Теоретические основы новых методов сооружения нефтепромысловых трубопроводов в условиях Западной Сибири

Соколов, Сергей Михайлович

Автореферат диссертации по теме "Теоретические основы новых методов сооружения нефтепромысловых трубопроводов в условиях Западной Сибири"

На правах рукописи

СОКОЛОВ СЕРГЕИ МИХАИЛОВИЧ

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ НОВЫХ МЕТОДОВ СООРУЖЕНИЯ НЕФТЕПРОМЫСЛОВЫХ ТРУБОПРОВОДОВ В УСЛОВИЯХ ЗАПАДНОЙ СИБИРИ

Специальность 25.00.19 - Строительство и эксплуатация нефтегазопроводов, баз и хранилищ

^ М р ¡О

АВТОРЕФЕРАТ ДИССЕРТАЦИИ на соискание ученой степени доктора технических наук

Тюмень - 2009

003482215

Диссертационная работа выполнена в ОАО «Тюменский проектный и научно-исследовательский институт нефтяной и газовой промышленности им. В.И. Муравленко»

(ОАО «Гипротюменнефтегаз»).

Официальные оппоненты: доктор технических наук

Иванов Игорь Алексеевич; доктор технических наук, профессор Малюшин Николай Александрович; доктор технических наук Басов Евгений Дмитриевич

Ведущая организация: Тюменское отделение

«СургутНИПИнефть» ОАО «Сургутнефтегаз», г. Тюмень

Защита диссертации состоится 27 ноября 2009 г. в 14°° час. на заседании диссертационного совета Д212.273.02 при Тюменском государственном нефтегазовом университете по адресу: 625000, г.Тюмень, ул.Володарского, 38, зал им. А.Н. Косухина.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотечно-информационном центре Тюменского государственного нефтегазового университета по адресу: 625039, г. Тюмень, ул. Мельникайте, 72.

Автореферат разослан 26 октября 2009 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

В.И. Берг

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Западно-Сибирский регион является главной базой топливно-энергетического комплекса России, а ее ведущей отраслью является нефтегазовая промышленность. Более 70% общероссийского баланса углеводородного сырья страны поставляется с северных промыслов Тюменской области. Известно что территория области имеет общую площадь земель около 1,5 млн. км2, из них 1 млн. км2 - многолетнемерзлые грунты (ММГ). Талые грунты занимают 530000 км2. На этой территории 80% грунты: слабые; мелкие пылеватые пески; водонасыщенные; суглинки; супеси и глины текучей и пластической консистенции; заторфованные; заболоченные территории.

В связи с этим большое значение приобретают вопросы строительства промысловых сооружений в сложных природно-климатических и инженерно-геологических условиях. Известные методы строительства промысловых трубопроводов имеют ряд недостатков, один из которых - нарушение проектного положения трубопроводов, сооруженных в слабонесущих грунтах. Для решения вопросов по обеспечению сохранения проектного положения трубопровода становятся актуальными исследования и опытно-конструкторские работы, ориентированные на стабилизацию положения трубопровода за счет применения различных схем прокладки, совершенствования конструкций балластирующих грузов, прогнозирования осадки его основания, использование анкерных устройств и т.д.

Все это послужило основанием для разработки новых технологических решений при проектировании и выборе наиболее эффективных способов прокладки и балластировки трубопроводов на болотах и ММГ с целью обеспечения их надежной работы. Институтом ОАО «Гипротюменнефтегаз», являющимся генеральным проектировщиком обустройства нефтяных месторождений Западной Сибири, при непосредственном и постоянном участии автора был проведен комплекс научно-исследовательских, опытно-экспериментальных и проектных работ по прокладке трубопроводов в условиях болот и на ММГ, которые в дальнейшем прошли длительную

проверку в натурных условиях и нашли широкое применение при их проектировании и строительстве.

В связи с этим, актуальность диссертационной работы заключается в разработке теоретических основ новых методов сооружения нефтепромысловых трубопроводов, прокладываемых в условиях распространения ММГ и болот, основывающихся на масштабных экспериментальных исследованиях и статистической обработке полученной информации.

Целью работы является разработка теоретических основ новых методов проектирования и сооружения нефтепромысловых трубопроводов Западной Сибири и их экспериментальное обоснование.

Задачи исследований.

1. На базе теоретических и экспериментальных исследований работы трубопроводов в условиях болот и ММГ разработать классификацию слабых грунтов для выбора оптимального способа прокладки в условиях Западно -Сибирского региона, а именно: с максимальным использованием несущей способности ММГ и торфяных грунтов.

2. Разработать теоретические основы для создания и внедрения новых способов прокладки в условиях рассматриваемой местности: самопогружением трубопроводов с оттаивающей поверхности при фиксации их на проектных отметках поплавковыми или свайными опорами с подвижным ригелем; с прогнозированием величины осадки и изменения величины напряженно-деформированного состояния (НДС) трубопровода в переходной зоне от мерзлого к оттаивающему грунту; открыто по поверхности или в теплоизолирующем конверте с компенсирующими участками; с использованием конверсионных технологий (выстреливаемых и взрывных анкеров); реактивных твердотопливных двигателей для локального перемещения трубопроводов по строительной трассе.

3. Определить эффективность работы грунтовой засыпки трубопровода при: закреплении мелкозаглубленными анкерными устройствами; усилении

несущей способности грунтовой засыпки геотекстильным материалом; использовании анкерных устройств из гибких лент.

4. Разработать теоретические основы для математического моделирования: взаимодействия трубопровода с анкерами; взаимодействия трубопровода с грунтовой засыпкой в геотекстильной оболочке, размещенной в торфяных и многолетнемерзлых грунтах.

5. Определить расчетную модель торфяного основания трубопровода по результатам полевых и лабораторных испытаний.

6. Разработать теоретические основы для: расчета удерживающей способности выстреливаемых и взрывных анкеров; расчета удерживающей способности торфяной засыпки трубопровода.

Объектами исследования являются промысловые нефтепроводы, эксплуатируемые в условиях торфяных грунтов и ММГ.

Методика исследования. Поставленные задачи решались теоретически и экспериментально.

При проведении теоретических исследований использованы методы математического и регрессионного анализа, строительной механики и сопротивления материалов, механики грунтов, теории надежности, теории принятия решений, теории вероятности, механики разрушения, а также прикладные исследования по проектированию, строительству, эксплуатации и ремонту систем трубопроводного транспорта.

Исследования взаимодействия промысловых нефтепроводов с грунтами проводились в лабораторных и полевых условиях. Обработка опытных данных проводилась статистическими и регрессионными методами с использованием цифровой техники.

Научная новизна диссертационной работы.

1. Разработана классификация ММГ дополненная признаками характеризующими: неоднородность ММГ по «просадочности» и длине трубопровода; строительными свойствами в мерзлом и в оттаявшем

состоянии, позволяющая принять оптимальное решение при выборе способа прокладки трубопровода.

2. Разработана классификация болот, имеющих сложное стратиграфическое строение залежи по глубине, позволяющая принять оптимальное решение при выборе способа прокладки трубопровода.

3. Получены функциональные зависимости для определения величины: силового взаимодействия трубопровода с торфяным грунтом и ММГ при продольных и поперечных перемещениях трубы; несущей способности анкеров; балластирующей способности грунтовой засыпки с геотекстильным материалом.

4. Установлены функциональные зависимости для определения физико-механических характеристик торфяных и многолетнемерзлых грунтов при их взаимодействии с трубопроводом: разработана методика расчета тепловой и механической осадки трубопровода на ММГ; разработана модель взаимодействия «труба - оттаивающий грунт», с учетом влияния на эту систему различных силовых воздействий; установлена функциональная зависимость для определения конечной осадки торфяного основания под нагрузкой в процессе эксплуатации трубопровода; установлена функциональная зависимость для определения величины коэффициента жесткости основания в зависимости от диаметра штампа для моделей с одним и двумя коэффициентами постели; разработана методика расчета нефтепромысловых трубопроводов с использованием торфа в качестве несущего основания.

5. Разработаны теоретические основы для создания и внедрения новых технологических схем прокладки трубопроводов на болотах и ММГ.

6. Разработаны теоретические основы для применения выстреливаемых и взрывных анкеров, получены функциональные зависимости для математического описания работы системы «анкер - трубопровод» и «анкер -грунт».

На защиту выносятся следующие результаты теоретических и экспериментальных исследований:

1. Классификация ММГ, дополненная классификационными признаками, характеризующими неоднородность ММГ по «просадочности» по длине трубопровода, строительными свойствами, в мерзлом и в оттаявшем состоянии, позволяющая принять оптимальное решение при выборе способа прокладки трубопровода.

2. Классификация болот, имеющих сложное стратиграфическое строение залежи по глубине, позволяющая принять оптимальное решение при выборе способа прокладки трубопровода.

3. Функциональные закономерности взаимодействия трубопроводов с грунтом засыпки в сложных инженерно-геологических условиях.

4. Разработанные теоретические основы конструктивных схем и технологий прокладки, закрепления трубопроводов на проектных отметках от всплытия на торфяных и многолетнемерзлых грунтах.

5. Результаты экспериментов и исследований, проведенных при эксплуатации промысловых трубопроводов по: функциональным зависимостям, полученным при изучении вопросов взаимодействия трубопровода с торфяным и многолетнемерзлым грунтом при продольных и поперечных перемещениях; несущей способности анкеров; грунтовой засыпке с геотекстильным материалом.

