Прогнозирование воздействия геоэкологических факторов на устойчивость магистральных газопроводов: На примере ООО "Севергазпром" тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 25.00.16, кандидат технических наук Вагин, Владимир Александрович

• Вагин, Владимир Александрович
• кандидат технических наук
• 2005

Оглавление диссертации кандидат технических наук Вагин, Владимир Александрович

введение.

1. предшествующие исследования как основа нового методологического подхода к изучению и оценке устойчивости магистральных газопроводов в условиях окружающей среды.

1.1. Состояние проблемы обеспечения надежности магистральных газопроводов на примере систем Трансканадских и Трансаляскинских газопроводов.

1.2. Специфика повреждаемости многониточных систем магистральных газопроводов и их связи с коррозионным растрескиванием под напряжением (на примере ООО «Севергазпром» и ООО «Тюментрансгаз»).

1.3. Общие признаки, объединяющие территориальные группы аварийных разрушений магистральных газопроводов (на примере ООО «Севергазпром»).

1.4. Методы диагностики и мониторинга линейной части магистральных газопроводов для повышения их эксплуатационной надежности.

2. геодинамическая активность земной коры - важный фактор в аварийности инженерных сооружений.

3. факторы геоэкологической устойчивости природных ландшафтов к техногенным воздействиям и взаимодействия в геосистеме магистрального газопровода и окружающей среды.

3.1. Факторы воздействия на подземные газопроводы.

3.2. Факторы воздействия на надземные газопроводы.

3.3. Факторы воздействия на наземные газопроводы.

3.4. Комбинированный способ прокладки газопроводов.

4. комплексный инженерный геоэкологический анализ и оценка аварийных участков мг территорий исследований.

4.1. Физико-географические, ландшафтные и геологические условия территорий исследования и характеристика аварийных (за 1970-2004 гг.) участков магистральных газопроводов ООО «Севергазпром».

4.2. Систематизация природных и техногенных факторов воздействия на инженерные сооружения.

4.3. Оценка взаимодействия труб магистрального газопровода с окружающей средой, измерение статистических связей (корреляция) и рекомендации для проектирования трасс МГ.

5. влияние техногенеза на устойчивость магистральных газопроводов, взаимодействие окружающей среды с инженерными сооружениями в условиях многолетнемерзлых пород.

5.1. Влияние техногенеза на устойчивость магистральных газопроводов (на примерах результатов экологического аудирования и технического обследования МГ Грязовец-Череповец и Шексна-Бабаево).

5.2. Взаимодействие окружающей среды с инженерными сооружениями в условиях многолетнемерзлых пород, учет геологических факторов при проектировании инженерных систем (на примерах результатов инженерно-геокриологического и экологического мониторинга УКПГ Василковского ГКМ).

6. повышение устойчивости магистральных газопроводов в водонасыщенных грунтах и на болотах.

7. повышение устойчивости магистральных газопроводов в условиях карста.

8. технико-экономические показатели ценности работы.

8.1. Анализ показателей по участкам аварий.

8.2. Сравнительный расчет стоимости, по вариантам строительства.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Прогнозирование воздействия геоэкологических факторов на устойчивость магистральных газопроводов: На примере ООО "Севергазпром"»

Главной задачей газотранспортных компаний ОАО «Газпром» является обеспечение бесперебойного выполнения плановых транспорта и поставок газа по системам или отдельным магистральным газопроводам, при полном обеспечении безопасности и надежности газопроводов в условиях взаимодействия с окружающей природной средой.

Актуальность работы. Общая протяженность магистральных трубопроводов ОАО «Газпром» превышает 154 тыс.км. Изношенность основных фондов в отрасли к настоящему времени составляет порядка 56%, из них 14% выработали установленный срок эксплуатации (33 года), 37% имеют срок службы от 10 до 20 лет, 20% трубопроводов - от 22 до 33 лет и только 29% - до 10 лет. В настоящее время около 23 тыс.км магистральных газопроводов (МГ) имеют возраст от 30 до 40 лет, а свыше 7 тыс.км превысили 40 лет эксплуатации. Средний возраст газопроводов - 22 года [65].

