WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     |
|

На правах рукописи

ДЗЮБА Светлана Анатольевна ИНФОРМАЦИРННО- АНАЛИТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ГЕОТЕХНИЧЕСКОГО МОНИТОРИНГА И УПРАВЛЕНИЯ МАГИСТРАЛЬНОГО ГАЗОПРОВОДА «ЯМАЛ - ТОРЖОК» 05.13.01 – Системный анализ, управление и обработка информации (химическая технология) АВТОР ЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва 2006 г.

Работа выполнена на кафедре Информационных технологий Государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования "Московская государственная академия тонкой химической технологии им. М.В. Ломоносова" Научный руководитель- доктор технических наук, профессор Ярыгин Геннадий Андреевич Официальные оппоненты - доктор технических наук, профессор Кузин Рудольф Евгеньевич кандидат технических наук Лукьянов Олег Викторович Ведущая организация- Институт Проблем Нефти и Газа РАН

Защита состоится " 03 " " октября " 2006 года в 13.00 час. на заседании диссертационного совета Д 212.120.08 при Московской Государственной Академии тонкой химической технологии им. М.В.Ломоносова по адресу:

119571, г. Москва, пр. Вернадского, 86.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МИТХТ им.М.В.Ломоносова (119571, г. Москва, пр. Вернадского, 86).

Автореферат диссертации размещен на сайте www.mitht.ru.

Реферат разослан " 12 " июля 2006 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор технических наук Бурляева Е.В.

2

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Одним из важнейших проектов ОАО "Газпром", реализуемых в настоящее время, является «Программа комплексного промышленного освоения месторождений углеводородного сырья полуострова Ямал» и, в первую очередь, разработка наиболее крупных и подготовленных по запасам газоконденсатных месторождений – Бованенковского и Харасавэйского, а также строительство новой протяженной системы магистральных газопроводов с полуострова Ямал в центральные районы России и далее, на экспорт, в страны Западной Европы. Проект имеет высокую стратегическую и экономическую значимость, позволит обеспечить планируемое потребление газа внутри страны и выполнение экспортных обязательств России на длительную перспективу, во многом определяет место российского газа на европейском газовом рынке в целом, что ставит его реализацию в сферу основных геополитических интересов России.

Для транспортировки столь значительных объемов газа (до 250 млрд. м3/г.) на дальние расстояния (около 2500 км) создается уникальная геотехническая система; причём, как при ее создании, так и при эксплуатации эта система оказывает воздействие на природную среду, активизируя многие негативные процессы и явления, а также подвергаясь негативным воздействиям со стороны природной среды, и, в первую очередь, геодинамическим или связанным с ними процессам.

Таким образом, геотехническая система (ГТС) – это совокупность природнотехнических элементов, взаимодействующих между собой и образующих единый энергетически взаимоувязанный комплекс. В данном контексте природно-техническими элементами являются: природно-географическая среда (рельеф, аквасистемы, фитоценозы, почвы, биотические комплексы); геологическая среда (грунты и породы преимущественно верхней приповерхностной части геологического разреза); фундаменты и основания зданий и инженерных сооружений; надфундаментные конструкции зданий и сооружений.

Одной из важнейших особенностей строительства данной системы магистральных газопроводов является то, что территория, строительства, особенно в северных районах характеризуется крайне сложными инженерно-геологическими условиями, к которым относятся, прежде всего: многолетнемерзлые грунты, солифлюкция, криогенное сезонное и многолетнее пучение, криогенное растрескивание, наледеобразование, засоленность, оползнеобразование, термокарст, курумообразование, термоэрозия и термоабразия, дефляция, овражная и речная эрозия, просадки, расчлененность и заболоченность территории. Другой важной особенностью ямальской системы газопроводов является то, что она на головном участке пересекает акваторию Байдарацкой губы Карского моря.

Рекомендуемые технологические параметры ямальской системы транспорта газа, а именно: повышенное до 11,8 МПа рабочее давление, применение труб диаметром 1420 мм из высокопрочных марок стали, с внутренним гладкостным покрытием, подземная прокладка газопровода в многолетнемерзлых низкотемпературных грунтах, требует дополнительного исследования вопроса технологической подготовки газа для его транспортировки без образования гидратов.