Практическая ценность работы и реализация результатов исследований. Разработанные теоретические положения, методики расчета и проведенные опытно-промышленные исследования по новым способам прокладки и закрепления на проектных отметках в слабонесущих и оттаивающих грунтах промысловых трубопроводов используются в проектных институтах при проектировании и обустройстве нефтяных месторождений Западной Сибири:

Авторские разработки внедрены в проекты обустройства Самотлорского, Федоровского, Приразломного, Мало-Балыкского, Муравленковского, Суторминского, Сугмутского, Харампурского, Восточно-Таркасалинского, Приобского и других нефтяных месторождений.

Практические результаты, полученные в диссертационной работе, вошли в 13 нормативных документов, где наиболее значимые: Рекомендации по изысканиям и проектированию нефтепромысловых трубопроводов на болотах Западной Сибири. ВР-05-76 - 1976 г.; Справочные материалы по прочностному расчету промысловых трубопроводов в районах распространения вечномерзлых грунтов. СМ-48-79 - 1979 г.; Определение напряженного состояния трубопровода по его пространственному положению. Методики и программы. СТП 57.00.013-83 - 1983 г.; Проектирование промысловых трубопроводов, совмещенных с автодорогами в условиях вечномерзлых грунтов. СТП 51.101-85 - 1985 г.; Проектирование промысловых стальных трубопроводов. ВСН 51-3-85/2.38-85. Мингазпром, Миннефтепром -1986 г.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались на научно-технических конференциях и совещаниях: II Всесоюзная научно-техническая конференция «Трубопроводный транспорт нефти и газа» (Уфа, 1982 г.); II Зональная научно-техническая конференция Минвуза РСФСР «Нефть и газ Западной Сибири» (Тюмень, 1983 г.); Научно-практическая конференция «Инженерно-геологические изыскания в области вечной мерзлоты» (Благовещенск, 1986 г.); Всероссийская научно-практическая конференция «Тюменская нефть-вчера и сегодня» (Тюмень, 1997 г.); Международный семинар Европейской комиссии по программе ТЕРМИ «Повышение надежности нефтесборных сетей» (Нижневартовск, 1999 г.); II Научно-практическая конференция и IV всероссийская научно-практическая конференция «Окружающая среда» (Тюмень: соответственно 1999 и 2001 гг.); Всероссийское совещание «Повышение надежности эксплуатации трубопроводных систем и насосно-компрессорных труб» (Нижневартовск, 2001 г.); Международная конференция «Криогенные ресурсы полярных и горных регионов. Состояние и перспективы инженерного мерзлотоведения» (Тюмень, 2008 г).

За предложение, исследование и внедрение в производство ряда решений по сооружению промысловых трубопроводов автор награжден медалями ВДНХ: серебряной - 1980 г., золотой - 1981 г.

Отдельные результаты работы обсуждались на семинарах ведущих специалистов в Тюменском проектном институте нефтяной и газовой промышленности (ОАО Гипротюменнефтегазе), Уфимском государственном нефтяном техническом университете, Тюменском государственном нефтегазовом университете на межкафедральных семинарах (2008,2009 гг.).

Публикации. Опубликовано 79 печатных работ, в том числе 4 научно-технических обзора, получено 45 изобретений, в журналах рекомендованных ВАК России 15 статей.

Структура и объем работы. Диссертационная работа изложена на 357 стр. машинописного текста состоит из введения, обзорной части, 8 глав, 114 рисунков, 68 таблиц, 22 приложений, основных результатов и выводов, списка литературы из 163 наименований.

Исследования проводились в лаборатории строительства трубопроводов института Гипротюменнефтегаз и на действующих промысловых нефтепроводах под научным руководством автора. В совместных изобретениях автору принадлежит постановка задачи и идея изобретения, роль автора в реализации изобретений отмечена в материалах принятой формы.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Введение содержит обоснование актуальности, цель и основные задачи исследований, основные положения, выносимые на защиту, характеристику научной новизны, практической ценности и апробации полученных результатов.

Первый раздел диссертации посвящен анализу строительных свойств торфяных грунтов и способов прокладки промысловых трубопроводов в условиях болот. Разработкой конструктивных решений и методов расчета трубопроводов, прокладываемых на болотах и многолетнемерзлых грунтах, занимались многие исследователи: П.П. Бородавкин, Л.И. Быков,

Е.П. Глушков, А.К. Дерцакян, В.Д. Макуров, В.В. Спиридонов, В.Д. Таран, В.М. Стояков, Ф.Г. Хайруллин, М.Ш. Хигер, Н.А. Цытович, Ю.П. Яблонский и другие.

В разделе приведены методы и результаты изучения инженерно-геологических и строительных свойств торфяных грунтов в районах прокладки трубопроводов, физико-механических свойств влияющих на их работу, исследованы условия работы промысловых трубопроводов нефтяных месторождений на сложных участках. На основе изучения автором инженерно-геологических особенностей грунтов в районах строительства трубопроводов при обустройстве месторождений Западной Сибири выполнен анализ физико-механических свойств торфяных грунтов как оснований трубопроводов.

Торфу, как основанию трубопроводов, в отличие от минеральных грунтов присущ ряд специфических особенностей, которые необходимо учитывать при расчетах. При относительно небольших нагрузках торфяная залежь может рассматриваться как линейно-деформируемое полупространство. Строгое математическое описание связи между величиной, характером и временем действия нагрузки с одной стороны, и развитием деформаций структурных элементов, слагающих торф, с другой стороны, а также полный учет природных свойств торфяного основания практически невозможны. Поэтому для расчета сооружений на торфяном основании приходилось прибегать к значительной схематизации процессов, протекающих в основании.

Известные методы расчета напряженно-деформируемого состояния трубопроводов, имеют некоторые погрешности и нуждаются в уточнении и экспериментальной проверке с учетом особенностей работы торфяного основания в сложных инженерно-геологических условиях месторождений Западной Сибири.

Автором проанализирована разработанная «Гипроспецгазом» классификация болот по проходимости строительной техники. Установлено, что она не учитывает сложное стратиграфическое строение залежи по

глубине и не позволяет обоснованно подходить к выбору конструктивного решения по прокладке трубопровода. Такой классификационный признак, как допускаемое удельное давление на грунт, не позволяет производить расчет осадок и оценку напряженного состояния трубопровода на болоте.

Сложные инженерно-геологические условия Западной Сибири, обширная заболоченность территории (рис. 1), диктуют необходимость разработки рекомендаций по выбору и разработке наиболее надежных и эффективных новых конструктивных решений по прокладке и балластировке промысловых трубопроводов на болотах.

в I

□ 2 О 5 Н 4

6% 4%

Рис. 1. Условия прохождения промысловых трубопроводов в районе Среднего Приобья 1 - болото; 2 - водные преграды; 3 - пойма; 4 - суходол

Накопленный опыт строительства промысловых трубопроводов показал, что при выборе способа их прокладки необходимо максимально использовать несущую способность торфяного грунта. Особую сложность с позиции сохранения проектного положения трубопроводов представляют переходные зоны от одного вида грунта к другому. На основе выполненного анализа существующих конструктивных схем прокладки трубопроводов на слабых грунтах, показана невозможность предпочтения той или иной схемы.

Выявлены вопросы, требующие уточнения и исследования при различных способах прокладки, балластировки и закрепления промысловых трубопроводов в сложных инженерно-геологических условиях, определены направления для разработки новых решений. Для установления категории, принятия конструктивного решения по прокладке, проведения прочностных расчетов, выбора способов производства работ необходимо определить

строительные свойства торфяных грунтов и их влияние на работу трубопровода.

Второй раздел посвящен анализу способов прокладки трубопроводов в условиях ММГ Западно - Сибирского региона.

Болота, озера, водотоки и ММГ Западно-Сибирского нефтегазового комплекса составляют до 80% всей территории месторождений рис.2.

□ 1

□ 2 аз

В 4

-51 57%

Рис. 2. Условия прокладки трубопроводов в северной климатической зоне: I - суходол; 2 - болото; 3 - водные преграды; 4 - ММГ;

5 - пойма

По грунтовому основанию при прокладке трубопроводов и последующей их длительной эксплуатации рассматривалось две группы взаимодействия с ММГ: в мерзлом; оттаявшем состоянии. К первой группе относятся все надземные трубопроводы. Ко второй - наземные без обвалования, наземные в насыпи и подземные. Конструктивная схема прокладки на ММГ выбиралась таким образом, чтобы теплый трубопровод не мог привести к резким деформациям грунта.

Для выбора схемы прокладки трубопроводов в условиях распространения мерзлых грунтов использовалась классификация категорий просадочности ММГ при оттаивании, с оценкой гидрологических и геокриологических условий трассы. Анализ существующей классификации, выявил необходимость ее доработки с целью учета неоднородности ММГ по просадочности вдоль трассы трубопровода.

При подземной прокладке трубопровода учитывалось: тепловое воздействие на грунт; механическое воздействие грунта засыпки трубопровода при сезонном оттаивании и замерзании; возможность нарушения естественного режима подземных вод и размыва ими оснований

под нефтепроводом. Подземная прокладка рекомендуется на участках трассы с грунтами-1 и II категорий по просадочности.

Наземная прокладка трубопроводов в насыпи из местного или привозного грунта применяется, как исключение, при соответствующем обосновании. Наземная прокладка в насыпи применяется на участках грунтов I-IV категорий по просадочности.

Надземная прокладка трубопроводов применялась в условиях ММГ, при соблюдении условия недопущения его оттаивания, а также в случаях, когда использование других способов прокладки не обеспечивало эксплуатационной надежности трубопроводов или экономически нецелесообразно.

