Отправить сообщение, заявку, вопрос

Отправить заявку на посещение мероприятия

Отправить заявку на участие как экспонент

Запросить консультацию специалистов по данному техническому решению

Рубрикатор материалов

Сейчас в информационной базе:
рубрик - 75 , авторов - 236 ,
всего информационных продуктов - 2217 , из них
статей журнала - 482 , статей базы знаний - 53 , новостей - 1622 , конференций - 3 ,
блогов - 7 , постов и видео - 45 , технических решений - 4

Copyright © 2016-2018 ГеоИнфо
Все права защищены

Разработка и сопровождение: InfoDesigner.ru
12 июля 2018 года

Опыт применения систем мониторинга температуры и тепловых потоков вечномерзлых грунтов

В статье рассматриваются примеры применения систем мониторинга температуры на функционирующих НГКМ. Так же описываются экспериментальные участки, где применяются данные системы для исследования эффективности методов термостабилизации грунтов.

Пугач Вадим НиколаевичИнженер СКБ АО «НПП «Эталон»
Бойцов Сергей ВладимировичНачальник отдела маркетинга АО «НПП «Эталон»
Михальченко Дмитрий ИгоревичИнженер лаборатории геотехнического контроля газопромысловых объектов (ЛГКГО) службы геотехнического мониторинга (СГТМ) ООО «Газпром добыча Надым»

Строительство и эксплуатация зданий и сооружений в районах вечной мерзлоты связаны со значительными трудностями из-за большого разнообразия и легкой ранимости грунтов оснований. Ситуация, кроме того, существенно осложняется развивающимся сейчас глобальным изменением климата. В Российской Федерации общая площадь вечномерзлых грунтов составляет около 63% территории. На этой территории существует и развивается почти весь газодобывающий комплекс, значительная часть нефтедобычи, добыча цветных металлов, золота и алмазов; проходят газо- и нефтепроводы, железные и автомобильные дороги; расположены города и поселки с аэродромами и другой инфраструктурой. Многолетнемерзлые основания при приложении тепловых и механических нагрузок (особенно, если при проектировании и строительстве не были проведены качественные изыскания, на основании которых были предложены определенные мероприятия по стабилизации мерзлоты) оказываются неустойчивыми при техногенном воздействии. Грунты, считавшиеся твердомерзлыми, переходят в пластичномерзлое состояние, изменяется их водный режим, появляются таликовые зоны, увеличиваются глубина сезонно-талого слоя, идет процесс техногенного обводнения и засоления, активизируются опасные криогенные процессы.

Для предотвращения рисков возникновения негативных последствий (деформаций зданий и сооружений) и затрат на их ремонт и восстановление, необходимо вести постоянный геотехнический мониторинг и внедрять различные методы обеспечения эксплуатационной надежности объектов на всех стадиях жизненного цикла сооружений.

Наиболее эффективными на сегодняшний день являются технические решения в области температурной стабилизации грунтов [1–3].

Разработанные АО «НПП «Эталон» системы мониторинга температуры и тепловых потоков применяются в составе систем температурной стабилизации грунтов, что позволяет оценить эффективность данных систем, а также контролировать температурные режимы грунтов и при необходимости принять дополнительные меры по термостабилизации грунтов.

В качестве примера можно привести опыт ООО «Газпром добыча Надым» по применению комплектов, состоящих из термокос МЦДТ 0922, логгеров ЛЦД-1/100 РМ, а также контроллеров портативных ПКЦД – 1/100.

Начиная с 2014 года специалистами службы геотехнического мониторинга инженерно-технического центра данной компании применяется термометрическое оборудование производства АО «НПП «Эталон» для контроля температуры грунтов оснований объектов газопромысловой инфраструктуры.

К настоящему времени на объектах газоконденсатных месторождений Общества (Бованенковское, Юбилейное, Медвежье) используется порядка 150 комплектов радиоканального термометрического оборудования (в составе термокос МЦДТ и логгеров ЛЦД – 1/100 РМ) (рис. 1, 2), а также порядка 90 термометрических кос МЦДТ, используемых в режиме периодического опроса с контроллера ПКЦД.

 

Рис. 1. Дожимная компрессорная станция Медвежьего НГКМ Рис. 1. Дожимная компрессорная станция Медвежьего НГКМ

 

Рис. 2. Дожимная компрессорная станция Юбилейного НГКМ Рис. 2. Дожимная компрессорная станция Юбилейного НГКМ

 

Так же на участках газопровода устанавливают радиоканальное термометрическое оборудование (в составе МЦДТ 1301 и логгеров ЛЦД – 1/100 РМ). Схема такого размещения представлена на рисунке 3, фото местности с сетью термометрических скважин представлено на рисунке 4.