Как показывает практика эксплуатации магистральных газопроводов в условиях Крайнего Севера, аварии и отказы оборудования, обусловленных геодинамическим или геотехническими факторами влекут за собой значительные последствия, особенностями которых являются:

• значительные масштабы экологических бедствий;

• непредсказуемость и значительные темпы развития аварийной ситуации;

• трудности ликвидации аварий и их последствий;

• возможность значительных разрушений и гибели людей.

В соответствии с российским природоохранным законодательством и действующими нормативно-правовыми документами, в целях обеспечения экологической безопасности в зоне возможного влияния объектов проектируемого газопровода, на всех этапах реализации проекта должен осуществляться производственный экологический мониторинг (ПЭМ). В настоящее время теория и практика построения ПЭМ для магистральных газопроводов развита достаточно хорошо. В научных и диссертационных работах Гриценко А.И., Дмитриевского А.Н., Максимова В.М. Захарова Ю.Ф., Белинского Б.И., Лукьянова О., Мещерина И.В., Бабенко А.В. и других авторов разработана теоретическая база, позволяющая решать основные проблемы, связанные с безопасностью и охраной окружающей среды, включая экологический мониторинг на этапах проектирования, строительства и эксплуатации магистральных газопроводов и обеспечить поддержку и принятие решений по снижению риска аварий на магистральных газопроводах. Однако вопросы синтеза одной из важнейших систем ПЭМ для магистральных газопроводов в условиях Крайнего Севера - сети геотехнического мониторинга (ГТМ) геотехнических систем (ГТС) магистральных газопроводов, исследованы недостаточно.

Таким образом, вопросы создания информационно- аналитической системы геотехнического мониторинга и управления состоянием ГТС магистрального газопровода «Ямал - Торжок», обеспечивающей поддержку и принятие научно-обоснованных решений по обеспечению надежности и эксплуатационной безопасности газотранспортных сооружений на всех фазах их жизненного цикла, по проведению природоохранных мероприятий и мероприятий по снижению риска аварий, является актуальной задачей.

Целью работы является разработка информационно- аналитической системы геотехнического мониторинга объектов систем магистральных газопроводов в условиях Крайнего Севера на основе методов системного анализа.

Цель работы определила следующие задачи исследований:

1. выполнить оценку сложности инженерно-геологической ситуации трассы газопровода в условиях Крайнего Севера и сформулировать основные требования к системе ГТМ, включая цели и средства управления природно-техническими геосистемами и основные этапы организации информационных потоков при геотехническом мониторинге;

2. выбрать методы и инструментально-программные средства математического моделирования и прогноза мерзлотно-температурной динамики грунтов в зоне влияния объектов газопровода;

3. выполнить прогноз теплового воздействия и мерзлотно-температурной динамики грунтов на период строительства и эксплуатации газопровода;

4. обосновать параметры технологической подготовки газа к магистральному транспорту, оптимальные давления и температурные режимы транспорта газа без образования гидратов для различных сценариев транспортировки газа;

5. разработать методические принципы синтеза систем геотехнического мониторинга при строительстве газопроводов в условиях Крайнего Севера, включая - синтез структуры сети геотехнического мониторинга, обоснование выбора технических средств, - порядок размещения средств автоматизации наблюдений за геотехническими процессами, методологию и порядок оборудования и эксплуатации сети мониторинга;

6. дать технико-экономическое обоснование сети геотехнического мониторинга и управления системы магистральных трубопроводов «Ямал - Торжок».

Научную новизну представляют собой следующие научные положения:

• Методика оценки взаимного влияния геологической среды и технических объектов газопровода «Ямал – Торжок», основанная на типизации техногенных воздействий факторов и специфических особенностей, характерных при строительстве газопроводов в условиях Крайнего Севера.

• Методы прогноза мерзлотно-температурной динамики грунтов в зоне влияния объектов газопровода на основе трехмерной осесимметричной задачи теплопроводности с подвижными границами раздела фаз в неоднородных средах.

• Технология низкотемпературной сепарацией переменного давления (НТС ПД) для подготовки апт-сеноманского газа Бованенковского и Харасавэйского к транспортированию и две её модификации: с использованием ТДА и парокомпрессионной холодильной машины (ПКХМ), которые оказались технологически особенно эффективны в случае транспортирования газа по МГ под высоким начальным давлением (свыше 7,45 МПа).

• Системный подход к проектированию, реализации и эксплуатации систем геотехнического мониторинга при строительстве газопроводов в условиях Крайнего Севера, который включает в себя: синтез структуры сети геотехнического мониторинга на площадках компрессорных станций и линейных частях газопровода, обоснование и выбор технических средств для автоматизации измерений и сбора информации, методологию и порядок оборудования и эксплуатации сети мониторинга.