Научно-техническая проблема обеспечения устойчивости и безопасной эксплуатации объектов линейной части (ЛЧ) МГ, в первую очередь, находится в зависимости от главной выдвигаемой причины возникновения этой проблемы, которой в газовой отрасли считается коррозионное растрескивание под напряжением трубных сталей (КРН), или стресс-коррозия, изучаемая в ранге отраслевой программы [30, 124]. На протяжении многих лет главное внимание при определении причин аварийности на МГ уделялось выявлению технических причин, лишь попутно иногда, в экстремальных условиях (карст, криоли-тозона и т.п.), отмечались и факторы воздействия окружающей среды (ОС), придавая им второстепенное значение и никак их не анализируя.

Специфика многониточных систем магистральных газопроводов, в том числе и на примере МГ зоны ответственности ООО «Севергазпром», в научно-исследовательском и проектно-изыскательском отношениях уже несколько десятилетий изучаемых учеными и специалистами филиала ООО «ВНИИГАЗ» -«Севернипигаз», заключается в том, что в одном технологическом коридоре уже проложены четыре нитки МГ, рядом строится МГ Северные районы Тюменской области (СРТО) — Торжок, проектируется МГ Ямал-Европа. Такой подход к проектированию и строительству газопроводов технически, экономически и экологически считается наиболее предпочтительным,

В ООО «Се вер Газпром» (рис.1, табл.1) находится в эксплуатации, в одно-ниточном исчислении, немногим более 9 тыс. км газопроводов диаметром 7201420 мм с проектным давлением 5,4-7,4 МПа, система протяженностью около 1600 км, пересекает на своем ну ги участки повышенной сложности по условиям рельефа, строительства и геоэкологической безопасности: 22 реки, 9 из которых судоходные, 29 железных и 136 кагегорированных автомобильных дорог, 70% трассы газопроводов проходит по сильно обводненной и заболоченной местности, 292 км МГ проложено в горной местности. Немногим более 58% МГ эксплуатируется от 21 до 33 лет, 3% выработали установленный ресурс эксплуатации (33 года), 12% эксплуатируются от 11 до 20 лет.

Рис. I. Схема трассы коридора МГ' зоны ответственности ООО «Севергазпром» и аварии за 1981-2004 гг. по участкам ЛПУ МГ а

Таблица 1

Основные характеристики МГ зоны ответственности ООО «Севергазпром» № п/ п Наименование МГ Диаметр х толщину стенки, мм Проект-ное/разреш. Р, на 01.05 г., МПа Годы постройки

1 Вуктыл-Ухта-1 1020 5,4/4,3 1969

2 Вуктыл-Ухта-П 1220 5,4/5,0 1969- 1970

3 Пунга-Вуктыл-Ухта-1 1220 5,4 1976 - 1977

4 Пунга-Вуктыл-Ухта-П 1420 7,4 1976 -1977

5 Пунга-Ухта-Грязовец 1420 7,4 1977

6 Ухта-Торжок-1 1220x12,5 5,4 1970

7 Ухта-Торжок-П 1220x12,5 5,4/5,26 1973 -1976

8 Ухта-Торжок-Ш 1420x16,5 7,4 1977

9 Ухта-Торжок-1У 1420x16,5 7,4 1981

10 Грязовец-Торжок 1220x12 5,4 1979

11 Грязовец-Ленинград-1 1020x12 (9) 5,4/4,8 1977-1979

12 Грязовец-Ленинград-П 1220x12 (10,5) 5,4 1989-1991

13 Горький-Череповец 720x8 5,4/4,0 1979

14 Вологда-Череповец 720 5,4/4,0 1975

15 СРТО-Торжок 1420 7,4 1996-н.в

За 1981-2004 гг. на МГ ООО «Севергазпром» (рис.2 б) имели место 73 аварийных отказа (не считая инцидентов), причиной большинства из которых признавалась весьма однозначно - коррозионное растрескивание под напряжением трубных сталей, стресс-коррозия, без привлечения каких-либо иных факторов внешнего воздействия (56%) [2].

Подобное распределение аварий по годам, казалось бы, должно обусловить равномерное распределение аварий по трассе МГ на основании статистически-вероятностного принципа распределения случайного признака или случайных величин.

