Исследование работы нефтепроводов проложенных на участках многолетнемерзлых грунтов

Северные территории Российской федерации насыщенны большим количеством видов грунтов, представленных в этих районах. Именно из-за специфического строения и свойств некоторых грунтов, возникают проблемы с эксплуатацией магистральных нефтепроводов. Ведь именно взаимодействие проложенного под землей нефтепровода с неустойчивым представителем грунтов северных районов может привести к аварии одного, и изменению физико-механических свойств другого. Одна из классификаций таких грунтов – мерзлый грунт.

Введение ………………………………………………………………………………………………. 11
1 Анализ состояния вопроса …………………………………………………………………… 13
1.1 Понятие мерзлого грунта. Характеристика свойств. Строение …………. 13
1.2 География распространения участков многолетнемерзлых грунтов …. 14
1.3 Строение толщи многолетнемерзлого грунта …………………………………. 18
1.4 Физические свойства …………………………………………………………………….. 21
1.5 Процессы, происходящие в ММГ ………………………………………………….. 21
1.5.1 Морозное пучение ………………………………………………………………………… 21
1.5.2 Термокарстовые явления ………………………………………………………………. 23
1.5.3 Солифлюкционные явления ………………………………………………………….. 23
1.5.4 Бугры пучения, «гидролакколиты», «булганяхи» ……………………………. 24
2 Объект и методы исследования ……………………………………………………… 26
2.1 Технологические условия работы нефтепровода в условиях
многолетнемерзлых грунтов ………………………………………………………….. 26
2.1.1 Оценка теплового влияния нефтепровода на грунт …………………………. 28
2.1.2 Оценка силового взаимодействия мерзлого грунта и нефтепровода … 37
2.1.3 Исследование осадки нефтепровода на участках контакта с
многолетнемерзлыми грунтами ……………………………………………………… 41
2.1.4 Исследование образования коррозии на нефтепроводах в
многолетнемерзлых грунтах ………………………………………………………….. 50
2.2 Способы борьбы с воздействием нефтепровода на многолетнемерзлый
грунт ……………………………………………………………………………………………. 56
2.2.1 Применение термостабилизаторов …………………………………………………. 57
2.2.2 Теплоизоляция нефтепровода для недопущения оттаивания грунта …. 61
2.2.3 Применение природного газа для термостабилизации грунта ………….. 64
2.3 Балластировка трубопроводов на участках многолетнемерзлых грунтов
……………………………………………………………………………………………………. 65
3 Расчеты и аналитика …………………………………………………………………….. 84
3.1 Расчет линейной мощности электроподогрева нефти в застывшем
нефтепроводе ……………………………………………………………………………….. 84
3.2 Расчет напряженно деформированного состояния трубопровода на
участке пучения грунта при помощи программного комплекса Ansys. 90
4 Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение
……………………………………………………………………………………………………. 94
4.1 Экономический расчёт установки теплоизоляции на нефтепровод …… 94
4.1.1 Затраты на проведение работ по монтажу теплоизоляционных труб … 94
4.1.2 Расчет стоимости материалов для проведения монтажа
теплоизоляционных труб ………………………………………………………………. 95
4.1.3 Расчет заработной платы ………………………………………………………………. 97
4.1.4 Расчет амортизационных отчислений …………………………………………….. 99
4.1.5 Прочие затраты …………………………………………………………………………….. 99
4.1.6 Затраты на проведение работ по монтажу теплоизолированного
трубопровода ……………………………………………………………………………… 101
4.2 Затраты на проведение работ по установке термостабилизаторов в
многолетнемерзлый грунт …………………………………………………………… 102
4.2.1 Расчет стоимости материалов на проведение монтажа
термостабилизаторов ………………………………………………………………….. 103
4.2.2 Расчет заработной платы. ……………………………………………………………. 103
4.2.3 Расчет амортизационных отчислений …………………………………………… 104
Установка бурения ………………………………………………………………………………. 104
КАМАЗ 43114 ……………………………………………………………………………………… 104
4.2.4 Прочие затраты …………………………………………………………………………… 105
4.2.5 Затраты на проведение работ по монтажу теплоизолированного
трубопровода ……………………………………………………………………………… 105
5 Социальная ответственность организаций при выполнении ремонта
нефтепроводов проложенных на участках многолетнемерзлых грунтов
………………………………………………………………………………………………….. 108
5.1 Профессиональная социальная безопасность ………………………………… 109
5.1.1 Анализ вредных производственных факторов обоснование мероприятий
по их устранению ……………………………………………………………………….. 110
2. Превышение уровней шума и вибрации ………………………………………… 112
5.1.2 Анализ опасных производственных факторов и обоснование
мероприятий по их устранению …………………………………………………… 115
5.2 Экологическая безопасность ………………………………………………………… 118
5.3 Безопасность в чрезвычайных ситуациях ………………………………………. 123
5.4 Законодательное регулирование проектных решений …………………….. 124
Заключение …………………………………………………………………………………………. 108
Список используемой литературы ………………………………………………………….. 75
ПРИЛОЖЕНИЕ А …………………………………………………………………………………. 80

Нефтепроводные системы России эксплуатируются в сложных
условиях, одно из них ̶ пересечение участков многолетнемерзлых грунтов,
поэтому требуется оценка влияния процессов происходящих в системе
«труба-грунт».
Для выполнения работы использованы методики прогнозирования
процессов теплового взаимодействия между трубопроводом и грунтом,
метод конечных элементов (программный комплекс ANSYS).
Выявлены основные опасные факторы, влияющие на работу
нефтепровода, и методы борьбы с ними. Проанализировано напряженно-
деформированное состояние участка трубопровода при морозном пучении
грунтов. Выявлены эффективные технические средства для закрепления
трубопровода на проектных отметках. Определена зависимость времени
отогрева застывшего трубопровода от диаметра.
Полученные результаты позволяют сделать следующие выводы:
 наиболее опасное воздействие на нефтепровод проложенный на
многолетнемерзлом грунте оказывает силовое влияние, но оно не
проходит без теплового;
 осадка и оттаивание грунта в течении длительного времени
увеличивается что способствует аварийноопасности на трассе;
 особое внимание следует уделять участкам морозного пучения
грунтов, пересекаемые трассой трубопровода.
Результаты исследования имеют практическую ценность.

Исследование работы нефтепроводов проложенных на участках
многолетнемерзлых грунтов
Изм. Лист № докум. Подпись Дат
Разраб. Леонов Д.А а Лит. Лист Листов
Руковод. Саруев А.Л. 128 20
Заключение
Консульт.
Рук-льОПП Бурков П.В. НИ ТПУ гр.2БМ6Б