ВВЕДЕНИЕ 9
ГЛАВА 1. ОСНОВНЫЕ ОСОБЕННОСТИ И ХАРАКТЕР МНОГОЛЕТНЕМЕРЗЛЫХ ГРУНТОВ 11
1.1 Многолетнемерзлые грунты 11
1.2 География распространения многолетнемерзлых грунтов в РФ 12
1.3 Строение толщи многолетнемерзлого грунта 13
1.4 Физические свойства 15
1.5 Процессы, происходящие в многолетнемерзлых грунтах 15
1.5.1 Термокарстовые явления 16
1.5.2 Солифлюкционные явления 17
1.5.3 Морозные пучения 18
1.5.4 Наледи 20
1.6 Выводы по главе 21
ГЛАВА 2. КОМПЛЕКС МЕРОПРИЯТИЙ ПО ПОВЫШЕНИЮ ЭФФЕКТИВНОСТИ ЭКСПЛУАТАЦИИ В УСЛОВИЯХ МНОГОЛЕТЕНМЕРЗЛЫХ ГРУНТОВ 22
2.1 Способы борьбы с воздействием нефтепровода на многолетнемерзлый
грунт 22
2.2 Применение термостабилизаторов 22
2.3 Установка специальных опор 25
2.4 Теплоизоляция нефтепровода 27
2.5 Теплоизоляция нефтепровода на основе полиизоцианурата 29
2.6 Выводы по главе 32
ГЛАВА 3. ХАРАКТЕРИСТИКА ОБЪЕКТА ИССЛЕДОВАНИЯ 34
3.1 Характеристика участка нефтепровода 34
3.2 Характеристика трубопровода 35
ГЛАВА 4. РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ 37
4.1 Общие данные 37
4.2 Определение толщины стенки труб 38
4.3 Проверка трубопровода на прочность и недопустимость пластических
деформаций 49
4.4 Расчет условий прочности трубопровода на предотвращение
недопустимых пластических деформаций выполняются 46
4.5 Расчет толщины теплоизоляционного слоя 51
ГЛАВА 5. ФИНАНСОВЫЙ МЕНЕДЖМЕНТ, РЕСУРСОЭФФЕКТИВНОСТЬ, РЕСУРСОСБЕРЕЖЕНИЕ 64
5.1 Введение 64
5.2 Оценка коммерческого потенциала и перспективности проведения
научных исследований с позиции ресурсоэффективности и ресурсосбережения 55
5.2.1 Потенциальные потребители результатов исследования 55
5.2.2 Анализ конкурентных технических решений 56
5.2.3 SWOT-анализ 57
5.3 Планирование научно-исследовательских работ 60
5.3.1 Структура работ в рамках научного исследования 60
5.3.2 Определение трудоемкости выполнения работ 61
5.3.3 Разработка графика проведения научного исследования 62
5.4 Бюджет научно-исследовательской работы (НИР) 64
5.4.1 Расчет материальных затрат НИР 64
5.4.2 Расчет основной заработной платы 65
5.4.3 Расчет дополнительной заработной платы 67
5.4.4 Отчисления во внебюджетные фонды (страховые отчисления) 67
5.4.5 Накладные расходы 68
5.4.6 Формирование бюджета затрат НИР 68
5.5 Определение ресурсной (ресурсосберегающей), финансовой, бюджетной, социальной и экономической эффективности исследования .. 68
Выводы по разделу 71
6. СОЦИАЛЬНАЯ ОТВЕТСТВЕННОСТЬ 72
6.1 Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности 72
6.1.1 Специальные правовые нормы трудового законодательства 72
6.1.2 Организационные мероприятия при компоновке рабочей зоны 73
6.2 Производственная безопасность 74
6.2.1 Анализ выявленных вредных факторов и обоснование мероприятий по
снижению уровней их воздействия 74
6.2.2 Анализ выявленных опасных факторов и обоснование мероприятий по
снижению уровней их воздействия 78
6.3 Экологическая безопасность 80
6.4 Безопасность в чрезвычайных ситуациях 82
Выводы по разделу 83
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 84
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 86
Развитие нефтяной промышленности России требует новых технических решений в различных сферах нефтяного комплекса. Ввиду неизбежного истощения эксплуатируемых месторождений приходит необходимость поиска и использования новых объектов залежи, в том числе находящихся в условиях крайнего севера, где среднегодовая температура является отрицательной, а также подвергающихся воздействию многолетних мерзлых грунтов.
Основной составляющей нефтяного комплекса является система транспортировки жидких углеводородов. Магистральный нефтепровод — это комплекс сооружений для транспортирования нефти от пункта добычи к потребителям. В условиях вечной мерзлоты трубопроводы подвергнуты различным опасным воздействиям. На таких территориях требуется установка пунктов подогревов нефти, которые подогревают ее до +60 °С, это обусловлено особенным свойствами нефти северных месторождений. Такой метод транспортировки подразумевает наличие эффективной теплоизоляции, использование специальных термостабилизаторов и подвижных опор.
Теплоизоляция будет обеспечивать сохранения тепла внутри и не допускать ее выхода в окружающую среду. Термостабилизаторы позволят безопасно эксплуатировать нефтепровод без особого воздействия на грунты, что не позволит процессу оттаивания вечной мерзлоты. Такие методы все же не исключают минимального негативного взаимодействия на стабильное состояние грунтов, поэтому подвижные опоры обеспечат возможность перемещений трубопровода, вызванных температурным влиянием.
Определенный комплекс мероприятий, предназначенный для нормальной работы нефтепровода, решает сразу несколько проблем, а именно экологическую, которая заключается в освобождении в атмосферу больших захоронений углерода в вечной мерзлоте, что может привести к экологической катастрофе и техногенную, ведь таяние мерзлых грунтов способно привести к деформации трубопровода.
В ходе разработки выпускной квалификационной работы были получены следующие результаты:
1. Проанализированы физические и геокриологические свойства многолетнемерзлых грунтов. Согласно приведенному литературному обзору ММГ занимает около 60% все территории России. Толщина ледяного слоя может достигать от нескольких десятков сантиметров, до рекордных 1300 метров, которые были зафиксированы в Якутии. В работе также выявлены потенциально опасные процессы ММГ, такие как: наледи, термокарстовые и солифлюкционные явления и пучение.
2. В работе выделены наиболее эффективные мероприятия по повышению эффективности нефтепроводов в условиях ММГ. Например, применение термостабилизаторов, установка специальных опор и использование теплоизоляции. Также было предложено использование полиизоцианурата в качестве основного материала для теплоизоляции магистральных нефтепроводов. Внедрение полиизоцианурата при строительстве позволит сократить затраты на теплоизоляцию примерно на 17,5%. В целом, это обуславливается более низким коэффициентом теплопроводности и наибольшей жесткостью, которые в совокупности позволяют уменьшить толщину теплоизоляционного слоя полиизоцианурата.
3. Проведен проверочный расчет прочности и устойчивости трубопровода, а также согласно руководящим документам, были произведены расчеты толщины теплоизоляционного слоя для двух материалов, которые выявили следующие результаты:
• Минимальная толщина теплоизоляционного слоя с применением пенополиуретан составляет 0,102 м;
• Минимальная толщина теплоизоляционного слоя с применением полиизоцианурата составляет 0,075 м.