Автором проанализированы существующие схемы прокладки трубопроводов в условиях распространения ММГ, на основании выявленных достоинств и недостатков схем было выбрано приоритетное направление в проведении экспериментальных исследований и разработке технологических решений строительства трубопроводов - участки ММГ II и III категорий просадочности.

Одной из важнейших задач проектирования является расчет изменения напряженно-деформированного состояния трубопроводов в результате осадки фунта, проложенных на слабых грунтах. Анализ методов расчета на слабых и мерзлых грунтах показал, что, несмотря на множество исследований, данная область изучена недостаточно.

Методы расчета трубопроводов были разделены на: приближенные, основанные на определении величины ожидаемой осадки трубопровода, с последующей аппроксимацией профиля оси; более точные в которых трубопровод рассматривался как балка на упругом или упруго-пластичном основании. Все методы расчета по изменению величины напряженно-деформированного состояния трубопровода нуждались в экспериментальной проверке с учетом особенностей работы оттаявшего мерзлого основания в сложных инженерно-геологических условиях Западной Сибири.

В третьем разделе представлена разработанная классификация торфяных оснований и установленные функциональные зависимости для расчета параметров прокладки трубопроводов.

Опыт освоения нефтяных месторождений Западной Сибири показал, что наиболее эффективным и экономически целесообразным является способ прокладки трубопроводов непосредственно на торфяном основании. В связи с этим установлена необходимость разработки методики расчета осадки торфяного основания под нагрузкой от трубопровода.

При относительно небольших нагрузках торфяная залежь может рассматриваться как линейно-деформируемое полупространство. Строгое математическое описание связи между величиной, характером и временем действия нагрузки, с одной стороны, и развитием деформаций структурных элементов, слагающих торф, с другой стороны, а также полный учет природных свойств торфяного основания практически невозможны. Поэтому для расчета сооружений возводимых на торфах прибегали к значительной схематизации процессов протекающих в основании.

Анализ результатов экспериментальных исследований ряда авторов, показал, что деформация минерального грунта за пределами загруженной части очень быстро затухает, то есть грунты обладают весьма малой распределительной способностью, поэтому использовать результаты опытов для определения осадки торфяного основания невозможно. Хорошую сходимость опытных данных и расчетов для теоретических кривых осадок дала модель основания Винклера с двумя коэффициентами постели, предложенная П.Е.Пастернаком. Выполненные сравнительные расчеты, показали, что модель Винклера, полностью пренебрегающая осадками вне грузовой площадки, приводит к совпадающим с действительностью результатам которые определяют прогиб и усилия в балках и плитах.

Известны исследования работы торфяных оснований с использованием плоских штампов, которые давали искажение данных при применении их для расчета осадки трубопроводов, поэтому для получения достоверных данных о деформируемости торфяных грунтов под трубопроводами и выбору модели

основания в ОАО «Тюменский проектный и научно-исследовательский институт нефтяной и газовой промышленности им. В. И. Муравленко» под руководством автора была разработана методика проведения экспериментальных исследований по деформации торфяного основания под цилиндрическими штампами, которая имитирует опорную поверхность трубопровода.

При испытаниях нагрузки на штампы принимались в диапазоне эксплуатационных. Послойные деформации торфа определялись по перемещениям винтовых глубинных марок, устанавливаемых до глубины Ю, где В - диаметр штампа. Осадки штампов и марок измерялись прогибомерами системы «Максимова» и нивелированием. Нагружение штампов проводилось статически с помощью рычажной системы или предварительно тарированных чугунных грузов рис. 3,4.

Для обработки экспериментальных данных в месте постановки штампов определялись осредненные физические свойства торфов.

Проведенные экспериментальные исследования дали ряд графических зависимостей, одна из которых приведена на рис. 5.

Рис. 3. Рычажная система Рис. 4. Цилиндрический штамп

нагружения Д„=720 мм на полигоне №1

Павловского м/р торфа

кг/а

К -----

В-----^

/

Ю - —\

*

8----/ -

6 ■ ^

^-та— I-»«J .

О г <• 6 В Ю 12 % 16 !3 Sen

Рис. 5. Зависимость конечной осадки S от погонной нагрузки q для торфов: 1 -фускум - R=10-rl5%; W„=91h-92%; 2 - фускум - R=4-r7%; W„ =92-г93%;

3 - сфагново-мочажинный - R=15-^40%; Wn =87-^90%

В основу определения величины осадки трубопровода принята формула Шлейхера - Полынина с изменением некоторых ее параметров:

0)uq\\- ul)

S= "Х И0!, (1)

Е0

где со,, - коэффициент, зависящий от диаметра штампа, полученный по экспериментальным данным для всех торфов с R < 60%; q - величина погонной распределенной нагрузки на торфяное основание, МПа; Ео - модуль общей деформации основания, МПа; цо - коэффициент Пуассона (для верховых торфов ц0- 0,35).

Автором получена регрессионная зависимость для вычисления коэффициента со,,:

14,57 , „„

г-+ 1,22, (2)

где D„ -диаметр трубопровода, см.

Анализ распределения послойной деформации торфяной залежи установил зону, равную двум диаметрам штампа, величиной в 95 % от общей осадки. Это позволило ограничить активную зону haK под цилиндрическим штампом глубиной 2D„.

*

- / * :

• * /? * \

1 о L-v а "J • ^-

Обработка данных по конечным осадкам под штампами различных диаметров позволила получить пропорциональную расчетную зависимость:

(3)

где 8 - конечная осадка, см; ц - погонная нагрузка, кГ/см; ао -коэффициент относительной сжимаемости, см2/кг.

При значительной неоднородности торфа в пределах активной зоны, а0 находился по известной формуле Н. А. Цытовича с заменой в ней Ьэ на Б:

|'=П

У

Я (4)

2Д.2 '

где А, -осадка ¿-го слоя торфяной залежи, см; 2 -заглубление штампа, см; я,- - коэффициент относительной сжимаемости /-го слоя, см2/кг.

По полученным данным произведен расчет (табл. 1) осадки торфяного основания под нагрузкой и обосновано применение схемы наземной прокладки промыслового трубопровода на болотах по характеристике торфа в активной зоне 2Б„.

При расчете трубопроводов, уложенных на торфяное основание, рассматриваемое в виде линейно-деформируемого (упругого) полупространства, необходимо знать коэффициент общей относительной поперечной деформации (коэффициент Пуассона) Цо, модуль деформации Е0 и коэффициент жесткости основания К.

По результатам исследований значение коэффициента |х0 для верховой залежи было принято р0=0,35, для низинной - ц0=О,29.

Результаты проведенных испытаний и полученная автором формула для определения величины ожидаемой осадки трубопровода (3) позволили определить коэффициент относительной сжимаемости ао, следовательно, коэффициент жесткости основания К (обратный ао) равный:

Таблица 1

Расчетные значения осадок по методике автора и другим методикам

S а 03 и СП Замеренные осадки, мм Вычисленные § Осадки, вычисленные по фор-ле СНиП 5 = У/>А,£, . Щ см. Я Осадки, вычисленные по предложенной фор-ле см. £

Диаметры трубопроводов Погонная нагру кГ/м по формуле Н.А. Цытовича 5 =А»ОоР, см. Относительн; ошибка, % Относительн; ошибка, % Отклонение,

426 197 70 133,7 47,6 41,4 41,0 78 10,2

275 91 138,6 34,4 48,1 47,2 88 3,3

287 86 169,7 43,4 41,4 56,9 88 8,3

530 343 114 171,4 33,6 47,5 58,2 108 5,2

387 121 172,5 29,9 56,0 53,7 122 0,8

620 458 113 202,4 44,2 52,8 53,3 101 10,6

523 128 203,7 37,2 63,2 50,6 139 7,9

720 1117 200 635,0 68,5 115,4 42,3 211 5,2

Используя выражения (1) и (5), получили формулу для определения коэффициента жесткости основания в зависимости от диаметра штампа:

Установлено, что коэффициент жесткости возрастает с увеличением диаметра, а коэффициент формы со,, уменьшается.

Проведенная статистическая и регрессионная обработка данных по исследованию прочностных и деформационных характеристик торфов Западной Сибири штампами и сдвигомерами в полевых условиях, показывает, что результаты сдвиговых испытаний могут быть непосредственно использованы при вычислении модуля общей деформации по эмпирической зависимости вида:

Е0=Кг, (8)

где К - коэффициент пропорциональности, равный 2,57; т -средневзвешенное значение сопротивления торфа сдвигу по глубине активной зоны, МПа.

Полученные зависимости позволяют описать взаимодействие трубопровода с торфяным основанием при поперечных перемещениях для различного строения и свойств залежи по глубине.

С целью определения несущей способности торфа как засыпки и основания трубопровода, выявления основных закономерностей взаимодействия трубопровода с торфом при вертикальных перемещениях проведены эксперименты с обработкой их результатов:

•установлены теоретические основы определения величин вертикальных перемещений трубопроводов в торфяной засыпке и ее предельной удерживающей способности;

•на основе полученной зависимости для определения предельной удерживающей способности торфа предложена формула для расчета балластировки трубопровода в условиях болот.

Далее разработана методика расчета величины продольных перемещений трубопровода в торфяном грунте: экспериментально установлены значения предельных касательных напряжений по контакту системы «труба-грунт»; выполнена количественная оценка предельного усилия и коэффициента постели на сдвиг в продольном направлении и их зависимость от физико-механических свойств торфа; определена зависимость влияния глубины залегания, веса, времени засыпки трубы на величину сопротивления торфяного грунта продольному перемещению трубопровода.

