Моделирование протаивания мерзлого грунта под теплым трубопроводом

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 Решение задачи термоупругости газопровода. 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.
На данный момент в восточной части России разрабатываются новые месторождения природного газа и строится единая газотранспортная система, которые помогут обеспечить постоянную транспортировку газа в регионы Восточной части, Сибири, а также Дальнего Востока в течении ближайших 50 и более лет. Одновременно открывается возможность долгосрочного экспорта газа в страны Азиатско-Тихоокеанского региона.

Весь текст будет доступен после покупки

ГЛАВА 1. Изучение проблемы .
1.1 История исследований.
В 1971 году в институте ВНИИГАЗ Мингазпрома начали активно начали исследования теплового взаимодействия различных обьектов, применяемых для транспортировки газа, с грунтами в районах с многолетнемерзлыми породами. Необходимость данного исследования была связана с началом строительства газопроводов на Крайнем Севере. После этого в процесс строительства и эксплуатации газопроводов стали внедряться методы и инженерные средства защиты от различных природных явлений, связанных с многолетней мерзлотой, представляющих опасность для работы обьектов нефтегазовой отрасли.
Изучение термомеханического и теплового взаимодействия высоко- и среднетемпературных трубопроводов с диаметром 1420 мм с многолетнемерзлыми грунтами проводилось в 1972 году в институте ВНИИГАЗ. В комплекс средств по защите магистрального трубопровода входили теплоизоляционные экраны различных видов, по мере исследования проводились расчеты их эффективности. Работой занимался Р.М. Баясян [5)], который руководил разработками, исследованиями и непосредственно занимается вводом в текущие технологии новых продуктов защиты многолетнемерзлых грунтов.
В следствии проведенных исследований также были представлены средства активной защиты трубопровода, а именно прошедшие многолетний цикл испытаний охлаждающие термоустановки (ОТ). На первый план исследований были выдвинуты взаимодействие охлаждающей термоустановки в системе газопровода и эффективность охлаждения грунта.
В 80-е годы, ВНИИГАЗ разработал и освоил серийное производство охлаждающих установок парожидкостного типа. В 1981 году, было впервые введено такое техническое понятие как «термостабилизатор грунта».
В современной литературе довольно часто представлены результаты машинного воздействия инженерных объектов на окружающую природу и в частности на многолетнемерзлые грунты. Актуализированную в нашей стране проблему рассматривали множество ученых, таких как, В.В. Харионовский, А.Б. Айбиндер, З.Т. Галиуллин, Н.Н. Хренов, С.Ю. Пармузин, Л.Н. Хрусталёв, Р.М. Баясян, И.Н. Курганова, А.Д. Решетников, Г.Э. Одишария и другие.
Ознакомившись с работами В.В. Харионовского[23),24)], видно, что расчет взаимодействия некоторой конструкции с грунтом производят в детерминистической постановке, но в таком случае опускается целый ряд неподдающихся учету факторов и носящих хаотичный характер, от которых зависят свойства грунтов.

Весь текст будет доступен после покупки

1) Afanaseva N.V., Kolesov A. E. Numerical solution of the thermal influence of oil well cluster on permafrost // AIP Conference Proceedings. 2016. Vol. 1773, no. 1. P. 110001
2) Alnaes M. S., Blechta J., Hake J., Johansson A. et al. The FEniCS Project Version 1.5 // Archive of Numerical Software. 2015. Vol. 3, no. 100. P. 9–23.
3) Kharionovskiy V. V. Investigations of service life of gas mains // EASTERN EUROPEAN SCIENTIFIC JOURNAL. 2016. Vol. 1. P. 173-184.
4) Байков И. Р., Дарсалия Н. М., Китаев С. В., Смородова О. В., Шаммазов А. М. Исследование методов обеспечения работоспособности газотранспортной системы пао "Газпром" // Проблемы сбора, подготовки и транспорта нефти и нефтепродуктов. Журнал. 2018.
5) Баясан Р.М., Голубин С.И. Технология и технические средства термостабилизации мерзлых грунтов оснований магистральных и промысловых трубопроводов в криолитозоне. // Инженерные изыскания. Журнал. 2012. № 8. С. 71-76.
6) Вабищевич П. Н., Варламов С. П., Васильев В. И., Васильева М. В., Степанов С. П. Численное моделирование температурного поля многолетнемерзлого грунтового основания железной дороги // Математическое моделирование. 2016. Т. 28, №10. С. 110–124.
7) Газопроводы [Электронный ресурс]: учебное пособие /. — Электрон. текстовые данные. — Воронеж: Воронежский государственный архитектурно-строительный университет, ЭБС АСВ, 2015. — 74 c.
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.
9) Гунькина Т.А. Эксплуатация магистральных газопроводов и газохранилищ [Электронный ресурс]: учебное пособие / Т.А. Гунькина, М.Д. Полтавская. — Электрон. текстовые данные. — Ставрополь: СевероКавказский федеральный университет, 2015. — 206 c.

Весь текст будет доступен после покупки