Анализ путей повышения эффективности сооружения и эксплуатации линейной части магистральных нефтепроводов в условиях распространения многолетнемерзлых грунтов

Был проведен анализ эффективности сочетания технических и технологических решений, обеспечивающих безопасность эксплуатации линейной части магистрального нефтепровода в условиях распространения многолетнемерзлых грунтов.
Выявлена эффективность предложенного подхода и определено оптимальное сочетание параметров инженерной защиты и технологического режима магистрального нефтепровода, которое обеспечивает защиту от опасных геокриологических процессов при минимальных затратах материальных ресурсов на строительство и эксплуатацию нефтепровода в условиях распространения многолетнемерзлых грунтов.

Введение 8
1. Особенности сооружения и эксплуатации нефтепроводов в условиях 11
распространения многолетнемерзлых грунтов
1.1 Защита от опасных геокриологических процессов 12
1.1.1 Подземный нефтепровод 12
1.1.2 Наземный нефтепровод 19
1.1.3 Надземный нефтепровод 21
1.2 Отечественный опыт 24
1.2.1 Магистральный нефтепровод «☺☺☺☺☺☺☺☺☺☺☺☺» 25
1.2.2 Магистральный нефтепровод «☺☺☺☺☺☺☺☺» 28
1.2.3 Магистральный нефтепровод «☺☺☺☺☺☺☺☺» 30
1.3 Зарубежный опыт 33
2. Объект и методы исследования 34
2.1 Объект исследования 34
2.1.1 Характеристика нефтепровода 34
2.1.2 Характеристика трассы 35
2.2 Метод и методики исследования 38
2.2.1 Методика расчета глубины деятельного слоя грунта 40
2.2.2 Методика расчета толщины стенки нефтепровода 41
2.2.3 Методики расчета параметров инженерной защиты 42
2.2.3.1 Методика расчета глубины заложения оси нефтепровода 43
2.2.3.2 Методика расчета глубины ореола оттаивания 44
2.2.3.3 Методика расчета осадки нефтепровода 46
2.2.3.4 Методика расчета предельной осадки нефтепровода 47
2.2.3 5 Методика расчета объема замены льдистого грунта 50
2.2.3.6 Методика расчета длины пролета надземного нефтепровода 51
2.2.3.7 Методика расчета длины свай надземного нефтепровода 52
2.2.4 Методики расчета параметров технологического режима 53
2.2.4.1 Методика расчета изменения температуры нефти 53
2.2.4.2 Методика расчета изменения вязкости нефти 55
2.2.4.3 Методика расчета изменения плотности нефти 55
2.2.4.4 Методика расчета потерь напора на трение 55
2.2.4.5 Методика расчета потребляемой мощности электродвигателей насосов 57
2.2.4.6 Методика расчета расхода топлива на подогрев нефти 58
3. Расчет магистрального нефтепровода 59
3.1 Расчет глубины заложения оси нефтепровода 60
3.2 Расчет толщины стенки нефтепровода 61
3.3 Расчет длины пролета надземного нефтепровода 63
3.4 Расчет длины свай основания надземного нефтепровода 64
3.5 Расчет предельной осадки нефтепровода 65
3.6 Выбор оптимального сочетания параметров инженерной защиты и 68
технологического режима
3.6.1 Расчет участка №1 68
3.6.2 Расчет участка №2 69
3.6.2.1 Расчет параметров инженерной защиты 70
3.6.2.2 Расчет параметров технологического режима 73
4. Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение 75
4.1 Анализ перспективности исследования 75
4.1.1 Планирование научно-исследовательских работ 75
4.1.2 SWOT-анализ 77
4.2 Оценка экономической эффективности реализации проекта 79
4.2.1 Расчет сметной стоимости реализации мер инженерной защиты 79
4.2.1.1 Методика расчета 79
4.2.1.2 Расчет участка №2 84
4.2.2 Расчет эксплуатационных затрат 92
4.2.2.1 Методика расчета 93
4.2.1.2 Расчет технологического режима tн = ☺ °C 93
4.2.3 Расчет интегрального финансового показателя 95
5 Результаты исследования 97
5.1 Стоимость вариантов защитных мер 97
5.2 Описание оптимального варианта 98
5.2.1 Параметры инженерной защиты 98
5.2.2 Параметры технологического режима 103
6. Социальная ответственность 105
6.1 Производственная безопасность 106
6.1.1 Анализ вредных производственных факторов 107
6.1.1.1 Отклонение показателей климата на открытом воздухе 107
6.1.1.2 Тяжесть и напряженность физического труда 108
6.1.1.3 Повреждения в результате контакта с животными 108
6.1.2 Анализ опасных производственных факторов 109
6.1.2.1 Движущиеся машины и механизмы 109
6.1.2.2 Пожаро- и взрывоопасность 110
6.2 Экологическая безопасность 110
6.2.1 Защита атмосферы 111
6.2.2 Защита гидросферы 111
6.2.3 Защита литосферы 113
6.3 Безопасность в чрезвычайных ситуациях 114
6.3.1 Оценка степени загрязнения земель при аварийном разливе нефти 115
6.3.2 Очистка и рекультивация земель после аварийного разлива нефти 116
6.4 Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности 117
6.4.1 Специальные правовые нормы трудового законодательства 117
6.4.2 Особенности организации работы 118
Заключение 120
Список публикаций 122
Список используемых источников 125
Приложение А Foreign experience 136
Приложение Б Характеристика трассы нефтепровода 147
Приложение В Промежуточные результаты расчета нефтепровода 149