Разработана классификация торфяных оснований, по условиям прокладки использующая результаты экспериментов, которые позволяют развить и уточнить классификацию описанную в разделе 1. В основу классификации торфяных оснований для прокладки трубопроводов положена возможность использования торфа как естественного основания под трубопроводы различных диаметров с учетом стратиграфических особенностей строения залежи и надежности работы этого основания в процессе эксплуатации.

В формулу расчета осадки торфяной залежи под трубопроводом введен модуль общей деформации основания Ео. Поэтому в основу классификации положено численное значение Ео и величина сопротивления сдвигу т, которая по методике автора определяется послойно как средневзвешенное значение. Комплексные исследования торфяных грунтов, слагающих болота Западной Сибири, установили, что граничные условия, до которых торф можно

использовать как несущее основание под трубопровод, характеризуются следующими показателями: модулем общей деформации Е0 (не менее 0,08 кГ/см2); сопротивлением сдвигу т (не менее 0,04 кГ/см2).

В результате обобщения проведенных исследований предложена

классификация торфяных грунтов, представленная в табл. 2.

Таблица 2

Классификация торфяных грунтов по условиям прокладки трубопровода

^ип торфяного основанш го условиям прокладки трубопровода Категория участка трубопровода Характеристика условий прокладки Основные механические показатели торфяного грунта

модуль общей деформац ии Е0, кГс/см2 предельное сопротив ление т, кГс/см2

1 2 3 4 5

А IV Болота, до минерального дна целиком заполненные плотным торфом. Торфяной грунт является надежным основанием для трубопровода >0,4 >0,1

Б III Болота, до минерального дна целиком заполненные торфом устойчивой консистенции. Болота с водными прослойками и мощностью торфяных пластов между ними более двух диаметров трубопровода. Торф можно использовать как несущее основание для трубопровода. 0,08т0,4 0,04-Ю, 1

В II Болота, до минерального дна, заполненные хорошо разложившимся торфом или водой с органическими остатками. Болота с водными прослойками и толщиной торфа между ними менее двух диаметров трубопровода. Торф нельзя использовать как основание для трубопровода <0,08 <0,04

Дополнительно автором предложены конструктивные решения по прокладке трубопроводов на болотах и уточнена классификация болот по проходимости строительной техники.

В четвертом разделе представлена разработка новых способов балластировки и закрепления трубопроводов от всплытия.

С целью выявления механизмов работы геотекстильного материала в балластирующих устройствах на заторфованых грунтах и поиска путей

повышения их несущей способности выполнен комплекс исследований, включивший: лабораторные и полевые испытания; разработку теоретических основ для создания математических моделей; строительство опытных участков протяженностью более 20 км. По результатам опытов проведена оценка запаса удерживающей способности торфяной засыпки с нетканым синтетическим материалом при всплытии труб. Результаты расчета представлены в табл. 3.

Исследования показали, что для закрепления трубопроводов на проектных отметках могут быть использованы артиллеристские орудия и выстреливаемые анкеры. Приведены разработанные конструкции установок погружения на основе различных орудий, а также разработаны типы выстреливаемых анкеров и технология их погружения.

Таблица 3

Результаты расчета удерживающей способности торфяной засыпки

с выстилкой НСМ

Сечение трубы Б„х 5, мм Плавучесть трубы, кГс/м Удерживающая способность торфяной засыпки с НСМ, кГс/м Запас удерживающей способности, кГс/м

273x6 22,5 306,1 283,7

426x8 68,4 408,2 339,8

720x8 292,8 653,0 360,2

1020x8 671,4 918,4 246,9

Задача исследования по прониканию выстреливаемых анкеров в грунт сводилась к определению: глубины погружения; величины заряда; массы тела; площади его поперечного сечения; угла заострения лобовой части проникающего тела; скорости погружения и сопротивления грунта (рис. 6).

85 Ю55 125 %5 С,см2

г

О 5 V 20 30 Ю 50 60 70 ВО О 36(560 90

Рис. 6. График зависимости глубины погружения анкера (функции Г) от: а - массы заряда; б - площади лобового сопротивления; в - массы анкера; г - угла заострения лобовой части анкера

На основании экспериментальных данных была получена эмпирическая зависимость для определения глубины проникания выстреливаемых анкеров в грунт:

Нг

= 0,69

(9)

где V - скорость тела в момент соударения с грунтом, м/с; О - масса проникающего тела, кг.

у_ 135,25-

(10)

Р - площадь лобового сопротивления, см2; а - угол раствора головной части цилиндрического тела, град.; М.тр - масса заряда, кг.

Точность расчета по формуле (9) составляет 10-15%. Эта формула может быть использована только при определении глубины проникания анкера в мелких песках. Для расчетов в грунтах других типов рекомендуется следующая формула:

И пг =0,14 6 (11)

УС

где / - суммарный коэффициент сопротивления грунта прониканию, значения которого экспериментально определены автором.

Зная глубину поникания выстреливаемого анкера в грунт проведены натурные эксперименты по определению зависимости несущей способности анкера от глубины его погружения результаты которых приведены в табл. 4.

Таблица 4

Экспериментальные данные по определению несущей способности выстреливаемых анкеров

Масса, кг Глубина погружения, м Критическая несущая способность

Экспериментальная Расчетная

1 2 3 4

Цилиндрические

30 2,20 1140 1180

30 2,00 1250 1180

30 1,90 700 1180

30 2,10 1000 1180

45 2,46 1290 1272

45 2,50 1850 1272

45 2,50 950 1272

45 3,00 1200 1282

Двухлопастные

41,0 2,00 5400 4600

41,0 2,10 4300 4600

41,0 1,80 3000 4570

41,0 2,05 4800 4600

41,0 2,27 5400 4700

41,0 2,17 4800 4650

41,0 2,00 4872 4600

37,4 1,80 3900 4570

50,0 2,10 3400 4600

Таким образом установлена несущая способность выстреливаемого анкера авторской конструкции, зная которую, можно рассчитать параметры закрепления трубопровода на проектных отметках.

Наряду с выстреливаемым анкером разработана конструкция взрывного анкера рис. 7, проведены эксперименты, установлены аналитические

зависимости по определению несущей способности анкера от массы заряда, необходимой для раскрытия лопастей анкера взрывом:

С = кхБ\ (12)

где С - масса заряда, кг; к - численный коэффициент, зависящий от свойств грунта (выведен автором); В - диаметр раскрытия опорного устройства, м.

Взрывные анкеры необходимо забивать на глубину, при которой центр заряда находится на глубине Н, м:

Я = 2^/С, (13)

1

Рис. 7. Схема анкера принципиальная: а - исходное положение; б - анкер в рабочем положении: 1 - трубчатый корпус; 2 - тяги; 3 - оттяжки; 4 - закрылок створки; 5 - створка; 6 - стержни пластического шарнира; 7 - упор; 8 - забивка; 9 - заряд; 10 - прокладка

Эксперименты показали несущую способность анкеров до 40 тс.

В пятом разделе приведены: новые конструктивные решения по прокладке трубопроводов на торфяных грунтах; натурные эксперименты обуславливающие возможность использования торфа в качестве несущего основания трубопровода; разработаны теоретические основы и методика расчета нефтепромысловых трубопроводов с использованием торфа в качестве несущего основания (рис. 8).

В результате изучения прочностных свойств поверхностного растительного слоя, а также сплавины (плавающего растительного слоя) был предложен и изучен способ открытой прокладки промысловых трубопроводов на болотах. Исследовано взаимодействие промысловых трубопроводов с растительным покровом при продольных и поперечных перемещениях и установлено, что предельные сопротивления растительного покрова продольным и поперечным перемещениям труб зависят только от вертикальной погонной нагрузки.

I II III IV ?

Рис. 8. Расчетная схема трубопровода, проложенного на неоднородном торфяном основании: Кь Кг, К3, К* - соответственно коэффициенты жесткости торфяного основания, на участках длиной 1ь 12,13,14.

Особую сложность представляют участки болот и внутриболотных озер, подстилаемых слабым торфом. Для таких участков на основании опыта проектирования и строительства трубопроводов, а также анализа специфики болот Западной Сибири были разработаны специальные способы прокладки и методики их расчета: самопогружением с замерзшей поверхности болота или озера на дно, или с частичным опиранием на него; с фиксацией положения на проектных отметках с помощью поплавковых или свайных опор с подвижным ригелем.

Результаты исследований по перемещению плети трубопровода с помощью реактивных двигателей показали возможность применения данного способа при аварийно-восстановительных работах в летнее время на участках промысловых трубопроводов, проходящих по болотам и для этого способа получены функциональные зависимости.

Разработана методика расчета подъема трубопровода при проведении ремонтных работ без вскрытия траншеи (табл. 5, рис. 9) в условиях сплошной заболоченности территории, когда минимизация времени остановки аварийного трубопровода играет первостепенное значение.

траншеи: Р - усилие подъема, кГс; Ь - высота подъема, м; q - поперечная нагрузка от веса трубы, кГс

Таблица 5

Технологические параметры подъема трубопроводов

Диаметр и толщина стенки 0x5, м Длина поднимаемого участка Ь, м Расстояние между точками приложения Сил Ьо, М Усилие подъема Р, кГс Максимальное напряжение изгиба а, кГс/см2

114x5 26,00 7,80 1870 990

159x6 32,50 9,70 330 650

219x7 40,25 12,00 5630 609

273x8 46,00 14,00 8100 480

325x8 52,50 15,75 11100 431

426x8 58,30 17,50 16145 615

Исследования установили, что напряжения при подъеме нефтепроводов не превышают допустимых.

