Помощь студентам в учебе
Исследование деформации речных русел как фактора аварийности на нефтегазотранспортных системах в юго-восточной части Западной Сибири
|
Ведение 12
1 Изученность исследуемой темы 15
1.1 Проблема отказов в нефтегазовом комплексе 15
1.2 Проблема оценки русловых деформаций 16
2 Характеристика природно-техногенного комплекса исследуемой территории 18
2.1 Административно-территориальное положение 18
2.2 Природная составляющая природно-техногенного комплекса 19
2.2.1 Рельеф и геологические условия 19
2.2.2 Климатические условия 21
2.2.3 Почвенный покров и растительность 27
2.2.4 Ландшафтная характеристика 31
2.2.5 Гидрологические и гидрогеологические условия 35
2.2.6 Заболоченность территории 38
2.3 Техногенная составляющая природно-техногенного комплекса 39
3 Основные нормативные требования к проектированию нефтепроводов через
водные объекты 44
4 Методика исследования 50
4.1 Алгоритм анализа природных факторов возникновения отказов
технических систем 50
4.2 Оценка русловой деформации рек 51
5 Анализ природных условий возникновения отказов в левобережной части
бассейна Средней Оби в Томской области 54
6 Оценка русловых деформаций равнинных рек 61
7 Финансовый менеджмент, ресурсосбережение и ресурсоэффективность 68
8 Социальная ответственность 81
Заключение 93
Список публикаций автора 95
Список используемых источников
Приложение А 109
Приложение Б 123
Графические приложения:
Лист 1 Схема размещения объектов исследования;
Лист 2 Методика исследования, часть 1;
Лист 3 Методика исследования, часть 2;
Лист 4 Результаты оценки рисков возникновения отказов технических систем объектов нефтегазового комплекса;
Лист 5 Результаты оценки русловых деформаций рек;
Лист 6 Районирование исследуемой территории по величине русловой деформации.
1 Изученность исследуемой темы 15
1.1 Проблема отказов в нефтегазовом комплексе 15
1.2 Проблема оценки русловых деформаций 16
2 Характеристика природно-техногенного комплекса исследуемой территории 18
2.1 Административно-территориальное положение 18
2.2 Природная составляющая природно-техногенного комплекса 19
2.2.1 Рельеф и геологические условия 19
2.2.2 Климатические условия 21
2.2.3 Почвенный покров и растительность 27
2.2.4 Ландшафтная характеристика 31
2.2.5 Гидрологические и гидрогеологические условия 35
2.2.6 Заболоченность территории 38
2.3 Техногенная составляющая природно-техногенного комплекса 39
3 Основные нормативные требования к проектированию нефтепроводов через
водные объекты 44
4 Методика исследования 50
4.1 Алгоритм анализа природных факторов возникновения отказов
технических систем 50
4.2 Оценка русловой деформации рек 51
5 Анализ природных условий возникновения отказов в левобережной части
бассейна Средней Оби в Томской области 54
6 Оценка русловых деформаций равнинных рек 61
7 Финансовый менеджмент, ресурсосбережение и ресурсоэффективность 68
8 Социальная ответственность 81
Заключение 93
Список публикаций автора 95
Список используемых источников
Приложение А 109
Приложение Б 123
Графические приложения:
Лист 1 Схема размещения объектов исследования;
Лист 2 Методика исследования, часть 1;
Лист 3 Методика исследования, часть 2;
Лист 4 Результаты оценки рисков возникновения отказов технических систем объектов нефтегазового комплекса;
Лист 5 Результаты оценки русловых деформаций рек;
Лист 6 Районирование исследуемой территории по величине русловой деформации.
Магистральный трубопровод «Александровское-Анжеро-Судженск» является одним из основных нефтепроводов, транспортирующих углеводороды в западно-сибирские регионы России. В современных условиях на эффективность работы нефтегазовой промышленности оказывают влияние многочисленные факторы. Транспорт УВ сырья на территории Томской и Кемеровской областей осуществляется в сложных природных условиях, таких, как густая гидрографическая сеть, развитие болотных и русловых процессов. Актуальностью темы исследования является обеспечение безаварийной работы нефтегазотранспортных систем в юго-восточной части Западной Сибири.