В магистерской диссертации был проанализирован комплексный подход
к проектированию магистральных нефтепроводов, прокладываемых в
криолитозоне, в котором при выборе защитных мер рассматриваются
совместно технические и технологические решения. Был предложен алгоритм
реализации данного подхода и выполнен расчет магистрального нефтепровода.
Было рассмотрено несколько технологических режимов, отличающихся
температурой подогрева нефти, и для каждого из них рассчитаны
эксплуатационные затраты и расходы на реализацию оптимальных мер
инженерной защиты. В полученных результатах можно отметить наличие
следующих закономерностей:
– затраты на инженерную защиту нефтепровода возрастают с
повышением температуры нефти;
– затраты на перекачку нефти снижаются с повышением температуры
нефти;
– затраты на подогрев нефти возрастают с повышением температуры
нефти.
Основываясь на полученных результатах, можно сделать следующие
выводы:
– оптимальным технологическим режимом для исследуемого
нефтепровода является вариант с подогревом нефти до температуры ☺☺ °C;
– оптимальным техническим решением для данного режима является
подземная прокладка нефтепровода с соответствующей инженерной защитой.
Экономические расчеты по оценке эффективности показали, что
значение затрат на защиту магистрального нефтепровода от опасных
геокриологических процессов существенно зависит от выбранного варианта
решения данной проблемы. При отсутствии дифференцированного подхода и
Анализ путей повышения эффективности сооружения и эксплуатации
линейной части магистральных нефтепроводов в условиях
распространения многолетнемерзлых грунтов
Изм. Лист № докум. Подпись Дата
Разраб. Чехлов А.Н. Лит. Лист Листов
Руковод. Чухарева Н.В. 120 191
Консульт. Заключение
Рук-ль ООП Бурков П.В. НИ ТПУ гр. 2БМ6А
использовании максимальных мер защиты без оптимизации процесса
эксплуатации интегральный финансовый показатель экономической
эффективности составляет ☺☺. Вариант выбора оптимального технического
решения без оптимизации технологического режима характеризуется
значением интегрального финансового показателя в ☺☺, в обратном случае –
☺☺. Сочетание оптимального технологического режима и подобранных
дифференцировано мер инженерной защиты позволяет существенно снизить
затраты, обеспечив значение интегрального показателя на уровне ☺☺.
Таким образом, предложенный в работе подход показал свою
эффективность, алгоритм его реализации является универсальным и может
быть использован при проектировании магистральных нефтепроводов,
прокладываемых в районах распространения многолетнемерзлых грунтов.

Лист
Заключение 121
Изм. Лист № докум. Подпись Дата
СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ

В настоящее время по теме магистерской диссертации у автора имеются
следующие публикации:
1. Чехлов А. Н. Проведение сравнительного анализа эффективности
надземной и подземной магистрального нефтепровода в многолетнемерзлых
грунтах на примере проекта «Заполярье – Пурпе» // Проблемы геологии и
освоения недр: труды ХIХ Международного симпозиума имени академика М.
А. Усова студентов и молодых ученых, Томск, 6-10 апреля 2015. – Томск: Изд-
во ТПУ, 2015. – Т. 2 – С. 485-487.
2. Чехлов А. Н. Оценка мощности деятельного слоя грунта для
подземной прокладки трубопроводов в криолитозоне // Наука и молодежь в
XXI веке: материалы Всероссийской студенческой научной конференции,
Омск, 1 декабря 2015. – Омск: ОмГТУ, 2015. – С. 165-169.
3. Чехлов А. Н. Прогнозирование масштабов деградации вечной
мерзлоты от теплового воздействия подземных нефтегазопроводов //
Творчество юных – шаг в успешное будущее: материалы VIII Всероссийской
научной студенческой конференции с элементами научной школы имени
профессора М. К. Коровина, Томск, 23-27 ноября 2015. – Томск: Изд-во ТПУ,
2015. – С. 496-497.
4. Чехлов А. Н. Выбор мероприятий для ограничения осадки
подземного нефтепровода в условиях островного распространения
многолетнемерзлых грунтов // Проблемы геологии и освоения недр: труды XX
Международного симпозиума имени академика М.А. Усова студентов и
молодых ученых, посвященного 120-летию со дня основания Томского
политехнического университета, Томск, 4-8 Апреля 2016. – Томск: Изд-во ТПУ,
2016 – Т. 2 – C. 982-984.

Анализ путей повышения эффективности сооружения и эксплуатации
линейной части магистральных нефтепроводов в условиях
распространения многолетнемерзлых грунтов
Изм. Лист № докум. Подпись Дата
Разраб. Чехлов А.Н. Лит. Лист Листов
Руковод. Чухарева Н.В. 122 191
Консульт. Список публикаций
Рук-ль ООП Бурков П.В. НИ ТПУ гр. 2БМ6А
5. Chekhlov A. N., Sidelnikov A. V. Modern technologies of oil trunk
pipeline system construction in permafrost environment // Проблемы геологии и
освоения недр: труды XX Международного симпозиума имени академика М.А.
Усова студентов и молодых ученых, посвященного 120-летию со дня основания
Томского политехнического университета, Томск, 4-8 Апреля 2016. – Томск:
Изд-во ТПУ, 2016 – Т. 2 – C. 1134-1136.
6. Chukhareva N. V., Rudachenko A. V., Chekhlov A. N. Measures to limit
subsidence of underground oil pipeline in insular permafrost (Article number
012079) // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. – 2016 – Vol. 43.
– p. 1-3.
7. Чехлов А. Н. Моделирование динамики термокарстовых процессов в
зоне воздействия на многолетнемерзлые грунты подземных нефтегазопроводов
// Проблемы геологии и освоения недр: труды XXI Международного
симпозиума имени академика М.А. Усова студентов и молодых ученых,
посвященного 130-летию со дня рождения профессора М.И. Кучина, Томск, 3-7
Апреля 2017. – Томск: ТПУ, 2017 – Т. 2 – C. 669-671.
8. Чехлов А. Н. Определение оптимальной температуры перекачки газа
при эксплуатации газопроводов в криолитозоне // Проблемы геологии и
освоения недр: труды XXI Международного симпозиума имени академика М.А.
Усова студентов и молодых ученых, посвященного 130-летию со дня рождения
профессора М.И. Кучина, Томск, 3-7 Апреля 2017. – Томск: ТПУ, 2017 – Т. 2 –
C. 671-673.
9. Чехлов А. Н. Повышение эффективности сооружения и эксплуатации
магистрального нефтепровода в условиях распространения многолетнемерзлых
грунтов // Творчество юных – шаг в успешное будущее: труды X Всероссийской
научной молодежной конференции с международным участием с элементами
научной школы имени профессора М.К. Коровина по теме: «Арктика и её
освоение», Томск, 29 Мая-2 Июня 2017. – Томск: Изд-во ТПУ, 2017 – C. 240-242.

Лист
Список публикаций 123
Изм. Лист № докум. Подпись Дата
10. Чехлов А. Н. Анализ путей повышения эффективности сооружения и
эксплуатации магистрального нефтепровода в условиях распространения
многолетнемерзлых грунтов // Трубопроводный транспорт углеводородов:
материалы Всероссийской научно-практической конференции с
международным участием, Омск, 28-29 Сентября 2017. – Омск: ОмГТУ, 2017 –
C. 83-88.
11. Чехлов А. Н., Чухарева Н. В. Защита нефтепроводов в условиях
распространения многолетнемерзлых грунтов // Деловой журнал Neftegaz.RU. –
2017 – №. 12. – C. 34-37.

Лист
Список публикаций 124
Изм. Лист № докум. Подпись Дата