WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     || 2 | 3 |

На правах рукописи

Султангареев Ринат Халафович

ОБЕСПЕЧЕНИЕ РАБОТОСПОСОБНОСТИ ГАЗОПРОВОДОВ

В ЗОНАХ ГЕОДИНАМИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТИ

Специальность 25.00.19 – Строительство и эксплуатация

нефтегазопроводов, баз и хранилищ

Автореферат

диссертации на соискание

ученой степени кандидата технических наук

Уфа – 2009

Работа выполнена в ООО «Газпром трансгаз Чайковский» ОАО «Газпром» и на кафедре «Транспорт и хранение нефти и газа» Уфимского государственного нефтяного технического университета.

Научный руководитель кандидат технических наук, доцент

Коробков Геннадий Евгеньевич.

Официальные оппоненты: доктор технических наук, доцент

Мустафин Фаниль Мухаметович;

кандидат технических наук

Аскаров Роберт Марагимович.

Ведущая организация ГУП «Институт проблем транспорта

энергоресурсов» (ИПТЭР).

Защита состоится « 22 » мая 2009 года в 15-30 на заседании совета по защите докторских и кандидатских диссертаций Д 212.289.04 при Уфимском государственном нефтяном техническом университете по адресу:450062, Республика Башкортостан, г. Уфа, ул. Космонавтов, 1.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Уфимского государственного нефтяного технического университета.

Автореферат разослан « 22 » апреля 2009 года

Ученый секретарь совета Ямалиев В.У.

Актуальность проблемы

Несмотря на реализацию целого ряда научно-технических отраслевых программ, уровень аварийности на линейной части магистральных газопроводов (ЛЧ МГ) ОАО «Газпром» существенно не снижается. Одна из главных причин этого – постоянно увеличивающиеся сроки их эксплуатации. В последнее время во внимание стал приниматься геодинамический аспект, обусловленный подвижками грунтов природного и климатического характера, а также резким усилением техногенной нагрузки на недра.

Отмеченное выше характерно и для газотранспортной системы ООО «Газпром трансгаз Чайковский», расположенной на территории Западно-Уральского региона, где одной из главных тенденций последних лет является устойчивое возрастание количества выявляемых дефектов и аварий. Анализ связи расположения дефектов и аварий с их концентрацией на отдельных участках трассы подтверждает необходимость изучения этих общих закономерностей.

Для повышения долговечности ЛЧ МГ эксплуатирующие организации уделяют внимание в основном вопросам диагностики и контроля состояния только самой трубы, в отрыве от учета влияния геологической среды, в которой находятся трубопроводы. Идентификация опасных зон не только по деформациям трубопровода и произошедшим авариям, но и по геодинамическим признакам позволит эффективно и своевременно выявлять зоны риска на стадиях проектирования, эксплуатации трубопроводов и продлевать ресурс их работоспособности и промышленной безопасности.

Проблема своевременного обнаружения потенциально опасных участков, возникновение и развитие которых обусловлено влиянием геодинамических зон (ГЗ), разработка технологий защитных мероприятий, учитывающих влияние геодинамических факторов, являются важными для отечественной газотранспортной системы.

Вышесказанное предопределяет актуальность темы диссертации.

Целью работы является выявление потенциально опасных участков газопроводов в зонах геодинамической активности и разработка системы защитных мероприятий.

В соответствии с поставленной целью в диссертационной работе были решены следующие задачи:

  1. оценка влияния на уровень аварийности газопроводов особенностей региональной геодинамики и тектоники;
  2. разработка метода выявления и прогнозирования потенциально опасных участков на газопроводах по результатам комплексной интерпретации данных различных методик изучения геодинамических зон;
  3. создание геодинамического полигона на трассе действующих газопроводов для отработки методов исследования взаимодействия подземного газопровода с окружающей средой;
  4. разработка системы мероприятий по обеспечению работоспособности газопроводов в зонах геодинамической активности.

Научная новизна результатов

Впервые разработан и предложен комплексный метод выявления потенциально опасных участков трубопроводов в зонах геодинамической активности поэтапной обработкой данных аэрокосмогеологического, эниологического и микросейсмического обследования трасс газопроводов.

Разработана и обоснована новая классификация сложных инженерно-геологических условий эксплуатации газопроводов с учётом проявления форм геодинамической активности.

Выявлена способность слабых вибраций (с амплитудой 10 – 100 мкм/с в диапазоне частот 10 - 40 Гц) в системе «грунт-труба» повышать уровень технологических вибраций, негативно влияющих на техническое состояние газопровода.