Раздел шестой посвящен экспериментальным исследованиям условий работы трубопроводов на ММГ, где экспериментально исследованы осадки наземных и подземных трубопроводов на примере горячих цилиндрических штампов (рис. 10, 11) и установлены их закономерности.

Рис. 10. Общий вид Рис. 11. Общий вид

экспериментальной установки экспериментальной установки

(установка штампа на растительный (установка штампа в шурф)

слой)

Предложена методика расчета тепловой и механической осадки трубопровода на ММГ в виде:

Бт = АН + акр, (14)

где А-коэффициент оттаивания грунта, характеризующий осадку трубопровода под действием собственного веса; а - коэффициент относительного уплотнения, см2/кГс; Ь - толщина оттаивающего слоя грунта, см; р - давление в середине оттаивающего слоя, кГс/см2. Результаты расчетов приведены в табл. 6.

Таблица 6

Сравнение действительных тепловых осадок штампов с расчётными

Диаметр штампа, мм Толщина оттаявшего слоя грунта Ьотт, см Тепловая осадка штампа Бт, см Осадка по формуле (13)

таблич. коэф-ты А=0,02 А=0,03 А=0,12 А=0,20 . Же —0.16 А =- 0.84

159 26,5 3,955 0,713 5,330 3,710

" 54,0 7,950 1,454 8,426 7,560

219 31,0 12,810 0,828 6,060 4,340

325 48,0 6,820 1,494 8,301 8,720

" 73,0 4,735 2,281 12,647 10,220

426 50,0 4,100 1,388 8,720 7,000

68,0 7,790 1,498 9,084 9,520

Для песчаных грунтов коэффициент оттаивания предлагается определить по формуле автора:

„ ]Ус-0,22

На натурных моделях исследованы продольные и поперечные перемещения трубопроводов в ММГ, установлены их закономерности, определено тепловое влияние трубопроводов на участки сложенные ММГ (табл. 7, 8, рис. 12,).

Таблица 7

Напряжение изгиба (в МПа) в зависимости от координаты точек (в м)

Коо рди-ната Год 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170

>я СП -18,7 чэ сч 24,0 -108,6 136,2 -121,8 76,7 176,5 -142,2 -59,5 -27,5 -48,6 38,5 126,3

«5 ■А -22,8 см" СП и-7 -43,2 23,2 14,6 84,6 -28,8 -81,4 -31,8 17,6 27,8 26,7

« -12,6 о\ ■ЧГ Оч СП 14,9 -39,6 сч оС 16,7 79,9 -22,3 -82,6 -37,5 20,3 28,4 11,8

Рис. 12. Изменение высотного положения нефтепровода диаметром

159 мм на опытном участке: 1 — место термопоперечника; 2 — верх трубы на 1-й год наблюдений; 3 — верх трубы на 3-й год наблюдений; 4 — верх трубы на 5-й год наблюдений; 5 — верх трубы на 7-й год наблюдений; 6 — граница многолетнемерзлого грунта (ММГ) на 1-й год наблюдений. Получена модель взаимодействия труб с мерзлыми и оттаивающими

грунтами «труба - оттаивающий грунт», с учетом влияния на нее различных

действующих факторов.

Таблица 8

Изменение высотного положения нефтепровода на опытном участке

Расстояние, м 0 о о сч о со о о т 8 о о 00 о о* о о о о гч о со о о •л о 40 о о 00 о ОЧ о о сч

т*-00 оС сч со оч со о и-) <л И-) СЧ ^ 00 СО о цо сч о сч оо сч сч СО о сч Оч г-чо •ч- Оч со со со Оч ЧО Оч

3 и я Й 1 о\ Г-; 00* о со ОЧ оч сч СО ** о ■о г- 1л ч ио ** оо о\ сч о оч о сч ЧО СП 10 ЧО СО 00 сч сч о СО

сЗ X О. <и И гч 00 оС и-) сч о г^ т оч со >л ** о ^ чо СО оо СО СЧ ЧО "О сч сч •ч-о сч ЧО о\ ЧО ЧО 1Л ЧО со СО ио С^ со

о г 5 00 о" оо (Ч со оч СО НО со о\ со ■ч- г^ сч сч сч о со СО «л о сч оо Оч оо ЧО о ЧО СО 5 ОЧ VI

сь 00 ЧО г^ СЧ Талый грунт чо о сч сч 10 чо ■ч- Талый грунт г^ о СЧ чо Талый грунт

В процессе осадки нефтепровода на оттаивающих ММГ происходит выполаживание профиля нефтепровода и изменение напряжений изгиба в вертикальной плоскости.

Раздел седьмой посвящен разработке классификации ММГ и методик расчета трубопроводов, прокладываемых в условиях распространения мерзлых грунтов.

При разработке данной классификации рассмотрен случай неоднородного грунта в основании трубопровода. При этом категорию просадочности предлагается определять в следующем порядке: 1) рассчитывалась глубина ореола оттаивания ММГ; 2) определялась осадка каждого слоя грунта, составляющего инженерно-геологический разрез, в пределах ореола оттаивания; 3) определялась суммарная и относительная осадки всего массива грунта в пределах ореола оттаивания; 4) категория просадочности, принималась в зависимости от величины относительной осадки.

Категории промысловых трубопроводов и их участков в зависимости от назначения и методов прокладки предложено принимать согласно авторской классификации (табл. 9).

Таблица 9

Категории участков промысловых трубопроводов на ММГ

Категории участков

газопроводов нефтепроводов водоводов

Характеристика участков трубопроводов | Ü 1 l l IS l ! 'i ! i 1 >i ! 'i l i l jj

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

1. Участки на ММГ по

просадочносш

I категория III III III III Ш III III III III

II категория II (III) III III II N III II II III

III категория II II (III) III II и III II II III

Продолжение таблицы 9

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

IV категория ЦП) 1(11) II I I II I I II

V категория -(I) -(I) I - - I - - I

2. Трубопроводы, прокладыва-

емые совмещено с

нефтепромысловыми

автодорогами (НПАД), по

просадочности:

С НПАД IV, 1У-п и V категорий

на ММГ I категории III III - III III - III III -

С НПАД IV, 1У-п и V категорий

на ММГ Н-Ш категории II II - II II - II II -

Тип ММГ по условиям прокладки и рекомендуемые конструктивные решения определялись по классификации ММГ, представленной в табл. 10.

Таблица 10

Классификация ММГ для прокладки промысловых трубопроводов

Тип ММГ по условиям прокладки промысловых трубопроводов Неравномерность тепловой осадки ММГ и трубопровода в переходной зоне Конструктивные решения прокладки

А до 10см Обычная подземная и наземная

в до 20см Подземная с теплоизоляцией на переходных зонах; с охлаждением продукта; или наземная в насыпи из привозного грунта с созданием теплоизолирущего слоя грунта, а так же с теплоизоляцией трубопровода, совмещенная с автодорогой

С до 40см Подземная, наземная и совмещенная с автодорогой: -с охлаждением продукта -с охлаждением грунта в переходной зоне -со специальными, решениями для переходной зоны

Д >40см Надземная. Совмещенная с автодорогой со специальными решениями для переходной зоны;

Эта классификация позволила принять оптимальные решения при назначении категории участков трубопроводов, проходящих по неоднородным грунтам, в зависимости от строительных свойств ММГ.

Автором разработана методика определения НДС трубопровода на переходе через границу между различными мерзлыми грунтами рис. 13.

Разделили трубопровод на четыре участка: на первом участке (- о<><х<а) осадка трубопровода 5, < 5а; на втором (а< х< 0)- < 52 < 50; на третьем (о < * < Ь)~ 50 < 53 < 8Ь; на четвертом (Ь<х< 54 > .

На этих участках уравнение балки на упругом основании, учитывающее продольное сжимающее усилие приняло вид:

С./^А + Я^А + СВ-З,-,,; (15)

с1х ±х

+ = (16)

ах ах

+ (17)

с1х ¿X

Е.54=(?2 + С2.0.^, (18) йх ах

где - погонная нагрузка от веса трубопровода с продуктом и

грунта засыпки соответственно в «талой» и «мерзлой» зонах, кг; Е - модуль упругости металла трубы, МПа; / - осевой момент инерции поперечного сечения трубы, м4; Я - продольное усилие в трубопроводе от внутреннего давления и температурного перепада, положительное при сжатии, МПа.

Поверхность грунта

а

О

в

Талый или

непросадоч

грунт

Оттаявший

силънопросадочный

грунт

х

5

Рис. 13. Расчетная схема трубопровода по определению величины НДС на оттаивающих грунтах

Таким образом, для решения поставленной задачи была получена система из четырех дифференциальных уравнений четвертого порядка (15) -(18), описывающая балку на упругом основании с учетом продольного усилия. Решения каждого уравнения проводились на основании теории линейных дифференциальных уравнений. Провели их сшивку, используя граничные условия, которые записаны из условия равенства перемещений, углов поворота, изгибающих моментов и поперечной силы в местах сопряжения участков при условии, что на левой и правой границах (на бесконечности) трубопровод является свободными. Используя граничные условия, получили систему из 18 алгебраических уравнений. Четыре из 18 неизвестных коэффициентов равны нулю, следовательно, число уравнений в системе уменьшилось до 14. Эта система является замкнутой так как число граничных условий соответствует числу неизвестных. Однако два неизвестных параметра а и Ь, определяющих координаты сечений, где просадка трубопровода составляет соответственно 5„ и 5ь (рис. 13) входят в аргументы тригонометрических функций и показатели степени экспонент, делают рассматриваемую систему нелинейной. Исходная система уравнений решалась методом последовательных приближений путем подбора

параметров а и Ь. После определения всех неизвестных коэффициентов получили аналитическое решение, позволяющее: определить угол поворота; поперечную силу; изгибающий момент; напряжение от изгибающих моментов и перемещение в любом сечении трубопровода; построить графики; выявить наиболее опасные участки.

