Математическое моделирование напряженно-деформированного состояния магистрального газопровода Сила Сибири

ВВЕДЕНИЕ 3
ГЛАВА 1. Изучение проблемы . 5
1.1 История исследований. 5
1.2 Факторы надежности магистрального трубопровода. 17
1.3 Актуальные представления о надежности магистральных газопроводов 23
Глава 2. Моделирование протаивания мерзлого грунта под теплым трубопроводом. 31
2.1. Используемое программное обеспечение и основы моделирования. 31
2.2. Основные параметры моделирования. 33
2.3. Результаты проведенного моделирования процесса. 38
ГЛАВА 3. Решение задачи термоупругости. 42
3.1 Моделирование задачи термоупругости. 42
3.2 Моделирование задачи термоупругости. 45
Заключение 48
Список использованной литературы: 49
Приложение 1 52

Весь текст будет доступен после покупки

Территория Российской Федерации составляет 17,1 млн. км2 и около 60% площади страны покрыто многолетнемерзлыми грунтами.
Регионы, находящееся в криолитозоне являются стратегически важными территориями с хозяйственной точки зрения. В этой зоне находятся больше одной трети известных природных запасов нефти нашей страны, в районе 60% запасов природного газа, а также других полезных ископаемых, частности запасы цветных металлов, алмазов, золота, множество залежей каменного угля и торфа. Потенциал, заложенный в северных месторождениях, исчисляется миллиардами тонн нефти, а также триллионами кубических метров природного газа.
Магистральные газопроводы выполняют задачу бесперебойного энергопитания огромных территорий и к ним предъявляются высокие требования надежности.
Актуальность. Большая протяженность является отличительной чертой магистральных газопроводов, особенно на территории нашей страны. Газотранспортная сеть ПАО «Газпром» простирается на расстояние – 170 тысяч километров, большая часть которых эксплуатируется в экстремальных условиях. Во все времена, актуальным требованием к объектам транспортировки углеводородов будет являться – бесперебойная поставка товарного продукта к потребителю в установленных параметрах по проекту.

Весь текст будет доступен после покупки

ГЛАВА 1. Изучение проблемы .
1.1 История исследований.
В 1971 году в институте ВНИИГАЗ Мингазпрома начали активно исследовать тепловое взаимодействие различных объектов, используемых для транспортировки газа, с грунтами в районах с многолетнемерзлыми породами. Это исследование стало необходимым из-за начала строительства газопроводов на Крайнем Севере. Как результат, в процесс строительства и эксплуатации газопроводов начали внедрять методы и инженерные средства защиты от различных природных явлений, связанных с многолетней мерзлотой, которые могли представлять опасность для работы объектов нефтегазовой отрасли.
В 1972 году институт ВНИИГАЗ провел исследование взаимодействия высоко- и среднетемпературных трубопроводов диаметром 1420 мм с многолетнемерзлыми грунтами, изучив термомеханические и тепловые процессы. В рамках работы были использованы различные теплоизоляционные экраны, эффективность которых оценивалась через расчеты. Руководителем проекта был Р.М. Баясян, который активно занимался внедрением новых технологий для защиты трубопроводов от многолетнемерзлых грунтов.
В результате проведенных исследований были представлены средства активной защиты трубопровода, включая охлаждающие термоустановки, успешно прошедшие испытания в течение многих лет. Основное внимание в исследованиях было уделено взаимодействию охлаждающих термоустановок в системе газопровода и их влиянию на эффективность охлаждения грунта.
В период 1980-х годов, была проведена разработка и запущено в серийное производство прохладительных установок парожидкостного типа ВНИИГАЗом. В 1981 году впервые было введено новое техническое понятие - «термостабилизатор грунта».
Современной литературе часто можно найти описания воздействия инженерных сооружений на окружающую среду. проблему, связанную с глубокомерзлыми грунтами, изучали множество ученых в нашей стране, включая В.В. Харионовского, А.Б. Айбиндера, З.Т. Галиуллина, Н.Н. Хренова, С.Ю. Пармузина, Л.Н. Хрусталёва, Р.М. Баясяна, И.Н. Курганову, А.Д. Решетникова, Г.Э. Одишарию и других исследователей.
Having familiarized myself with the works of V.V. Kharyonovsky,14),17)из текста следует, что анализ взаимодействия определенной конструкции с грунтом проводится в детерминированной постановке, однако это подразумевает игнорирование множества факторов, не поддающихся учету и имеющих хаотический характер, влияющих на свойства грунтов.
С использованием математических моделей и экспериментальных данных, полученных путем наблюдений, делается прогноз взаимодействия в литотехнических системах. В настоящее время анализ состояния газотранспортных систем позволяет оценить влияние природных факторов на их надежность. Для определения влияния геокриологических процессов на литотехнические системы и более глубокого изучения физических основ этого взаимодействия необходимо проводить специализированные полевые исследования.
Впервые в истории был проведен репрезентативный эксперимент по взаимодействию подземного трубопровода с мерзлыми грунтами во Франции. Этот уникальный полунатурный проект был реализован в городе Канн с участием исследователей из различных стран, включая Францию, Канаду, Японию, США и Финляндию.

Весь текст будет доступен после покупки

Список использованной литературы:
1) Afanaseva N.V. and Kolesov A.E. explored the numerical methods for analyzing the thermal impact of oil well clusters on permafrost in their study published in the AIP Conference Proceedings in 2016. The article focuses on finding solutions to understand and mitigate the effects of oil extraction on frozen ground.
2) Aln?s M. S., Blechta J., Hake J., Johansson A. and others. Release 1.5 of The FEniCS Project // Repository of Computational Software. 2015. Vol. 3, no. 100. P. 9–23.
3) Research conducted by Kharionovskiy V. V. focused on examining the durability of gas pipelines // EASTERN EUROPEAN SCIENTIFIC JOURNAL. 2016. Volume 1. Pages 173-184.
4) Исследование способов обеспечения эффективной работы газотранспортной системы компании "Газпром" авторами Байковым И. Р., Дарсалией Н. М., Китаевым С. В., Смородовой О. В. и Шаммазовым А. М. было представлено в журнале "Проблемы сбора, подготовки и транспорта нефти и нефтепродуктов" в 2018 году.
5) Исследование технологии и средств термостабилизации мерзлых грунтов для оснований магистральных и промысловых трубопроводов в условиях криолитозоны было проведено Баясаном Р.М. и Голубиным С.И. Инженерные изыскания. Журнал. 2012. № 8. С. 71-76.
6) В статье Вабищевича П. Н., Варламова С. П., Васильева В. И., Васильевой М. В. и Степанова С. П. рассматривается численное моделирование температурного поля многолетнемерзлого грунтового основания железной дороги. Результаты исследования опубликованы в журнале "Математическое моделирование" в 2016 году.
7) Газопроводы: учебное пособие" - электронный ресурс, представленный Воронежским государственным архитектурно-строительным университетом на ЭБС АСВ в 2015 году. Объем пособия составляет 74 страницы.
8) Голубин С. И. Повышение эксплуатационной надежности магистральных газопроводов в криолитозоне с применением технологии и технических средств термостабилизации грунтов // Научно-исследовательский институт природных газов и газовых технологий. Журнал. 2012. С. 111-122.

Весь текст будет доступен после покупки