Однако автором было выявлено «волновое» распределение аварийности за 1981-2004 гг., дополненное данными за 1970-1980 гг. (рис.2 а), с периодом 911 лет и определенная локализация точек возникновения аварийных ситуаций по регионам и по участкам коридора трассы МГ.

Года а) аварии за 1970-1980 гг. ;

V / v \ (

1981 1982 1983 1984 1986 1986 1987 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2ООО 2001 2002 2003 2004 б) аварии за 1981 -2004 гг.

Рис.2. Распределение аварийных разрушений линейной части МГ ООО «Севергазпром» за 1970-1980 гг. (а) и за 1981-2004 гг. (б) для груб диаметром 720 - 1420 мм

В то же время, за 1970-2004 гг. па 18 участках протяженностью от нескольких сот метров до 1 1 км произошло 66 аварий, или 55,9% от общего числа аварий по трассе МГ (табл.2). При -этом, общая протяженность коридора участков с неоднократными авариями составила всего порядка 6% от общей длины Северного коридора МГ.

Таблица 2

Участки МГ с неоднократными авариями за 1970 - 2004 гг.

Участок, Наименование Кол-во Участок, Наименование Кол-во км газопровода аварий км газопровода аварий

87 Грязовец-Ленинград-1 2 1154-1165 Ухта-Торжок-П 5

126-131 Грязове! (-Ленинград-1 6 586-587 (16-17) Пун га-Ухта-1 рязовец 2

142-147 Грязовец-Ленинград-1 2 1116-1123 (546-553) Пунга-Ухта-Грязовец 2

157-168 Грязове ц-Л е н и н град-1 5 382-383 И ^ Пунга-Вуктыл-Ухта-1 1

156-157 Ухта-Торжок-П 4 1,5-2 Вуктыл-Ухта-1,П 4

871-876 Ухта-Торжок-11 12 4-9 Вуктыл-Ухта-П 2

881-886 Ухта-Торжок-П 4 24-28 Вуктыл-Ухта-П 3

945-956 Ухта-Торжок-П 5 84-85 Вуктыл-Ухта-Н 1

1119-1125 Ухта-Торжок-П 4 465,6 (84,6) Пунга-Вуктыл-Ухта-1 1

Одновременно, с 1989 года но 2004 год на 12 участках МГ произошло 53 аварии, в том числе 26 аварий (49%) - по причине стресс-коррозии. За последние 15 лег 62,4% аварий приходится на отдельные участки МГ [4]. Распределение аварий по причине КРН по газопроводам показано на диаграмме (рис. 3). Аварии по причине КРН происходили на расстоянии от 2 до 98 км от КС, 61,4% аварий произошло на расстоянии до 40 км и 20,5% на удалении свыше 60 км от КС.

Пунга-Вуктыл-Ухта-1 - 2 аварии

Ухта-Торжок-2 - 26 аварий О Грязо ве ц-Ле н и нград-1 - 6 аварий

Ухта-Торжок-3 - з аварии 7% Р Пум га-Ухта-Грязовец - 4 аварии

Грязовец-Торжок -1 авария

Грязовец-Торжок (лупинг) - 2 аварии

Рис.3. Распределение аварий за 1989-2004 гг. по причине КРН по газопроводам

Проведенный автором подробный анализ распределения мест аварийности за 1981-2004 гг. в зависимости от расстояний мест аварий до компрессорных станций (КС) показал его нелинейность (рис.4), отсутствие какой-либо закономерности, то есть техногенные факторы (в т.ч. температура и давление газа) также не оказали какого-либо существенного влияния на распределение по трассе МГ мест аварий.

1 1

7 1 1

2,4 5 15 25 35 45 55 65

Расстояние от КС, км

Рис.4. Распределение аварийности на МГ ООО «Севергазпром» за 1981 -2004 гг. по расстояниям от КС до мест аварий

Прокладка трасс магистральных газопроводов и их дальнейшее функционирование нарушают природное равновесие. Трансформация ландшафтов в зоне строительства сопровождается изменением рельефа, повреждением растительного и почвенного покровов, нарушением гидрогеологического режима. В результате активизируются существующие и появляются новые геоэкологические процессы, вызванные техногенным воздействием иа природную среду [4, 76], особую опасность представляют склоновые процессы (рис.5). Но начатое в 1996 г. ООО «Севергазпром» изучение важности внешних, геоэкологических факторов, воздействующих на магистральные газопроводы не получило развития и должного завершения, хотя, как показывают новые фактические данные, их роль весьма существенна.