Кроме этого, установлены аналитические зависимости позволяющие определять температурные поля в ММГ и величину зоны оттаивания под трубопроводами при начальных условиях. В результате получена качественная и количественная картина изменения НДС трубопровода, проложенного на ММГ и распределение температурных полей грунта от влияния «горячего» трубопровода на мерзлый грунт.

Раздел восьмой посвящен разработке методик расчета трубопроводов на болотах и ММГ на основе экспериментальных исследований автора.

Автором разработана: уточненная методика расчета НДС трубопровода на торфяном основании; методика сглаживания ошибок измерений высотного положения оси трубопровода при определении его напряженного состояния методом сглаживающих сплайнов; методика расчета напряженного состояния трубопровода при поперечных перемещениях по его высотным отметкам методом конечных элементов; методика расчета НДС трубопровода на неоднородных ММГ, которая представлена в работе в виде блок-схемы.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

1. Разработана и установлена классификация ММГ которая позволяет принимать оптимальные решения при назначении категории участков трубопроводов, проходящих по неоднородным просадочным фунтам, в зависимости от строительных свойств грунта.

2. Разработана и установлена классификация болот, позволяющая принимать оптимальные решения при выборе способа прокладки трубопровода, в основу которой положена возможность использования торфа как естественного основания трубопровода с учетом стратиграфических особенностей строения залежи.

3. Установлены функциональные зависимости для определения физико-механических характеристик торфяных и многолетнемерзлых грунтов при взаимодействии их с трубопроводом и разработаны: методика расчета фактической осадки трубопровода на ММГ; модель взаимодействия «труба -оттаивающий грунт», с учетом влияния на эту систему различных действующих факторов; методика расчета взаимодействия трубопроводов с использованием торфа в качестве несущего основания. Установлены функциональные зависимости: для определения конечной осадки торфяного основания под нагрузкой в процессе эксплуатации трубопровода; для определения величины коэффициента жесткости основания в зависимости от диаметра штампа для моделей с одним и двумя коэффициентами постели.

4. Разработаны и установлены теоретические основы и получены функциональные зависимости для определения величины: силового взаимодействия трубопровода с торфяным грунтом и ММГ при продольных и поперечных перемещениях трубы; несущей способности анкеров; балластирующей способности грунтовой засыпки с геотекстильным материалом. Предложен подход использования торфа в качестве несущего основания трубопровода, что позволит существенно снизить экономические затраты при проектировании и сооружении промысловых трубопроводов.

5. Разработаны и установлены теоретические основы и функциональные зависимости для: определения глубины проникновения выстреливаемого анкера в грунт; определения несущей способности гладкого цилиндрического выстреливаемого анкера. Разработана и применена на практике конструкция и технология закрепления трубопроводов выстреливаемыми анкерами. Для взрывного анкера разработаны расчетные методики: для определения параметров взрыва при его монтаже; для определения максимальной несущей способности. Предложена конструкция взрывного анкера. Разработана и опробована технология производства работ при его монтаже.

6. Установлена расчетная модель торфяного основания и разработаны методики: по корректированию ошибок в измерении высотного положения оси трубопровода при определении величины его напряженного состояния

методом сглаживающих сплайнов; оценки напряженно-деформированного состояния трубопровода в процессе его эксплуатации; расчета параметров подъема трубопровода при проведении ремонтных работ без вскрытия траншеи; определения изменения НДС трубопровода при переходе границы между различными типами грунтов.

7. Установлены теоретические основы на базе которых разработаны новые технологические схемы прокладки трубопроводов на болотах и ММГ, включенные в руководящие документы и масштабно использующиеся при разработке проектов по обустройству промыслов, применение которых обоснованно результатами экспериментальных исследований автора.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Соколов С.М. Проектирование, строительство и эксплуатация промысловых трубопроводов на болотах Среднего Приобья // Обз. инф. ВНИИОЭНГа. Сер. «Нефтепромысловое строительство». - М: 1978. - 73 с.

2. Соколов С.М. Применение установок выстреливания анкеров в нефтепромысловом строительств. /В.А. Гагин// РНТС. ВНИИОЭНГ. Нефтепромысловое строительство. -№9.-1979. -С. 4-6.

3. Соколов С.М. Взрывные анкеры для закрепления трубопроводов. /В.А. Гагин, И.В. Загрядский, Ю.Д. Кравчук, А.И. Брун, Л.П. Лобановский, Г.В. Ничевилов// РНТС. ВНИИОЭНГ. Нефтепромысловое строительство. -№6.-1981.-С. 11-13.

4. Соколов С.М. Применение гибких сплошных ковров при балластировке трубопроводов торфом. /Ю.П. Яблонский, Г.В. Ничевилов// НТИС. Сер. нефтепромысловое депо и транспорт нефти. - М.: ВНИИОЭНГ,-Вып. 8.-1984. -С. 34-35.

5. Соколов С.М. Определение зоны оттаивания под тепловыделяющими сооружениями при точной формулировке нижнего граничного условия. /Е.И. Ткаченко, Ю.С. Даниэлян // Нефтяное хозяйство.-№12.-2006. -С. 128-129.

6. Соколов С.М. Разработка и экспериментальное обоснование методики расчета осадки торфяного основания. // Известия вузов. Нефть и газ.-№3.-2008. -С.53-58.

7. Соколов С.М. Разработка классификации торфяных оснований для оптимизации процесса прокладки промысловых трубопроводов. // М.: Нефтяное хозяйство.-№4.-2008. -С.88-91.

8. Соколов С.М. Исследование сопротивления торфяного грунта засыпки вертикальным перемещениям трубопровода при применении геотекстильных материалов. // Нефтяное хозяйство.-№5.-2008. -С.78-79.

9. Соколов С.М. Разработка методики расчета подъема трубопровода при ремонтных работах без вскрытия траншеи. // Нефтяное хозяйство.-№6.-2008. -С. 116-117.

10. Соколов С.М. Многолетнемерзлые грунты в качестве основания промысловых трубопроводов. // Нефтяное хозяйство.-N"10.-2008. -С. 126-127.

11. A.c. 491760 СССР, Е 02 D 5/80. Анкерное устройство/ С.М. Соколов./ - 1903505/29-33; Заявлено 06.04.73; Опубл. 15.11.75. Бюл. 42.

12. A.c. 609019 СССР, F 16L 59/00. Способ прокладки трубопровода / С.М. Соколов, Г.А. Зайцева./ - 2341437/29-66; Заявлено 02.04.76; Опубл. 30.05.78. Бюл.

13. A.c. 861167 СССР, В 63В 21/40, E02D 5/80. Выстреливаемый анкер / С.М. Соколов, В.А. Гагин./ - 2499926/27-11; Заявлено 27.06.77; Опубл. 07.09.81. Бюл. 33.

14. A.c. 1013689 СССР, F 16L 1/02. Способ прокладки подземного трубопровода / С.М. Соколов, В.В. Бессараб./ - 3392098/29-08; Заявлено 05.02.82; Опубл. 23.04.83. Бюл. 15.

15. A.c. 1055939 СССР, F16L 1/04. Тяговая система для водной транспортировки заглушённой трубной плети / Я.М. Каган, С.М. Соколов и др./- 3324868/29-08; Заявлено 04.08.81; Опубл. 23.11.83. Бюл. 43.

16. A.c. 1634927 СССР, F16L 1/024. Способ подготовки и поперечного перемещения плети трубопровода / Г.В. Ничевилов, В.В. Бакшаев, С.М. Соколов./ - 4404735/29; Заявлено 11.01.88; Опубл. 15.03.91. Бюл. 10.

Подписано в печать 09.07.2009. Формат 60*90 '/16. Усл. псч. л. 2,37. Тираж 100 экз. Заказ 289.

Издательство государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Тюменский государственный нефтегазовый университет». 625000, г. Тюмень, ул. Володарского, 38.

Отдел оперативной полиграфии издательства. 625000, г. Тюмень, ул. Володарского, 38.