В настоящее время много работ посвящено оценке экологического состояния территории. Большое внимание уделяется качеству воды, а также ее негативному воздействию на металлические конструкции. Для обеспечения максимальной надежности переходов трубопроводов через водные объекты изучения влияния водных сред на аварийность недостаточно. Воздействия русловых процессов также оказывают негативное влияние на нефтегазопроводы.
Анализ природных условий на территории Томской области позволил выявить прямую связь между количеством отказов технических систем на месторождениях с общей площадью и периметром месторождений, протяжённостью водотоков и распространением низинных болот. Связь с размерами месторождения объясняется общим увеличением сложности природно-техногенного комплекса, в то время как значимая корреляция с другими показателями указывает на наличие методологических проблем в процессе проектирования, строительства и эксплуатации объектов обустройства нефтяных месторождений. Для уменьшения количества аварийных ситуаций в регионе целесообразно стремится к уменьшению числа переходов через водные объекты, активизировать исследования с целью разработки новых методов оценки деформаций русел и берегов болотных рек и озёр, а также разработать новые способы укрепления дна и берегов болотных рек и озёр и мелиорации болотных систем.
С учетом этого, в данной работе рассмотрен один из перечисленных выше вопросов - оценка русловых деформаций как фактора геоэкологического состояния водных объектов в юго-восточной части Западной Сибири и выявление их роли в аварийности на нефтегазотранспортных системах.
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
1)выявление связей между количеством отказов технических систем и природными условиями;
2)количественная оценка вертикальных и плановых русловых деформаций малых и средних рек в таежной и лесостепной зонах Западной Сибири;
3)районирование территории исследования по величине вертикальных и горизонтальных русловых деформаций.
Объектом исследования являются участки равнинных рек в местах переходов магистрального трубопровода «Александровское-Анжеро-Судженск» в юго-восточной части Западной Сибири (рис. 1). Большая часть изучаемых рек расположена в пределах.
Методика исследования базировалась на сборе гидрологических данных по малым и средним рекам, на анализе природных факторов возникновения отказов на трубопроводах, а также оценке русловых деформаций равнинных рек в юго-восточной части Западной Сибири при отсутствии данных наблюдений.
Личный вклад автора состоял в сборе и обобщении данных,проведении общего анализа природных факторов возникновения аварийных ситуаций,оценки деформации русел рек на исследуемом участке.
Основные положения научного исследования обсуждались на международных и всероссийских конференциях и семинарах, среди которых: VII Всероссийская научная студенческая конференция с элементами научной школы имени профессора М.К. Коровина «Творчество юных - шаг в успешное будущее» (Томск, 2014 г.), IX Международный научный симпозиум имени академика М.А.Усова студентов и молодых ученых «Проблемы геологии и освоения недр» (Томск, 2015 г.), VII научно-практическая конференция молодых учёных и специалистов ООО «Газпром трансгаз Томск» (Томск, 2015 г.), Всероссийская конференция с международным участием «Современные проблемы гидрогеологии, инженерной геологии и гидрогеоэкологии Евразии» (Томск, 2015 г.), XX Международный симпозиум им. академика М.А. Усова студентов и молодых ученых «Проблемы геологии и освоения недр» (Томск, 2016 г.). Также опубликована статья в журнале «Нефтегазовое дело» (Уфа, 2014 г.), 2 статьи на английском языке (IOP Conf. Ser.: Earth Environ. Sci., 2015 г.).
В настоящее время много работ посвящено оценке экологического состояния территории. Большое внимание уделяется качеству воды, а также ее негативному воздействию на металлические конструкции. Для обеспечения максимальной надежности переходов трубопроводов через водные объекты изучения влияния водных сред на аварийность недостаточно. Воздействия русловых процессов также оказывают негативное влияние на нефтегазопроводы.