Рис.5. Аварийный (2004 г.) участок МГ, приуроченный к крутому склону речной долины

Весь обширный материал по исследуемой проблеме свидетельствует, в историческом плане, о постепенном перерастании сугубо технологической проблемы трубной металлургии и технической, связанной с браком строительно-монтажных работ (СМР), в проблему природно-техногенную.

Нельзя игнорировать и возможность «мгновенного» сейсмического воздействия па трубопроводы в пределах нашего региона, учитывая тог факт, что в 1939 г. на юге РК было зафиксировано землетрясение силой до 7 баллов, а в октябре 2004г. произошло землетрясение в районе г. Воркуты силой в 5,5 баллов, еще одно землетрясении там же произошло уже в 2005 году. В районах землетрясений в большей мере подвержены их воздействию инженерные сооружения в условиях нестабильных фунтов оснований, К подобным грунтам относятся тонко- и мелкозернистые пески (псаммиты), довольно широко распространенные в четвертичных отложениях Тимано-Печоре ко го региона, зачастую вдоль трасс трубопроводов, поэтому детальные исследования физико-механических свойств грунтов в пределах трасс МГ чрезвычайно актуальны.

Цель исследований. 1. Назревшая необходимость изучения воздействия внешних факторов окружающей среды на магистральный газопровод. 2. На основе анализа предшествующих исследований МГ и ОС, а также методов и средств повышения устойчивости МГ, разработать и предложить методологию оценки МГ и ОС как единой природно-технической геосистемы (ПТГ) для учета и прогнозирования факторов геоэкологического воздействия на МГ на стадиях проектирования, строительства и эксплуатации.

Связь темы диссертации с предшествующими исследованиями. Выполненный анализ материалов по тематике диссертации более чем 100 наименований показал, что для определения технического состояния линейной части МГ необходимы наблюдения как за самим газопроводом, так и за развитием геодинамических процессов, происходящих на трассе. На территории Республики Коми геодинамические исследования ЛЧ МГ для ООО «Севергазпром» проводились ООО «Север ЭКО» с 1996 г. по 2001 г. и охватывали 480 км трассы [23, 24, 26, 68, 69]. Эти исследования проводились в рамках Межотраслевой координационной программы. Выявленные зоны неотектонических нарушений были подтверждены как аномальные данными гидрогазобиогеохимических и геофизических исследований [36]. . В 2002-2004 гг. ООО «Отряд Эврика», с участием диссертанта, выполнялись научно-исследовательские работы по оценке природных и техногенных воздействий на надежность металлических газопроводных конструкций в северных условиях [79].

Применение геофизических методов исследований объясняется в первую очередь тем, что практически все методы, применяемые для контроля технического состояния трубопроводов, имеют свои геофизические аналоги, теория и методика которых разрабатываются с 20-х годов прошлого столетия [35]. Применение геофизических методов позволяет выделить тектонические нарушения, контролирующие развитие карста, а также подкомплекс карстующихся сульфатно-карбонатных пород в интервале глубин 50 - 130 м. Особое значение для обеспечения безопасности и надежности занимает диагностика и мониторинг газопроводов [9], учет при проектировании, строительстве и эксплуатации газопроводов геологических (экзо-, эндо- и техногенных) внешних факторов (в частности, промышленных выбросов в атмосферу химически активных реагентов, геохимическую и электрохимическую агрессивность грунтов), помимо сугубо технических внутренних факторов (качество трубных сталей и их дефектность).

Результаты анализа материалов и исследований в значительной мере были положены автором в основу подготовки диссертации.

Основные задачи исследований.

1. Охарактеризовать МГ как подсистему единой ПТГ, показать взаимодействие двух подсистем.