Содержание диссертации, доктора технических наук, Соколов, Сергей Михайлович

ВВЕДЕНИЕ

РАЗДЕЛ I. Анализ строительных свойств торфяных грунтов и способов прокладки промысловых трубопроводов в условиях болот

1.1. Строительные и инженерно-геологические свойства торфяных грунтов Западно-Сибирского региона

1.2. Методы определения строительных свойств торфяных оснований

1.3. Анализ классификации торфяных оснований по проходимости строительной техникой, предложенной «Гипроспецгазом» совместно с Ленинградским гидрологическим институтом

1.4. Анализ существующих способов прокладки и закрепления промысловых трубопроводов на болотах

1.4.1. Анализ известных способов балластировки трубопроводов при подземной прокладке на болотах

1.4.2. Авторские разработки по конструктивным решениям прокладки промысловых трубопроводов в условиях болот 40 ВЫВОДЫ ПО РАЗДЕЛУ I: 44 РАЗДЕЛ II. Анализ способов прокладки промысловых трубопроводов в условиях многолетиемерзлых грунтов Западно -Сибирского региона

2.1. Строительные свойства многолетиемерзлых грунтов ЗападноСибирского региона и их действующая классификация

2.2. Анализ конструктивных решений прокладки промысловых трубопроводов в условиях ММГ

2.2.1. Схемы подземной прокладки трубопроводов

2.2.2. Схемы наземной прокладки трубопроводов

2.2.3. Схемы надземной прокладки трубопроводов

2.2.4. Схемы прокладки трубопроводов с применением технологических насыпей

2.3. Закрепление трубопроводов от всплытия в условиях ММГ

ВЫВОДЫ ПО РАЗДЕЛУ II:

РАЗДЕЛ III. Разработка расчетных методик и классификации торфяных оснований

3.1. Разработка методики расчета осадки торфяной залежи под трубопроводом

3.1.1. Экспериментальные исследования определения осадки торфяного основания от трубопровода

3.1.2. Разработка методики расчета величины осадки трубопровода на торфяном основании

3.2. Разработка методики определения механических характеристик торфяного основания под трубопроводом на основе опытных данных

3.3. Разработка методики расчета параметров торфяной засыпки трубопровода при его поперечных перемещениях на основании экспериментальных исследований

3.4. Разработка методики определения предельных касательных напряжений по контакту «труба-грунт» при продольном перемещении трубопровода в торфяном грунте

3.5. Разработка классификации торфяных оснований для оптимизации процесса прокладки промысловых трубопроводов 115 ВЫВОДЫ ПО РАЗДЕЛУ III: 124 РАЗДЕЛ IV. Разработка прогрессивных способов балластировки и закрепления трубопроводов от всплытия

4.1. Балластировка трубопроводов торфяным грунтом засыпки

4.2. Разработка конструктивных решений закрепления трубопроводов с применением геотекстильных материалов

4.2.1. Опыт использования геотекстильных материалов для балластировки трубопроводов

4.2.2. Исследование сопротивления грунта засыпки вертикальным перемещениям трубопровода при применении геотекстильных материалов

4.2.3. Разработка конструкций и методов балластировки трубопровода на основе связи геотекстиля и грунта засыпки

4.3. Экспериментальное исследование по использованию выстреливаемых и взрывных анкеров в условиях болот, разработка их конструкции и методов расчета

4.3.1. Перспективы использования выстреливаемых и взрывных анкеров

4.3.2. Экспериментальное определение несущей способности выстреливаемых анкеров авторской конструкции

4.3.3. Экспериментальное исследование возможности применения 122мм орудия для закрепления трубопроводов выстреливаемыми анкерами

4.3.4. Экспериментальные исследования по определению параметров погружения выстреливаемых анкеров в грунт

4.3.5. Экспериментальные исследования параметров раскрытия поворотных лопастей выстреливаемого анкера

4.3.6. Разработка методики расчета массы заряда и технологии работ по его установке

ВЫВОДЫ ПО РАЗДЕЛУ IV:

РАЗДЕЛ V. Разработка новых конструктивных решений прокладки трубопроводов на торфяных грунтах

5.1. Разработка способа прокладки трубопровода с использованием торфа в качестве несущего основания

5.1.1. Экспериментальное исследование взаимодействия промысловых трубопроводов с растительным покровом при продольных и поперечных перемещениях

5.2. Разработка метода прокладки трубопровода самопогружением с замерзшей поверхности болота

5.2.1. Разработка метода фиксации трубопровода в проектном положении с помощью поплавковых опор

5.2.2. Опыт применения поплавковых опор для фиксации трубопровода в проектном положении

5.2.3. Разработка метода прокладки и расчета трубопровода с помощью свайных опор с подвижным ригелем

5.3. Прокладка трубопроводов на болотах с помощью реактивных двигателей

5.4. Укладка трубопровода взрывом

5.5. Разработка методики расчета подъема трубопровода при проведении ремонтных работ без вскрытия траншеи 222 ВЫВОДЫ ПО РАЗДЕЛУ V: 227 РАЗДЕЛ VI. Экспериментальное исследование условий работы трубопроводов на ММГ

6.1. Экспериментальное изучение работы промысловых трубопроводов на ММГ, определение значения осадки наземных и подземных трубопроводов при оттаивании

6.2. Изучение физико-механических свойств многолетнемерзлых грунтов по трассе трубопровода на Русском нефтяном месторождении

6.2.1. Инженерно-геологическая оценка пород, находящихся в пределах трассы трубопровода

6.2.2. Характеристика нестабильности физических свойств грунта и её влияние на работу трубопровода в процессе эксплуатации

6.3 Экспериментальные исследования продольного перемещения моделей труб в мерзлых и оттаивающих грунтах

6.4. Экспериментальные исследования взаимодействия модели трубопровода с грунтом засыпки в поперечном направлении в оттаивающих мерзлых грунтах

6.5. Исследование теплового влияния трубопроводов на участки, сложенные многолетнемерзлыми грунтами 263 ВЫВОДЫ ПО РАЗДЕЛУ VI: 269 РАЗДЕЛ VII. Разработка классификации ММГ и расчетных методик

7.1. Разработка классификации ММГ и категорийности участков нефтепромысловых трубопроводов

7.2. Разработка методики определения НДС трубопровода на переходе через границу между различными грунтами

7.3. Разработка методики определения температурного поля в грунте вокруг многониточных трубопроводных систем

7.4. Разработка методики расчета зоны оттаивания под тепловыделяющими сооружениями при точной формулировке нижнего граничного условия

ВЫВОДЫ ПО РАЗДЕЛУ VII:

РАЗДЕЛ XIII. Разработка методик расчета трубопроводов на болотах и ММГ на основе экспериментальных исследований автора

8.1. Разработка методики расчета величины напряженно-деформированного состояния трубопровода на торфяном основании

8.1.1. Методика определения пространственного положения трубопровода

8.1.2. Разработка численной реализации метода сглаживающих сплайнов

8.1.3. Разработка методики снижения уровня ошибок в измерении высотного положения оси трубопровода методом сглаживающих сплайнов

8.1.4. Определение напряженно-деформированного состояния трубопровода методом регуляризации Тихонова 316 8.2. Разработка методики расчета напряженного состояния трубопровода при поперечных перемещениях по его высотным отметкам методом конечных элементов (КЭ)

8.2.1. Исходные предпосылки, обозначения, постановка задачи и общая схема решения

8.2.2. Разработка методики по определению рационального объема исходной экспериментальной информации

8.2.3. Разработка методики расчета напряженно-деформированного состояния трубопровода на неоднородных ММГ 331 ВЫВОДЫ ПО РАЗДЕЛУ XIII: 335 Основные выводы по работе 336 Список использованной литературы: 338 ПРИЛОЖЕНИЯ:

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Теоретические основы новых методов сооружения нефтепромысловых трубопроводов в условиях Западной Сибири"

Актуальность проблемы. Западно-Сибирский регион является главной базой топливно-энергетического комплекса России, а ее ведущей отраслью является нефтегазовая промышленность. Более 70% общероссийского баланса углеводородного сырья страны поставляется с северных промыслов Тюменской области. Известно что территория области имеет общую площадь земель около 1,5 млн. км , из них 1 млн. км л многолетнемерзлые грунты (ММГ). Талые грунты занимают 530000 км . На этой территории 80% грунты: слабые; мелкие пылеватые пески; водонасыщенные; суглинки; супеси и глины текучей и пластической консистенции; заторфованные; заболоченные территории.

В связи с этим большое значение приобретают вопросы строительства промысловых сооружений в сложных природно-климатических и инженерно-геологических условиях. Известные методы строительства промысловых трубопроводов имеют ряд недостатков, один из которых -нарушение проектного положения трубопроводов, сооруженных в слабонесущих грунтах. По суммарным затратам на обустройство месторождений и обеспечения высоких темпов их освоения промысловые трубопроводы занимают значительную долю, рис. 1. 2 3 4

Рисунок 1. Затраты на комплексное обустройство месторождений 1 - нефтесборные трубопроводы; 2 - газосборные трубопроводы; 3 - водоводы; 4 - объекты обустройства (площадочные объекты, автомобильные дороги, объекты электроснабжения и т.д.).

Известные методы строительства промысловых трубопроводов имеют ряд недостатков, к которым относятся отсутствие гарантии на длительное сохранение проектного положения трубопроводов, сооруженных в слабонесущих грунтах. Для решения вопросов по обеспечению устойчивого положения трубопровода в проектно-строительном положении становятся актуальными вопросы исследования и опытно-конструкторские работы, ориентированные на стабилизацию положения трубопровода за счет применения различных схем прокладки, совершенствования конструкций балластирующих грузов, прогнозирования осадки основания, анкерных устройств и т.д. Структура затрат по этим видам работ при строительстве промысловых трубопроводов представлена на рис.2.

3,9%

И I ■ 2 3 4

Рисунок 2. Структура затрат по видам работ и материалам при строительстве трубопроводов:

1 - стоимость черной трубы с заводской изоляцией; 2 — прочие работы по укладке трубопровода (земляные работы, сварка, укладка в траншею, испытание, переходы через естественные и искусственные препятствия); 3 - устройство балластировки; 4 - устройство конструктивных узлов и задвижек.

Проблемы строительства промысловых трубопроводов представлены на рис. 3.

Рисунок 3. Проблемные вопросы прокладки промысловых трубопроводов

Все это послужило основанием для разработки новых технологических решений при проектировании и выборе наиболее эффективных способов прокладки и балластировки трубопроводов на болотах и ММГ с целью обеспечения их надежной работы. Институтом ОАО «Гипротюменнефтегаз», являющимся генеральным проектировщиком обустройства нефтяных месторождений Западной Сибири, при непосредственном и постоянном участии автора был проведен комплекс научно-исследовательских, опытно-экспериментальных и проектных работ по прокладке трубопроводов в условиях болот и на ММГ, которые в дальнейшем прошли длительную проверку в натурных условиях и нашли широкое применение при их проектировании и строительстве.