Анализ природных условий на территории Томской области позволил выявить прямую связь между количеством отказов технических систем на месторождениях с общей площадью и периметром месторождений, протяжённостью водотоков и распространением низинных болот. Связь с размерами месторождения объясняется общим увеличением сложности природно-техногенного комплекса, в то время как значимая корреляция с другими показателями указывает на наличие методологических проблем в процессе проектирования, строительства и эксплуатации объектов обустройства нефтяных месторождений. Для уменьшения количества аварийных ситуаций в регионе целесообразно стремится к уменьшению числа переходов через водные объекты, активизировать исследования с целью разработки новых методов оценки деформаций русел и берегов болотных рек и озёр, а также разработать новые способы укрепления дна и берегов болотных рек и озёр и мелиорации болотных систем.
С учетом этого, в данной работе рассмотрен один из перечисленных выше вопросов - оценка русловых деформаций как фактора геоэкологического состояния водных объектов в юго-восточной части Западной Сибири и выявление их роли в аварийности на нефтегазотранспортных системах.
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
1)выявление связей между количеством отказов технических систем и природными условиями;
2)количественная оценка вертикальных и плановых русловых деформаций малых и средних рек в таежной и лесостепной зонах Западной Сибири;
3)районирование территории исследования по величине вертикальных и горизонтальных русловых деформаций.
Объектом исследования являются участки равнинных рек в местах переходов магистрального трубопровода «Александровское-Анжеро-Судженск» в юго-восточной части Западной Сибири (рис. 1). Большая часть изучаемых рек расположена в пределах.
Методика исследования базировалась на сборе гидрологических данных по малым и средним рекам, на анализе природных факторов возникновения отказов на трубопроводах, а также оценке русловых деформаций равнинных рек в юго-восточной части Западной Сибири при отсутствии данных наблюдений.
Личный вклад автора состоял в сборе и обобщении данных,проведении общего анализа природных факторов возникновения аварийных ситуаций,оценки деформации русел рек на исследуемом участке.
Основные положения научного исследования обсуждались на международных и всероссийских конференциях и семинарах, среди которых: VII Всероссийская научная студенческая конференция с элементами научной школы имени профессора М.К. Коровина «Творчество юных - шаг в успешное будущее» (Томск, 2014 г.), IX Международный научный симпозиум имени академика М.А.Усова студентов и молодых ученых «Проблемы геологии и освоения недр» (Томск, 2015 г.), VII научно-практическая конференция молодых учёных и специалистов ООО «Газпром трансгаз Томск» (Томск, 2015 г.), Всероссийская конференция с международным участием «Современные проблемы гидрогеологии, инженерной геологии и гидрогеоэкологии Евразии» (Томск, 2015 г.), XX Международный симпозиум им. академика М.А. Усова студентов и молодых ученых «Проблемы геологии и освоения недр» (Томск, 2016 г.). Также опубликована статья в журнале «Нефтегазовое дело» (Уфа, 2014 г.), 2 статьи на английском языке (IOP Conf. Ser.: Earth Environ. Sci., 2015 г.).
В результате анализа природных условий на территории Томской области установлены статистически значимые зависимости между количеством отказов, размерами нефтяных и нефтегазоконденсатных месторождений, протяжённостью речной сети и заболоченностью в их пределах. Выявлено увеличение количества отказов в июне, предположительно связанное с активизацией гидрологических и экзогенных геологических процессов и превышением проектных нагрузок и воздействий на технические системы. В связи с чем главной целью данной работы стала оценка русловых деформаций рек в юго-восточной части Западной Сибири и выявление их роли в аварийности на нефтегазотранспортных системах. Методика исследования была составлена сотрудниками кафедры Гидрогеологии, инженерной геологии и гидрогеоэкологии Национального исследовательского Томского политехнического университета [66]. Методика осложнена тем, что максимальная амплитуда изменений параметров зависит от качества измерений. Поэтому в данной работе методика модифицирована: вместо амплитуды изменений проводилась оценка средних квадратических отклонений ширины и максимальной глубины потока.