2. Разработать методологию прогнозирования устойчивости, надежности МГ с позиций инженерной и геологической экологии.

3. Аргументировать связь мест размещения аварийных разрушений МГ с ландшафтными и геологическими условиями вмещающих их участков, определенную локализацию аварий с учетом ведущей роли геоэкологических региональных факторов, многократно ускоряющих и усиливающих действие внешних локальных факторов.

4. Показать закономерности пространственно-временного развития аварийных ситуаций на МГ первоначально от техногенных причин образования и до внешних природных причин их возникновения в последующем под воздействием геологической и ландшафтной сред на определенных неотектонически активных участках.

5. Показать закономерность локализации КРН на участках склоновых геоморфологических элементов.

6. Отобразить негативное, ускоряющее воздействие на металл трубы определенных техногенных факторов (выбросы и отходы металлургических и нефтехимических предприятий, электромагнитное излучение от высоковольтных линий электропередач).

Научная новизна. Впервые с позиций инженерной экологии и геоэкологии магистральный газопровод и окружающая среда рассматриваются как две взаимодействующие подсистемы в единой ПТГ, где воздействию окружающей среды придается кардинальное значение. Для выделения роли окружающей среды произведена систематизация внешних факторов воздействия ОС с разделением их на региональные и локальные.

На практике учет внешних факторов наряду с другими предусматривается в строительных нормах и правилах (СНиП) по инженерным, инженерно-экологическим изысканиям, строительству и в некоторых других нормативных документах. Однако, они далеко не в полной мере изучаются и учитываются при проектировании, строительстве, и особенно, при эксплуатации МГ.

Предложена разработанная для практического применения методология прогнозирования воздействия геоэкологических факторов на устойчивость МГ с выделением факторов неотектонического и криологического разрушающего воздействия на магистральные газопроводы и другие инженерные сооружения.

Основные защищаемые положения диссертации следующие:

1. Выделение и характеристика магистрального газопровода как подсистемы единой ПТГ, где второй подсистемой служит окружающая среда. Взаимодействие подсистем определяет разработанный методологический подход к исследованиям надежности, или устойчивости МГ, как подсистемы единой ПТГ на стадиях проектирования, строительства и эксплуатации с позиций инженерной экологии и геоэкологии.

2. Аварийные ситуации на МГ имеют определенную геоморфологическую и геодинамическую пространственную приуроченность и локализацию, обусловленные неотектоническими деформациями, как их главной причиной регионального геодинамического характера и затем - локальными геологическими причинами. Причем, первый фактор является определяющим относительно локальных разрушающих факторов воздействия (гидрогеохимического, биогеохимического, электрохимического и

ДР-)

3. Аварийные ситуации на МГ имеют свое закономерное пространственно-временное развитие: а) первоначально они имеют сугубо техногенные причины и случайный характер их распределения; б) в последующем, по нарастающей во времени, они локализуются в неотектонически ослабленных зонах (НТОЗ) трассы МГ, где возрастают напряжения металла трубы и резко усиливается воздействие геоэкологических факторов.

4. В условиях НТОЗ процессы КРН трубных сталей многократно усиливаются в пределах склоновых геоморфологических элементов, как геоди-намически максимально активных зон, где склоновые процессы локализуют в себе внешние воздействия и ускоряют разрушение МГ.

5. Гораздо менее подвержены аварийности, благодаря ослабленному влиянию внешних факторов воздействия, газопроводы, проложенные наземным и надземным способами, что в современных условиях требует расширения комбинированного способа прокладки МГ, особенно на склоновых и присклоновых геодинамически напряженных участках.

Практическая ценность работы. В диссертационной работе проанализированы и оценены случаи аварийности по трассе МГ ООО «Севергазпром» за период 1981-2004 гг., дополненные данными за 1970-1980 гг., с учетом геоэкологических факторов воздействия в различных сложных ландшафтно-климатических и геологических условиях, на участках Вуктыльского (гористая, болотистая местности, северные условия), Сосногорского (сложные геологические условия, заболоченность, наличие карстов), Синдорского (наличие карстов, северные условия), Шекснинского ЛПУ МГ (заболоченные условия, в умеренно климатической зоне, техногенные факторы), на основе приведенной в работе структурной схемы исследований потенциально опасных геодинамически напряженных участков (ГДНУ).

