РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ ТЕРМОСТАБИЛИЗАЦИИ ГРУНТА ПРИ СТРОИТЕЛЬСТВЕ МАГИСТРАЛЬНЫХ ГАЗОПРОВОДОВ В КРИОЛИТОЗОНЕ

Введение 5
Глава 1. ПАТЕНТНО-ИНФОРМАЦИОННЫЙ ОБЗОР 8
1.1 Патентный поиск 9
1.2 Информационный обзор 24
Глава 2. СПЕЦИАЛЬНАЯ ЧАСТЬ 38
2.1 Исходные данные 39
2.2 Расчет системы термостабилизации грунта 40
2.2.1 Определение теплофизических характеристик криопэгов в процессе криогенного
метаморфизма 40
2.2.2 Тепловой расчет газопровода и охлаждающего трубопровода в системе труба в трубе. 40
2.2.3 Гидравлический расчет охлаждающего трубопровода 45
2.3 Расчет и подбор аппарата воздушного охлаждения 46
2.3.1 Определение характеристик теплообменных труб аппарата воздушного охлаждения. 46
2.3.2 Расчет теплового баланса 47
2.3.3 Расчет теплоотдачи аппарата 52
2.3.4 Расчет сопротивлений аппарата 56
Глава 3. ПОДБОР ОБОРУДОВАНИЯ 59
3.1 Указания к монтажным и изоляционным работам 60
Глава 4. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРЕДЛАГАЕМОГО РЕШЕНИЯ 61
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 64
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 65
Приложение А 69

Купить

Свыше шестидесяти процентов территории Российской Федерации покрыто многолетнемерзлыми грунтами.
Хозяйственное значение области вечной мерзлоты очень велико. Здесь сосредоточено около 60% природного газа, более 30% разведанных запасов нефти страны, многочисленные залежи торфа и каменного угля, большая часть гидроэнергоресурсов, золота, алмазов, запасов цветных металлов. Потенциал только северных месторождений составляет более 2 млрд. тонн нефти и более 12 трлн. куб. м. газа. Значительная часть этих природных богатств используется и в народном хозяйстве. Построены нефтегазопромысловые объекты, газо - и нефтепроводы протяженностью тысячи километров.
Газопроводы являются ответственными энергетическими сооружениями. К таким сооружениям предъявляются повышенные требования по надёжности в эксплуатации. Обуславливается это тем, что в случае аварии будут понесены огромные потери.
Магистральные газопроводы являются объектами, чертой которых является большая протяжённость. К примеру, газопроводы «Газпрома» имеют протяжённость - 168,3 тысяч километров и большая их часть проходит по различным климатическим зонам и различным грунтам. Самым главным требованием к такому объекту - надёжная поставка газа потребителю на уровне проектных параметров.
Основные месторождения и головные участки магистральных газопроводов России сооружены и эксплуатируются в условиях мерзлых грунтов и холодного климата. Экстремальные климатические условия и особенности эксплуатации предъявляют повышенные требования к обеспечению их надежности в эксплуатации.
Общее техническое состояние линейной части газопроводов каждый год ухудшается, их эксплуатационный ресурс практически исчерпан. Как указано выше, газопроводы эксплуатируются в суровых природно-климатических условиях. Это, прежде всего широкий интервал температур от +40 °С, в летний период, до -60 С в зимний период, а также наличие криогенных процессов, речные и болотные переходы, которые создают нестабильное напряженно деформированное состояние, что приводит к всплытию, изгибной деформации газопроводов, нарушению их проектного положения, а в некоторых случаях и к разрушению.
При оценке надежности трубопроводных конструкций необходимо учитывать особенности, отличающие их от авиационных, машиностроительных и других строительных сооружений. Одной из особенностей трубопроводного транспорта нефти и газа является их большая протяженность, а также прохождения через различные климатические и геологические зоны, большая металлоемкость и широкий спектр воздействующих нагрузок.
Во время эксплуатации газопроводов смена естественных геокриологических условий происходит нарастание одних геокриологических процессов, негативно влияющих на газопровод, и активация других, например:
• пучение грунтов;
• термокарст;
• морозобойкое растрескивание;
• солифлюкция;
• формирование повторно-жильных льдов (ПЖЛ) и термокарст по ПЖЛ.
Пучение - процесс увеличения объема пород в результате увеличения объема замерзающей влаги и льданакопления при сезонном и многолетнем промерзании пород. Этот процесс происходит из-за изменения температурных условий мерзлых грунтов [1].
Термокарст - просадка земной поверхности, образующаяся при протаивании льдистых мерзлых пород и вытаивании подземного льда, зачастую сопровождается обводнением [1].
Морозобойкое растрескивание - образование и рост трещин в породах при понижении температуры пород ниже 0 °С. Распространено в районах с суровыми климатическими условиями. Трещины, образующиеся при охлаждении поверхности пород в осенне-зимний период, имеют протяженность от десятков до сотен метров и глубину от одного до нескольких метров.
Трещины располагаются примерно на одном и том же расстоянии друг от друга. Перпендикулярно им образуется подобная система трещин, вследствие чего породы с поверхности оказываются разбитыми на прямоугольные в плане блоки-полигоны в однородных породах и неправильной формы многоугольники в неоднородных[1].
Затекшая в трещины и замерзшая в ней вода при весеннем таянии снега является основой образования повторно-жильных (полигонально-жильных) льдов.
Также негативное влияние на газопровод несет и развитие процесса солифлюкции - вязкопластическое течение увлажненных тонкодисперсных грунтов на склонах, развивающееся в процессе их промерзания и протаиваия [1].
В связи со всем перечисленным выше причинами остро стоит проблема охлаждения газа, доведения его до необходимой температуры, чтобы избежать эксплуатационных проблем магистральных газопроводов криолитозоны, которые связаны с большими тепловыми и экономическими потерями. Актуальна проблема модернизации существующих охладительных устройств (ОУ) и разработка новых методов и систем термостабилизации грунта.
Целью данной работы является разработка технологически и экономически эффективной системы охлаждения природного газа и грунта, а также в качестве альтернативного решения заявленной проблемы подбор аппарата воздушного охлаждения газа на компрессорной станции.

Купить