В результате проделанной работы проведена оценка деформаций русел рек в юго-восточной части Западной Сибири. Анализ стандартных отклонений ширины и глубины рек показал, что максимальное среднее квадратическое отклонение ширины потока составляет примерно 74,98 % от средней максимальной амплитуды изменения ширины потока, а максимальное среднее квадратическое отклонение максимальной глубины-63,58 % от средней максимальной амплитуды изменения максимальной глубины потока.
Районирование исследуемой территории по величине русловой деформации показало, что максимальный размыв русла наблюдается на правобережье реки Оби в пределах таежной зоны. Деформация ограничена на таких реках, как Васюган, Парабель, Чая, Шегарка. Это объясняется преобладанием на поверхности суглинков, наименьшей интенсивностью водообмена, высокой заболоченностью. Деформация русла здесь возможна только в период половодья и его спада. Бассейны рек лесостепной части исследуемой территории (реки Яя, Кия и др.) при повышенном водном стоке более устойчивы к размытию берегов, так как сложены трудноразмываемыми грунтами.
Анализ полученных результатов также показал, что наибольшие плановые и вертикальные деформации, в основном, приурочены к спаду половодья. С учётом этого для снижения риска аварий на нефтепроводе «Александровское-Анжеро-Судженск», связанных с плановыми деформациями, рекомендуется проводить осмотр берегов в весенне-летний период и их укрепление. Что касается предупреждения вертикальных деформаций, целесообразно дополнительно проводить осмотр дна в осеннее время и углубление трубопровода на различные для каждой реки отметки.
Личный вклад автора состоял в проведении общего анализа и предложении связать риск возникновения отказов на нефтегазотранспортных системах Западной Сибири с природными условиями территории. Впервые влияние природных факторов представлено в количественном выражении. Более подробно раскрыт один из вопросов - оценка русловых деформаций малых и средних рек юго-восточной части Западной Сибири.
В результате проделанной работы проведена оценка деформаций русел рек в юго-восточной части Западной Сибири. Анализ стандартных отклонений ширины и глубины рек показал, что максимальное среднее квадратическое отклонение ширины потока составляет примерно 74,98 % от средней максимальной амплитуды изменения ширины потока, а максимальное среднее квадратическое отклонение максимальной глубины-63,58 % от средней максимальной амплитуды изменения максимальной глубины потока.
Районирование исследуемой территории по величине русловой деформации показало, что максимальный размыв русла наблюдается на правобережье реки Оби в пределах таежной зоны. Деформация ограничена на таких реках, как Васюган, Парабель, Чая, Шегарка. Это объясняется преобладанием на поверхности суглинков, наименьшей интенсивностью водообмена, высокой заболоченностью. Деформация русла здесь возможна только в период половодья и его спада. Бассейны рек лесостепной части исследуемой территории (реки Яя, Кия и др.) при повышенном водном стоке более устойчивы к размытию берегов, так как сложены трудноразмываемыми грунтами.
Анализ полученных результатов также показал, что наибольшие плановые и вертикальные деформации, в основном, приурочены к спаду половодья. С учётом этого для снижения риска аварий на нефтепроводе «Александровское-Анжеро-Судженск», связанных с плановыми деформациями, рекомендуется проводить осмотр берегов в весенне-летний период и их укрепление. Что касается предупреждения вертикальных деформаций, целесообразно дополнительно проводить осмотр дна в осеннее время и углубление трубопровода на различные для каждой реки отметки.
Личный вклад автора состоял в проведении общего анализа и предложении связать риск возникновения отказов на нефтегазотранспортных системах Западной Сибири с природными условиями территории. Впервые влияние природных факторов представлено в количественном выражении. Более подробно раскрыт один из вопросов - оценка русловых деформаций малых и средних рек юго-восточной части Западной Сибири.