Практическая значимость представляют собой следующие результаты:

1. Разработанное техническое обеспечение системы автоматизации наблюдений за температурами грунтов и деформациями сооружений подсистемы ГТМ системы магистральных газопроводов «Ямал – Торжок».

2. Рассчитанные параметры технологической подготовки газа, обеспечивающих однофазное транспортирование газа по МГ 3. Результаты прогноза теплового воздействия и мерзлотно-температурной динамики грунтов на период строительства и эксплуатации газопровода, которые применены в практике проектирования.;

4. Методика организации сети геотехнического мониторинга на объектах системы магистральных газопроводов «Ямал – Торжок».

5. Методика технико-экономического обоснования организации оборудования и эксплуатации сети геотехнического мониторинга природно-техническими объектами системы магистральных газопроводов «Ямал - Торжок»;

Научные положения, выводы и рекомендации, сформулированные в диссертации, обоснованы:

• корректным использованием идей и методов системного анализа при структуризации проблемы исследования влияния на экологию регионов проекта строительства системы магистральных газопроводов «Ямал - Торжок» и синтеза системы ГТМ;

• корректным использованием математических методов решения трехмерной осесимметричной задачи теплопроводности с подвижными границами раздела фаз в неоднородных средах;

• совпадением с точностью до 10-15% результатов математического моделирования и реальных экспериментальных данных, связанных с распространением тепла в зоне прокладки газопровода.

Апробация работы. Материалы диссертации доложены на Юбилейной Международной научной конференции памяти В.В.Кафарова «Методы кибернетики в химии и химической технологии». (г.Москва, 2004 г.) и заседаниях научно-технических советов в Инженернотехническом центре экологической безопасности газовой промышленности "Оргэкогаз" (г.Москва, 2005 г.), секции Автоматизации и секции Охраны окружающей среды в ОАО "Газпром" (г.Москва, 2002-2005 гг.), на семинарах по экологическому мониторингу НПО ДИЭМ (г.Москва, 2003-2005 гг.) и МГГУ (г.Москва 2003-2005 гг.).

Публикации. Основные результаты диссертации опубликованы в 6 научных работах.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав основного содержания, заключения, где сформулированы основные результаты, и библиографического списка из 49 наименований. Содержание диссертации изложено на 118 страницах текста и содержит 23 рисунков и 24 таблицы.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В первой главе диссертационной работы рассматривается состояние окружающей природной среды в районе расположения объектов системы магистральных газопроводов «Ямал - Торжок», дается характеристика инженерно-геологических условий и оценка экологического воздействия газопровода на окружающую среду. Обзорная схема трассы системы магистральных газопроводов Ямал-Центр представлена на рис. 1. Территория, строительства магистральных газопроводов, и, прежде всего, на участке Бованенково-Ухта, характеризуется сложными инженерно-геологическими условиями. Трасса проходит в трех природно-климатических зонах (с севера-востока на юго-запад): тундровой, лесотундровой и таежной и попадает в различные по тектоническому строению области. Первые 115 км трассы, относящихся к полуострову Ямал, расположены на крайнем северо-западе Западно-Сибирской плиты. Следующие 200 км трассы проходят по территории Полярного Урала и Предуральского краевого прогиба. Трасса газопровода на головном участке пересекает Байдарацкую губу протяженностью около 70 км. Остальная часть трассы до Ухты расположена на Печорской синеклизе Русской плиты. На участке Ухта-Торжок трасса проходит в одном коридоре с действующей системой газопроводов ОАО «Газпром».

Рис. 1. Схема расположения трассы магистрального газопровода Ямал-Центр.

Для головного участка трассы газопровода характерны следующие природные криогенные процессы и явления:

• криогенное пучение грунтов, которое распространено почти на всей территории выделенных геокриологических участков трассы Бованенково-Ухта;

• наледеобразование, которое развивается, в основном, в северной части исследуемой территории в пределах области развития вечномерзлых пород;

• процессы эрозии и термоэрозии, в разной степени развитые на ряде геокриологических участках и вызывающие возникновение процессов оседания, обрушения, осыпания, оползания и др;

• солифлюкция и оползнеобразование, развитые в пределах некоторых геокриологических участков и по воздействию на инженерные сооружения также относящихся к числу опасных;

Pages:     |
|



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

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.