Введение ........................................................................................................................... 4
1 Анализ состояния магистральных трубопроводов при различных способах прокладки в условиях многолетнемерзлых грунтов ................................................. 12
1.1 Преимущества и недостатки способов прокладки магистральных трубопроводов в условиях многолетнемерзлых грунтов ........................................ 12
1.1.1 Уменьшение теплового воздействия на мерзлоту при надземной прокладке трубопровода ........................................................................................... 12
1.1.2 Опыт эксплуатации трубопроводов при подземной прокладке ................. 14
1.1.3 Обеспечение принципа "невторжения в грунт" при наземной прокладке трубопровода ............................................................................................................. 24
1.1.4 Последствия перехода мерзлых грунтов в категорию техногенных грунтов ........................................................................................................................ 31
1.2 Исследование накопленного опыта эксплуатации трубопроводов в режиме самопогружения с поверхности ................................................................................. 35
1.2.1 Анализ патентных разработок, соответствующих принципу невторжения в грунт ......................................................................................................................... 35
1.2.2 Наземная прокладка трубопровода самопогружением с дневной поверхности ............................................................................................................... 37
Выводы по 1 главе ......................................................................................................... 40
2 Предупреждение прогрессирующего таяния мерзлого грунта вокруг наземного трубопровода путем регулирования теплообмена ..................................................... 41
2.1 О необходимости экологического регулирования теплообмена трубопроводов на многолетнемерзлых грунтах ...................................................... 41
2.2 Реализация принципа невторжения в грунт с целью минимизации теплового воздействия трубопровода на мерзлоту .................................................................... 42
2.2.1 Теплообмен наземного трубопровода в насыпи в зимние месяцы ............ 50
2.2.2 Теплообмен наземного трубопровода в насыпи в летние месяцы ............ 50
2.2.3 Теплообмен наземного теплоизолированного трубопровода .................... 51
2.3 Температурный режим трубопровода с ограничением радиуса протаивания в мерзлоте и его анализ ................................................................................................. 52
2.4 Производительность нефтепровода как управляющий фактор технологического регулирования .............................................................................. 59
2.5 Параметрический анализ теплогидравлического режима эксплуатации наземного трубопровода ............................................................................................. 62
Выводы по 2 главе ......................................................................................................... 65
3
3 Теплообмен наземного трубопровода в насыпи в режиме самопогружения с замерзшей поверхности ................................................................................................ 67
3.1 Комплексный подход к решению задач теплообмена с мерзлыми грунтами 67
3.2 Постановка задачи ................................................................................................. 71
3.3 Эффект ранней стабилизации положения оси трубопровода .......................... 72
3.4 Алгоритм расчета самопогружения наземного трубопровода до стабильной отметки при регулируемом теплообмене ................................................................. 81
3.5.1 Исходные данные ............................................................................................. 85
3.5.2 Сравнительная оценка вариантов расчета оптимального режима эксплуатации без учета осадки трубопровода ....................................................... 88
3.5.3 Расчет оптимального режима эксплуатации с учетом осадки/выпучивания трубопровода ............................................................................................................. 91
Выводы по 3 главе ......................................................................................................... 99
4 Экспериментальное обоснование способа прокладки наземного трубопровода в насыпи с учетом самопогружения в условиях многолетнемерзлых грунтов ....... 100
4.1 Описание экспериментальной установки ......................................................... 102
4.2 Моделирование теплового взаимодействия наземного трубопровода с многолетнемерзлым грунтом ................................................................................... 108
4.3 Планирование эксперимента .............................................................................. 113
4.4 Постановка и описание экспериментов ............................................................ 119
Заключение .................................................................................................................. 139
Список литературы ..................................................................................................... 141
Приложение 1 .............................................................................................................. 164
Приложение 2 .............................................................................................................. 169
Приложение 3 .............................................................................................................. 172
Приложение 4 .............................................................................................................. 180
Приложение 5 .............................................................................................................. 181
Приложение 6 .............................................................................................................. 191
Приложение 7 .............................................................................................................. 192
Приложение 8 .............................................................................................................. 193
