Предупреждение разрывов нефтепровода при морозном пучении грунтов

4.6.1. Изменение влажности грунта на границе промерзания – как фактор, провоцирующий образование бугров пучения

Практика эксплуатации нефтепроводов в районах мерзлых грунтов показывает, что при любом способе прокладки, будь то подземный или надземный, тепловое взаимодействие сооружений с мерзлым массивом неизбежно и, в конечном результате, приводит к изменениям проектных отметок оси трубопровода. При значительных отклонениях от проекта трубопровод теряет устойчивость и может произойти разрыв трубы. Не является надежным даже способ прокладки нефтепровода на промораживаемых опорах, примененный на Транс - Аляскинском нефтепроводе, надземная часть которого достигла 50 % от общей длины трубопровода. Казалось бы, на самых надежных участках трубопровода, с охлаждаемыми фреоном или аммиаком элементами опор, происходили аварии вследствие неравномерного вспучивания грунтов или осадки труб - свай, потери устойчивости трубопроводом и превышения напряжений в стенке трубы сверх допустимых.

Способ подземной прокладки значительно проще. Поскольку трубы засыпаются мерзлым разрыхленным грунтом, то в начальный период эксплуатации цементационных связей между трубой и мерзлым грунтом нет. Грунты обратной засыпки остаются разуплотненными в течение нескольких лет. Песчаные грунты уплотняются в течение 1,5...3 лет, а заболоченные участки и мерзлые торфяники до 6...7 лет после отсыпки. Поэтому до установления квазистационарного режима эксплуатации трубопровод может относительно легко перемещаться в грунте при возникновении в нем напряжений. При эксплуатации трубопровода в области отрицательных температур, близких к естественным, и соблюдении проектных показателей система может длительное время сохранять свою устойчивость.

Однако, при наличии температурного напора между трубой и окружающим грунтом устанавливается теплообмен. Даже при отрицательных температурах в мерзлом грунте наблюдается движение незамерзшей влаги, которое может привести к локальным повышениям влажности и льдонакоплению и к криогенному пучению грунтов. Ледяные образования, формирующиеся в виде многолетних сегрегационных бугров пучения и линз мерзлого грунта, наиболее опасны для трубопроводов.

Принято считать, что криогенное пучение в пределах участка с однородным грунтом проявляется как случайный (стохастический) процесс, и предсказать заранее место возможного образования бугра пучения практически невозможно.

Дата добавления: 2015-07-15