 

Рис. 3. Схема размещения МЦДТ 1301 возле подземного газопровода Рис. 3. Схема размещения МЦДТ 1301 возле подземного газопровода

 

Рис. 4. Сеть термометрических скважин Рис. 4. Сеть термометрических скважин

 

За время эксплуатации специалистами службы геотехнического мониторинга отмечена высокая эффективность данного оборудования для решения задач геотехнического мониторинга инженерных сооружений в криолитозоне. Отмечены удобство и легкость настройки оборудования, а также высокий уровень развития сопутствующего программного обеспечения.

По мере эксплуатации оборудования вырабатываются рекомендации и пожелания по совершенствованию и расширению возможностей оборудования и программного обеспечения.

Так же системы мониторинга температуры и тепловых потоков применяются на экспериментальных участках нефтепроводов, где для стабилизации грунтов используются навесы. На рисунке 5 представлена схема расположения навесов и систем мониторинга температуры (термометрическая скважина) и тепловых потоков (тепломер) на опорах надземного нефтепровода. На рисунке 6 представлено фото одной из опор нефтепровода с навесом.

 

Рис. 5. Схема размещения термометрических скважин и датчиков теплового потока под навесами над опорами надземного нефтепровода Рис. 5. Схема размещения термометрических скважин и датчиков теплового потока под навесами над опорами надземного нефтепровода

 

Рис. 6. Опора нефтепровода без навеса, и с навесом и системами мониторинга температуры и тепловых потоков Рис. 6. Опора нефтепровода без навеса, и с навесом и системами мониторинга температуры и тепловых потоков

 

Аналогичная система была установлена на участке подземного нефтепровода (схема и фото участка представлены на рисунках 7 и 8). Сами навесы (различные по конструктиву и материалам изготовления) отмечены различной цветной штриховкой. Под одним из навесов (на схеме – в центральном навесе) располагаются три датчика теплового потока на разных уровнях: на грунте; в середине (по высоте) навеса и на уровне навеса. Под оставшимися навесами располагаются по одному датчику теплового потока. Для корректной работы системы один из датчиков теплового потока также необходимо расположили вне навесов – для оценки «естественных» потоков, в которые не вносят изменения сами навесы. Влияние потоков от самого трубопровода необходимо учитывать ещё одним датчиком, установленным непосредственно над трубой также вне навесов.

Термометрические скважины на рисунке 7 обозначены красными овалами. Первые скважины располагаются на минимально возможном расстоянии от трубопровода. Далее на расстоянии 1–2 метра от первых. Скважины возле леса необходимы для более точного определения температур грунтов на экспериментальном (проблемном) участке трубопровода. Скважины в верхнем правом участке рисунка необходимы для учёта влияния температуры трубопровода на температуру грунта вне навесов.

 

Рис. 7. Схема размещения навесов, термометрических скважин и датчиков теплового потока подземного нефтепровода Рис. 7. Схема размещения навесов, термометрических скважин и датчиков теплового потока подземного нефтепровода

 

Рис. 8. Размещенные навесы, термометрические скважины и датчики теплового потока подземного нефтепровода Рис. 8. Размещенные навесы, термометрические скважины и датчики теплового потока подземного нефтепровода

 

В настоящее время на данных участках продолжаются работы по сбору и обработке данных.

Таким образом, системы мониторинга температуры и тепловых потоков являются необходимыми составляющими как для эксплуатируемых объектов, так и для проведения новых изысканий в области строительства и стабилизации вечномерзлых грунтов.

 

Список литературы
1. Ибрагимов Э.В., Гамзаев Р.Г. Системы термостабилизации грунтов для зданий и сооружений с проектным решением полов по грунту// Нефтегазовое строительство.  2014. №1. с. 40-45.
2. Галкин М.Л., Рукавишников А.М., Генель Л.С. Термостабилизация вечномерзлых грунтов // 2013. №10. с. 44-47.
3. Валиев Н.А., Кондратьев В.Г. Эксперименты по охлаждению многолетнемерзлых грунтов основания железнодорожного пупи центрального участка БАМ с помощью солнцеосадкозащитных навесов // Политранспортные системы материалы IX Международной научно-технической конференции. Сибирский государственный университет путей сообщения. Новосибирск СГУПС. 2017.