Разработан и обоснован новый критерий (ширина геодинамической зоны), позволяющий эффективно выполнять мероприятия по обеспечению работоспособности линейной части магистральных газопроводов в зонах геодинамической активности.

Практическая значимость работы

Результаты научных разработок были использованы: для определения очерёдности проведения диагностики трубопроводов внутритрубными дефектоскопами; обследования газопроводов, где невозможно применить внутритрубную диагностику (ВТД); определения (уточнения) границ ремонта участков при капитальном ремонте; определения приоритетности ремонта участков при переизоляции газопроводов; разработки мероприятий по защите газопроводов на оползневом склоне р. Камы.

Результаты выполненных автором и при его участии исследований вошли в «Методику эниологической съёмки по выявлению и картированию на магистральных газопроводах потенциально аварийно-опасных участков, обусловленных геодинамическими процессами» и «Методику проведения микросейсмических съемок для выделения аварийно-опасных участков на трассах газопроводов», утверждённых ООО «Газпром трансгаз Чайковский».

Апробация работы

Основные положения и результаты работы докладывались:

- на отраслевом совещании ОАО «Газпром» «Особенности проявления коррозионного растрескивания под напряжением (КРН) на магистральных газопроводах ОАО «Газпром». Методы диагностики, способы ремонта дефектов и пути предотвращения КРН» ­(Ухта, 2002);

- Международной научно-технической конференции «Трубопроводный транспорт – сегодня и завтра» (Уфа, 2002);

- 2-й Международной научно-технической конференции «Новосёловские чтения» (Уфа, 2004);

- Международной научной конференции «Гидрология и карстоведение» (Пермь, 2004);

- 2-й Международной конференции «Обслуживание и ремонт газонефтепроводов» (Дубаи, 2004);

- Международной научно-практической конференции «Перспективы развития геофизических методов в XXI веке» (Пермь, 2004);

- 15-й Международной деловой встрече «Диагностика-2005» (Сочи, 2005);

- Международной учебно-научно-практической конференции «Трубопроводный транспорт – 2005» (Уфа, 2005);

- конференции, посвящённой 45-летию филиала ООО ВНИИГАЗ - СеверНИПИгаз (Ухта, 2005);

- Международной учебно-научно-практической конференции «Трубопроводный транспорт – 2007» (Уфа, 2007).

Публикации

Основное содержание диссертации опубликовано в 13 печатных трудах.

Структура и объём диссертации

Диссертационная работа состоит из введения, четырёх глав, основных выводов и списка литературы. Работа изложена на 194 страницах машинописного текста, включает 52 рисунка, 13 таблиц. 8 приложений.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертационной работы, сформулированы цель, основные задачи исследований, отражены научная новизна и их практическая значимость.

В первой главе выполнен обзор научных публикаций, посвящённых проблеме обеспечения работоспособности магистральных трубопроводов, проложенных в активных геодинамических зонах. Проведен анализ аварий на ЛЧ МГ ООО «Газпром трансгаз Чайковский» с классификацией причин их возникновения, в том числе в зависимости от удалённости от компрессорных станций (КС) и расположения в географической зоне. Одной из главных сегодняшних тенденций представляется возрастание числа аварий. Их анализ в зависимости удаления от КС показывает, что группа аварий (60% от общего количества) находится в области малых удалений (до 15 км). Обнаружена пространственная избирательность возникновения подавляющей части аварий в пределах шести локальных участков.

Установлено влияние на аварийность ЛЧ МГ особенностей региональной тектоники и геодинамики Западного Урала, который характеризуется сложным тектоническим строением недр. Отдельные блоки земной коры находятся в процессе динамического взаимодействия и проявляются в различных формах, в том числе и в виде взаимных смещений блоков – от мгновенных (сейсмических) до медленных (криповых). Большая часть территории, по которой проложены газопроводы, отнесена к зонам 6- и 7-балльной сейсмичности (рисунок 1), а в отдельных зонах региона возможны проявления 8-балльных землетрясений.

Рисунок 1 – Фрагмент карты сейсмического районирования для исследуемой

территории газопроводов ООО «Газпром трансгаз Чайковский»

Кроме того, на территории Урала и Западной Сибири севернее 60-й параллели ежегодно происходит порядка 3000 землетрясений силой до 3-х баллов.

В последние 15 лет на территории Западного Урала отмечается резкое усиление геодинамических процессов, главной причиной которых является высокий уровень техногенной нагрузки на недра.

Совместный анализ данных по аварийности на газопроводах и карт сейсмического районирования показывает, что в 7- балльной зоне сейсмичности зафиксировано 14 аварий, тогда как в 6-балльной -15. Следовательно, высокие уровни потенциальной сейсмической опасности не означают обязательно высокий уровень аварийности ЛЧ МГ.