В связи с этим, актуальность диссертационной работы заключается в разработке теоретических основ новых методов сооружения нефтепромысловых трубопроводов, прокладываемых в условиях распространения ММГ и болот, основывающихся на масштабных экспериментальных исследованиях и статистической обработке полученной информации.

Целью работы является разработка теоретических основ новых методов проектирования и сооружения нефтепромысловых трубопроводов Западной Сибири и их экспериментальное обоснование.

Задачи исследований.

1. На базе теоретических и экспериментальных исследований работы трубопроводов в условиях болот и ММГ разработать классификацию слабых грунтов для выбора оптимального способа прокладки в условиях Западно -Сибирского региона, а именно: с максимальным использованием несущей способности ММГ и торфяных грунтов.

2. Разработать теоретические основы для создания и внедрения новых способов прокладки в условиях рассматриваемой местности: самопогружением трубопроводов с оттаивающей поверхности при фиксации их на проектных отметках поплавковыми или свайными опорами с подвижным ригелем; с прогнозированием величины осадки и изменения величины напряженно-деформированного состояния (НДС) трубопровода в переходной зоне от мерзлого к оттаивающему грунту; открыто по поверхности или в теплоизолирующем конверте с компенсирующими участками; с использованием конверсионных технологий (выстреливаемых и взрывных анкеров); реактивных твердотопливных двигателей для локального перемещения трубопроводов по строительной трассе.

3. Определить эффективность работы грунтовой засыпки трубопровода при: закреплении мелкозаглубленными анкерными устройствами; усилении несущей способности грунтовой засыпки геотекстильным материалом; использовании анкерных устройств из гибких лент.

4. Разработать теоретические основы для математического моделирования: взаимодействия трубопровода с анкерами; взаимодействия трубопровода с грунтовой засыпкой в геотекстильной оболочке, размещенной в торфяных и многолетнемерзлых грунтах.

5. Определить расчетную модель торфяного основания трубопровода по результатам полевых и лабораторных испытаний.

6. Разработать теоретические основы для: расчета удерживающей способности выстреливаемых и взрывных анкеров; расчета удерживающей способности торфяной засыпки трубопровода.

Объектами исследования являются промысловые нефтепроводы, эксплуатируемые в условиях торфяных грунтов и ММГ.

Методика исследования. Поставленные задачи решались теоретически и экспериментально.

При проведении теоретических исследований использованы методы математического и регрессионного анализа, строительной механики и сопротивления материалов, механики грунтов, теории надежности, теории принятия решений, теории вероятности, механики разрушения, а также прикладные исследования по проектированию, строительству, эксплуатации и ремонту систем трубопроводного транспорта.

Исследования взаимодействия промысловых нефтепроводов с грунтами проводились в лабораторных и полевых условиях. Обработка опытных данных проводилась статистическими и регрессионными методами с использованием цифровой техники.

Научная новизна диссертационной работы.

1. Разработана классификация ММГ дополненная признаками характеризующими: неоднородность ММГ по «просадочности» и длине трубопровода; строительными свойствами в мерзлом и в оттаявшем состоянии, позволяющая принять оптимальное решение при выборе способа прокладки трубопровода.

2. Разработана классификация болот, имеющих сложное стратиграфическое строение залежи по глубине, позволяющая принять оптимальное решение при выборе способа прокладки трубопровода.

3. Получены функциональные зависимости для определения величины: силового взаимодействия трубопровода с торфяным грунтом и ММГ при продольных и поперечных перемещениях трубы; несущей способности анкеров; балластирующей способности грунтовой засыпки с геотекстильным материалом.

4. Установлены функциональные зависимости для определения физико-механических характеристик торфяных и многолетнемерзлых грунтов при их взаимодействии с трубопроводом: разработана методика расчета тепловой и механической осадки трубопровода на ММГ; разработана модель взаимодействия «труба - оттаивающий грунт», с учетом влияния на эту систему различных силовых воздействий; установлена функциональная зависимость для определения конечной осадки торфяного основания под ч нагрузкой в процессе эксплуатации трубопровода; установлена функциональная зависимость для определения величины коэффициента жесткости основания в зависимости от диаметра штампа для моделей с одним и двумя коэффициентами постели; разработана методика расчета нефтепромысловых трубопроводов с использованием торфа в качестве несущего основания.

5. Разработаны теоретические основы для создания и внедрения новых технологических схем прокладки трубопроводов на болотах и ММГ.

6. Разработаны теоретические основы для применения выстреливаемых и взрывных анкеров, получены функциональные зависимости для математического описания работы системы «анкер - трубопровод» и «анкер - грунт».

Практическая ценность работы и реализация результатов исследований. Разработанные теоретические положения, методики расчета и проведенные опытно-промышленные исследования по новым способам прокладки и закрепления на проектных отметках в слабонесущих и оттаивающих грунтах промысловых трубопроводов используются в проектных институтах при проектировании и обустройстве нефтяных месторождений Западной Сибири:

Авторские разработки внедрены в проекты обустройства Самотлорского, Федоровского, Приразломного, Мало-Балыкского,

Муравленковского, Суторминского, Сугмутского, Харампурского, Восточно-Таркасалинского, Приобского и других нефтяных месторождений.

Практические результаты, полученные в диссертационной работе, вошли в 13 нормативных документов, где наиболее значимые: Рекомендации по изысканиям и проектированию нефтепромысловых трубопроводов на болотах Западной Сибири. ВР-05-76 - 1976 г.; Справочные материалы по прочностному расчету промысловых трубопроводов в районах распространения вечномерзлых грунтов. СМ-48-79 - 1979 г.; Определение напряженного состояния трубопровода по его пространственному положению. Методики и программы. СТП 57.00.013-83 - 1983 г.; Проектирование промысловых трубопроводов, совмещенных с автодорогами в условиях вечномерзлых грунтов. СТП 51.101-85 - 1985 г.; Проектирование промысловых стальных трубопроводов. ВСН 51-3-85/2.38-85. Мингазпром, Миннефтепром - 1986 г.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались на научно-технических конференциях и совещаниях: II Всесоюзная научно-техническая конференция «Трубопроводный транспорт нефти и газа» (Уфа, 1982 г.); II Зональная научно-техническая конференция Минвуза РСФСР «Нефть и газ Западной Сибири» (Тюмень, 1983 г.); Научно-практическая конференция «Инженерно-геологические изыскания в области вечной мерзлоты» (Благовещенск, 1986 г.); Всероссийская научно-практическая конференция «Тюменская нефть-вчера и сегодня» (Тюмень, 1997 г.); Международный семинар Европейской комиссии по программе ТЕРМИ «Повышение надежности нефтесборных сетей» (Нижневартовск, 1999 г.); II Научно-практическая конференция и IV всероссийская научно-практическая конференция «Окружающая среда» (Тюмень: соответственно 1999 и 2001 гг.); Всероссийское совещание «Повышение надежности эксплуатации трубопроводных систем и насосно-компрессорных труб» (Нижневартовск, 2001 г.); Международная конференция «Криогенные ресурсы полярных и горных регионов. Состояние и перспективы инженерного мерзлотоведения» (Тюмень, 2008 г).

За предложение, исследование и внедрение в производство ряда решений по сооружению промысловых трубопроводов автор награжден медалями ВДНХ: серебряной - 1980 г., золотой - 1981 г.

Отдельные результаты работы обсуждались на семинарах ведущих специалистов в Тюменском проектном институте нефтяной и газовой промышленности (ОАО Гипротюменнефтегазе), Уфимском государственном нефтяном техническом университете, Тюменском государственном нефтегазовом университете на межкафедральных семинарах (2008, 2009 гг.).

Публикации. Опубликовано 79 печатных работ, в том числе 4 научно-технических обзора, получено 45 изобретений, в журналах рекомендованных ВАК России 15 статей.

Структура и объем работы. Диссертационная работа изложена на 357 стр. машинописного текста состоит из введения, обзорной части, 8 глав, 114 рисунков, 68 таблиц, 22 приложений, основных результатов и выводов, списка литературы из 163 наименований.

Заключение Диссертация по теме "Строительство и эксплуатация нефтегазоводов, баз и хранилищ", Соколов, Сергей Михайлович

ВЫВОДЫ ПО РАЗДЕЛУ XIII:

1. Разработана уточненная методика расчета напряженно-деформированного состояния трубопровода на торфяном основании.

2. Разработана методика сглаживания ошибок измерений высотного положения оси трубопровода при определении его напряженного состояния методом сглаживающих сплайнов.

3. Разработана методика расчета напряженного состояния трубопровода при поперечных перемещениях по его высотным отметкам методом конечных элементов.

4. Разработана методика расчета напряженно-деформированного состояния трубопровода на неоднородных ММГ.

ОАО «ТЮМЕНСКИЙ ПРОЕКТНЫЙ И НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ НЕФТЯНОЙ И ГАЗОВОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ ИМ. В.И. МУРАВЛЕНКО»

На правах рукописи

СОКОЛОВ СЕРГЕЙ МИХАЙЛОВИЧ

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ НОВЫХ МЕТОДОВ СООРУЖЕНИЯ НЕФТЕПРОМЫСЛОВЫХ ТРУБОПРОВОДОВ В УСЛОВИЯХ

ЗАПАДНОЙ СИБИРИ

Специальность 25.00.19 - Строительство и эксплуатация нефтегазопроводов, баз и хранилищ tUi

ДИССЕРТАЦИЯ на соискание ученой степени доктора технических наук

Тюмень 2009