутренних и зарубежных потребителей нефти отмечено в «Энергетической стратегии России на период до 2030 года» [88], непрерывная эксплуатация данной транспортной системы, является важным вопросом государственной политики. С целью регулирования вопросов трубопроводной системы, на заседании Президиума Правительства Российской Федерации от 1 июля 2010 г. [41], было принято решение о внесении в Государственную Думу законопроекта «Технический регламент о безопасности магистральных трубопроводов для транспортировки жидких и газообразных углеводородов» [55]. Законопроект подчеркивает необходимость проведения опережающих научных исследований при строительстве в сложных геологических условиях, измерительного контроля деформаций линейной части магистрального трубопровода, для обеспечения безопасной эксплуатации. В соответствии с федеральным законом «О промышленной безопасности опасных производственных объектов» [44] магистральные нефтепроводы относятся к I классу опасности, как «объекты чрезвычайно высокой опасности». Действительно, аварии на трубопроводном транспорте приводят к значительному экологическому и экономическому ущербу. Представленные тезисы, в совокупности, подчеркивают тот факт, что обеспечение надежной эксплуатации трубопроводной нефтетранспортной системы является важной задачей отраслевой и государственной политики.
Проанализировав таблицу 5 можно отметить, что причины, приводящие к изменению свойств грунта и нарушению проектного положения сооружений, авариям на производстве, возникают на всех этапах жизненного цикла различных объектов. Таким образом, для обеспечения максимальной надежности эксплуатации целесообразно использовать системный подход - осуществлять геотехнический мониторинг. Определение геотехнического мониторинга, использованное в настоящей работе, приведено А.П. Поповым [52]: система геотехнического мониторинга - комплекс научно-производственных работ, позволяющих осуществлять постоянный контроль за состоянием систем, производить обследование, диагностику, прогнозирование динамики процессов и ретропрогноз (при необходимости) исходного состояния системы, с целью своевременного обнаружения, прогнозирования, устранения и предотвращения потери "качества" геотехнической системы, посредством обоснования, разработки и реализации наиболее эффективных управляющих решений, приводящих к поддержанию проектных параметров работы системы (к ликвидации аварийных ситуаций, к минимизации ущерба окружающей среде и обслуживающему персоналу).
Идея геотехнического мониторинга поддерживается в работах специалистов проектных организаций специализирующихся на разработках фундаментов и систем охлаждения для ММГ. Подход к геотехническому мониторингу предлагают специалисты компании ООО НПО «Фундаментстройаркос» С.Н. Стрижков, H.A. Скорбилин в работе [81]. Авторы подчеркивают необходимость проведения геотехнического мониторинга на этапах строительства эксплуатации сооружений на ММГ. Как утверждают авторы, применение систем горизонтальных и вертикальных естественно-действующих трубчатых систем («ГЕТ» и «ВЕТ» соответственно), индивидуальных сезонно-действующих установок (СОУ) для стабилизации грунтов оснований сооружений различного назначения, не всегда гарантирует надежность на весь период эксплуатации. Авторы выделяют два этапа эксплуатации, на которых причины нестабильности грунтов различны см табл. 6. Кроме приведенных в таблице данных авторы приводят методику наблюдений, основан-