Анализ расположения аварий также не обнаруживает какой-либо их связи со структурой фундамента исследуемой территории. Аварии имели место как в пределах выступа фундамента, так и в его наиболее погруженной части - на территории Алмазного линейно–производственного управления магистральными газопроводами (ЛПУМГ). Эти выводы утвердили необходимость изучения влияния на ЛЧ МГ самых верхних этажей осадочных отложений, т.е. и на глубине заложения газопроводов.

Данные, указывающие на влияние геодинамики на работоспособность магистральных трубопроводов, представлены в теоретических и экспериментальных исследованиях Бенедик А.Л., Гусевой Н.В., Журило А.А., Касьяновой Н.А., Кочарян Г.Г, Лебедич С.П., Овсюченко Н.И., Рафикова С.К., Родионова В.Н., Рябоштан Ю.С., Селюкова Е.И., Ульмасовой Е.И., Харионовского В.В., Шаммазова А.М. и др. В них излагаются результаты исследований в основном для нефтепроводов без анализа и обобщения результатов различных методик по выявлению активных ГЗ. Существующее многообразие методов геодинамического районирования не обеспечивает ранжирования ГЗ по степени их современной активности. Необходим набор отработанных методик, позволяющих определять влияние активных геодинамических зон, пересекающих ЛЧ МГ, с определением их параметров на поверхности земли. Существующие нормы и правила не регламентируют учет геодинамических факторов риска при проектировании, строительстве и эксплуатации газопровода.

На основании анализа данных источников литературы и обобщения приведённого материала сделаны выводы по сложившемуся сегодня уровню исследований и сформулированы задачи исследования в диссертационной работе.

Во второй главе проанализированы методы, использованные на ЛЧ МГ для выявления геодинамических зон и их влияния на состояние трубопровода, и сопо-ставлены результаты применения. По результатам комплексных аэрокосмогеологических исследований (АКГИ) трассы определены неотектонические блоковые структуры и напряжённые участки осадочных отложений. На основании данных выполнен прогноз аварийно-опасных участков. Произведено структурное дешифрирование космических снимков среднего разрешения, мелко- и крупномасштабных аэрофотоснимков и структурно-геоморфологическое исследование для выявления сети прямолинейных линеаментов (узких протяженных систем изменения рельефа) и блоковых структур по трассе газопроводов.

Анализ результатов позволил предположить отражение линеаментами трещинно-разрывных деформаций осадочных отложений и взаимосвязь линеаментов с напряжёнными зонами земной коры и зонами повышенной трещиноватости и проницаемости в породах, известными как геодинамические зоны. В результате исследований нами было установлено, что по протяжённости линеаменты можно разделить на три группы: региональные - более 50 км; зональные - от 10 до 50 км; локальные - до 10 км.

В пределах исследуемой территории газопроводов определились несколько участков земной поверхности, заметно различающихся по интенсивности новейших движений. В полосе трассы ЛЧ МГ блоковые структуры, разграниченные на поверхности земли отрезками протяжённых линеаментов, могут быть подразделены на четыре группы: испытывающие слабое поднятие, умеренное поднятие, сильное поднятие и интенсивное вздымание (рисунок 2).

Аварийно-опасными участками являются зоны трещинно-разрывных нарушений на границах блоковых структур, узлы пересечения разнонаправленных нарушений, осложняющие неотектонические блоки, внутриблоковые участки сгущения сети нарушений. В местах с разряженной сетью линеаментов более аварийно-опасными следует считать участки на пересечениях с отдельными, более протяжёнными линеаментами регионального и зонального уровня. Предполагаемые аварийно-опасные участки ЛЧ МГ показаны на карте результатов АКГИ.

На рисунке 2 приведен участок трассы газопроводов, проходящих по площади с повышенной концентрацией прямолинейных линеаментов региональной, зональной и локальной протяженности, что обусловило повышенную неотектоническую активность. К такой зоне приурочены аварийные участки на трассе ЛЧ МГ, где произошли четыре аварии и обнаружены многочисленные дефекты труб. Участки характеризуются геодинамической активностью, и полученные результаты АКГИ позволяют предполагать, что отказы ЛЧ МГ в рассматриваемой зоне обусловлены геологическими причинами. Это подтвердилось наблюдениями на организованном здесь Кунгурском геодинамическом полигоне (ГП). В зоне выделено десять предпо-

Рисунок 2 – Карта газопроводов, пересекающих блоковые структуры

Pages:     || 2 | 3 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»