По результатам исследований предложена разработанная для практического применения при проектировании, строительстве и эксплуатации методология прогнозирования воздействия геоэкологических факторов на устойчивость МГ.

Содержание работы включает практически все регионы прокладки МГ ООО «Севергазпром», в пятом разделе проанализировано и оценено взаимодействие инженерных сооружений с многолетнемерзлыми породами (ММП), влияние техногенеза на устойчивость конкретных магистральных газопроводов.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы изложены в опубликованных работах, в патенте РФ на изобретение, докладывались на научно-технических конференциях УГТУ (Ухта, 20-23 апреля 2004 г., 19-22 апреля 2005 г.). В сотрудничестве автора с учеными отдела прочности и надежности (ОПН) МГ Севернипигаза (Лисин В.Н., Шарыгин В.М., Теплин-ский Ю.А.) впервые были разработаны и реализованы ООО «Севергазпром» со значительным экономическим эффектом: проект переукладки дефектного участка перехода МГ через р. Нюксеницу с применением не традиционных прогрессивных решений (шифр проекта 766); проект производства работ на замену всплывшего участка МГ на болоте Великий мох в Вологодской области (шифр проекта В29) с применением не традиционных прогрессивных технических решений и материалов на не замерзших обводненных участках. Изученные геоэкологические факторы учитываются при принятии проектных решений по прокладке трас газопроводов.

Представленная к защите диссертация основывается на результатах собственных исследований и фондовых материалах филиала ООО «ВНИИГАЗ» -«Севернипигаз», материалах ООО «Севергазпром», результатах, полученных при исследованиях в Ухтинском государственном техническом университете, а также накопленного опыта по проектированию и строительству объектов линейной части магистральных газопроводов (в том числе и в порядке авторского надзора).

При написании диссертации автором использован научный опыт, содержащийся в теоретических и методологических трудах ученых и специалистов, занимающихся проблемами надежности МГ и геоэкологии: Харионовско-го В.В., Тухбатулина Т.Ф., Медведева В.Н., Быкова И.Ю., Яковлева А .Я., Демченко Н.П., Теплинского Ю.А., Шарыгина В.М., Кузьбожева A.C., Конаковой М.А., Пыстиной Н.Б. и других.

Структура и объем работы: диссертация состоит из введения, восьми глав, заключения, списка литературы из 132 наименований, девяти текстовых и 22 графических приложений. Работа изложена на 160 страницах машинописного текста, содержит 26 рисунков и 25 таблиц.

Заключение диссертации по теме «Горнопромышленная и нефтегазопромысловая геология, геофизика, маркшейдерское дело и геометрия недр», Вагин, Владимир Александрович

Основные выводы, отражающие научно-практическую значимость проведенных исследований и составляющие предмет защиты, состоят в следующем.

1. В результате проведенных исследований диссертантом впервые рассматривается магистральный газопровод как подсистема в единой природно-технической геосистеме, где второй подсистемой служит окружающая природная среда. Вместе с тем исследуется каждая подсистема в отдельности: в подсистеме МГ ее основа - линейная часть (технологические факторы рассматриваются как внутренние подсистемные); в подсистеме ОС ее основа - почвенно-грунтовый, иногда воздушный, субстрат, наземные и подземные воды зоны гипергенеза, которые вместе с биотопами и биоценозами биосферы образуют разноуровневые экосистемы. Происходящие процессы рассматриваются в целом как экзогенные и эндогенные геологические процессы, а с учетом ландшафтных особенностей охарактеризованные автором как геоэкологические. Внешнее воздействие ОС на МГ встречает действие внутренних факторов подсистемы МГ, в итоге получается взаимодействие двух подсистем, определяющее долговремен-ность режима эксплуатации МГ в целом и на отдельных его участках, то есть степень устойчивости его как подсистемы и равновесности двух подсистем. Оно же определяет специфику разработанной методологии изучения и моделирования МГ как инженерного сооружения в условиях ОС.

