Особенности эксплуатации магистрального нефтепровода в режиме, ограничивающем протаивание грунта под трубопроводом

Как показали проведенные исследования и анализ литературных данных, состояние нефтепроводов в северных районах в большой степени определяется грунтовыми условиями. Систематизируя материал, можно отметить следующие особенности.

1. Регулирование теплообмена при перекачке нефти по трубопроводу, проложенному в мерзлых грунтах, с целью предотвращения прогрессирующего таяния, требует жесткогособлюдения регламента, в соответствии с которым производительность перекачки и температура нефти не должны выходить за допустимые пределы. Основным условием нормальной эксплуатации является соблюдение регламентированных t = const и Q = const. Опыт начальной стабилизации параметров перекачиваемой среды известен для газа, закачиваемого в трубопровод в условиях Крайнего Севера.

2. Даже при хорошо отлаженной технологии возможно вынужденное отключение насосно-силового оборудования трубопровода. Если для обычных неизотермических трубопроводов время безопасной остановки t_бо ограничивается лишь ростом гидравлического сопротивления на момент "страгивания", то для трубопроводов, проложенных в многолетнемерзлых и сезоннооттаивающих грунтах, выполнения условия прокачиваемости недостаточно. Дополнительным условием при определении t_бо необходимо рассматривать условия "несмерзания" талика вокруг трубы

. (15.13)

Следует отметить, что условие "несмерзания" талика вокруг трубопровода равноценно условию недопущения отрицательного воздействия бугров пучения на трубопровод. При положительной температуре на поверхности трубы бугор пучения "проплавляется", а труба остается в грунте потенциально подвижной; "защемления", а следовательно, и порыва трубопровода вследствие морозного пучения не произойдет.

3. В талом грунте трубопровод потенциально подвижен и при нарастании в нем напряжений он может менять положение своей оси, "врезаясь, как в масло" в протаивающий грунт. Идущий впереди талик будет растеплять грунт, давая возможность трубе перемещаться и занимать положение, соответствующее минимальным напряжениям.

4. Как меру борьбы с "буграми пучения" можно рассматривать условие ограничения dR/dt по величине в период "смерзания" талика. На рис. 15.4 показан характер зависимости величины миграционного потока влаги к фронту промерзания от скорости промерзания грунта. Практика эксплуатации трубопроводов в районах пучинообразования и анализ исследований по этому вопросу позволяет предположить, что в период сезонных подвижек фронта промерзания, когда скорости его перемещения близки к u_пр.опт (рис. 15.4), возможно чрезмерное подтягивание влаги к фронту промерзания, что в конечном итоге формирует образование ледяных прослоев, линз и бугров пучения в деятельном слое массива. Это замечание относится к сезоннооттаивающим грунтам, которые перемежаются с многолетнемерзлыми грунтами, но в равной степени может быть воспринято и при решении данной задачи.

Таким образом, при регулируемом теплообмене скорость продвижения границы протаивания dR₀/dt не должна превышать критическую скорость промерзания u_пр.опт.

. (15.14)

"Оптимальная" скорость промерзания u_пр.опт (оптимальная в том смысле, что при ней создаются наиболее благоприятные условия для миграции и "подтягивания" влаги в зону промерзания, а миграционный поток максимален) составляет (1,9...2,8)×10^-7м/с. Миграции влаги, а следовательно и формирования бугров пучения не наблюдается при скоростях меньших u_пр.кр= (0,056...0,110)×10^-7м/с и превышающих u_пр.max= (22...42)×10^-7м/с.

Правильно рассчитанный регламент должен обеспечивать безопасные пределы изменения dR₀/dt.

Технология перекачки со сбалансированным теплообменом соответствует требованиям СТО Газпром 2-3.5-051-2006 и позволяет эксплуатировать магистральные трубопровода Крайнего Севера в ресурсоэнергосберегающих режимах.

При этом отмечается три положительных момента:

–при ограничении ореола протаивания по максимуму (R_0max) обеспечивается сохранность окружающей среды, т.е. грунт по массиву остается мерзлым;

–при ограничении ореола протаивания по минимуму (R_0min) исключается возможность порыва трубы вследствие морозного пучения, т.к. трубопровод в талом грунте потенциально подвижен и равнопрочен по длине;

–ограничение скорости перемещения границы протаивания-промерзания, т.е. выполнение условия, можно рассматривать как способ борьбы с буграми пучения.

Дата добавления: 2015-07-15