2. Доказана пространственная локализация аварийных участков МГ, обусловленная действием главной причины регионального геодинамического характера, а именно неотектоническими деформациями, которые в свою очередь активизировали локальные геологические причины аварийности. Неотектоническо-структурная, ландшафтная и геоморфологическая карты позволяют выделить регматическую сеть неотектонически ослабленных зон в районе проектируемой трассы МГ и наметить наиболее потенциально опасные из них для прогнозирования аварийных ситуаций и проектирования в подобных местах газопровода комбинированным (подземно - надземно - наземным) способом, как наиболее оптимальным.

3. Проведенные исследования проблемы надежности МГ показали постепенное перерастание технических решений проблемы за счет повышения качества труб, изоляции труб, строительно-монтажных работ и других защитных мер в решения инженерно-геоэкологического взаимодействия двух подсистем единой природно-технической системы. Подтверждением тому послужили составленные и проанализированные в работе диаграммы аварийности МГ в зависимости от сроков эксплуатации труб, от расстояний мест аварий до компрессорных станций, от марок трубных сталей, от геодинамической характеристики аварийного участка трассы. Доказано, что нарастание числа аварийных отказов на МГ связано, за исключением кратковременного «дефектного» периода, с проявлением региональных геоэкологических факторов воздействия окружающей среды, определяющих локальную активизацию прочих геоэкологических факторов в пределах действующей геосистемы.

4. Доказано, что в условиях неотектонически ослабленных зон и в пределах склоновых геоморфологических элементов процессы коррозионного растрескивания под напряжением трубных сталей многократно усиливаются благодаря наложению агрессивных склоновых процессов (гидрогеохимических, биохимических и других) на подземный магистральный газопровод.

5. Приведенными в работе фактическими данными и исследованиями территорий от криолитозоны и горной местности до центральных районов европейской части РФ, доказано, что гораздо менее подвержены аварийности, влиянию техногенных, геоэкологических факторов воздействия участки МГ проложенные комбинированным (подземно- наземно- надземным) способом, особенно на склоновых геодинамически напряженных участках.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Обеспечение устойчивой и надежной работы магистральных газопроводов на этапе их проектирования (СНиП 2.05.06-85* и СНиП Ш-42-80' - «Магистральные трубопроводы») должно заключаться в принятии проектных решений, кроме технологических и технических параметров, обеспечивающих, в том числе и с позиций инженерной геоэкологии (определяемых на стадиях инженерно-экологических, топографо-геодезических, инженерно-геологических и гидрологических изысканий по объекту проектирования): выбор оптимальной трассы МГ и способов прокладки, устойчивость газопровода на потенциально-опасных участках (ПОУ) и в неотектонически ослабленных зонах (НТОЗ); деление МГ на оптимальные эксплуатационные участки, с учетом их особенностей, в том числе и природных ландшафтов, геологических условий, возможных техногенных воздействий на металл труб газопровода; защиту МГ от перегрузок по давлению (гидравлический удар); защиту МГ от коррозии; применение систем автоматизации и телемеханизации технологических процессов; закрепление МГ на проектных отметках, берегоукрепительные работы в створах подводных переходов, предупреждение всплытия газопроводов, в том числе и на обводненных участках (в слабонесущих грунтах и на болотах) и др.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Вагин, Владимир Александрович, 2005 год

1. Айнбиндер А.Б., Комерштейн А.Г. Расчет магистральных трубопроводов на прочность и устойчивость: Справочное пособие. М.: Недра, 1991.-341 с.

2. Альбом аварийных разрушений на объектах линейной части магистральных газопроводов ООО «Севергазпром». Ухта, филиал ООО «ВНИИГАЗ» -«Севернипигаз», 2002. - 337 с.

3. Аляска. Большая Советская энциклопедия. Второе издание. -М.: «Советская энциклопедия», 1950. Т. 2. С. 202 - 203.

4. Анализ работы основных объектов газотранспортной системы за 2004 год. Отчет / ИТЦ ООО «Севергазпром», 2005. 277 с.

5. Атлас. Коррозионное растрескивание под напряжением трубных сталей. -Ухта, филиал ООО «ВНИИГАЗ» «Севернипигаз», 2004. - С. 358. - Табл. 11.-Ил. 316.

6. Березин JI.B. Особенности ремонта трубопроводов, проложенных в водона-сыщенных грунтах и болотах. // Транспорт и подземное хранение газа: На-уч.-техн. сб. / ООО «ИРЦ Газпром». М., 2000. - С. 30-33.

7. Бирилло И.Н. Совершенствование методов оценки работоспособности газопроводных труб с коррозионными повреждениями: Дис. . канд. техн. наук / И.Н. Бирилло. Ухта: УГТУ, 2004. - 21 с.

8. Богушевская Е.М. Предложения в новые СНиП (2.05.06-85*) относительно трубопроводов на болотах // Проблемы добычи, подготовки и транспорта нефти и газа: Тез. докл. Межрегион, науч. практич. конф. - Ухта: УГТУ, 2000. - С. 46.

9. Вагин В.А., Мамаев Н.И., Романцов C.B. Методы мониторинга диагностики линейной части магистральных газопроводов // Диагностика оборудования и трубопроводов: Науч.-техн. сб. / ООО «ИРЦ Газпром». М., 2004. - № 2. -С. 33-44.

10. Вагин В.А., Кочетков О.С., Линок Н.Г. Систематизация факторов геологического воздействия на криолитозону и их оценка при проектировании инженерных систем // Изв. вузов. Нефть и газ / Тюменский ГНГУ. — 2005. № 1-2.-С. 23-27.

11. Вагин В.А., Теплинский Ю.А. Повышение надежности газопроводов с помощью новых балластирующих устройств // Управление качеством в нефтегазовом комплексе. 2005. - № Vi. - С. 56 - 58.

12. Вагин В.А., Кочетков О.С., Линок Н.Г. Современные проблемы проектирования, строительства и эксплуатации нефтегазовых магистральных трубопроводов // Защита окружающей среды в нефтегазовом комплексе / ВНИИОЭНГ.- М., 2005. № 2. - С. 2 - 6.

13. Вдовин С.Ф. Защита наружной поверхности трубопроводов из углеродистой нелегированной стали от подземной коррозии // Защита от коррозии и охрана окружающей среды. М.: Машиностроение. - 1995. - № 4. - С. 5-7.

14. Виленский П.Л., Лившиц В.Н., Смоляк С.А. Оценка эффективности инвестиционных проектов. Теория и практика. -М.: Дело, 2004.

15. Виноградов Б.В. Основы ландшафтной экологии. М.: Геос, 1998. — 418 с.

16. Волков М.М., Михеев А.Л., Конев К.А. Справочник работника газовой промышленности. М.: Недра, 1989. - С. 236 - 237.

17. Временные методические указания по определению коммерческой эффективности новой техники в ОАО «Газпром». М.: ОАО Газпром, 2001. - 39 с.

18. ВРД 39-1.10-006-2000*. Правила технической эксплуатации магистральных газопроводов. М.: ИРЦ Газпром, 2002. - 194 с.

19. ВСН 39-1.9-003-98. Конструкции и способы балластировки и закрепления подземных газопроводов. М.: ИРЦ Газпром, 1998. — 51 с.

20. ВСН 51-1.8.3-1-97. Правила производства работ при капитальном ремонте магистральных газопроводов. М.: ИРЦ Газпром, 1997. - 95 с.

21. Гео динамическая активность и безопасная эксплуатация магистральных нефтегазопроводов / Лебедич С.П., Дворников В.А., Шамазов A.M. и др. // Горный вестник. 1998. - № 4. - С. 35-41.

22. Геодинамические обследования потенциально опасных участков магистральных газопроводов (0-205 км): Отчет о НИР, ООО «СеверЭКО». Ухта, 2002. - 24 с.

23. Геоэкологическое районирование нефтегазоносных недр России / В.П. Гав-рилов, Е.В. Дедиков и др. // М-лы междунар. науч.-практич. конф. Геоэкология и современная геодинамика нефтегазоносных регионов. М.: ИРЦ Газпром, 2001.-С. 45-55.

24. Гиперспектральный аэрокосмический мониторинг трасс трубопроводов и территорий месторождений / H.H. Хренов и др. // Наука и техника в газовой промышленности. 2001. - № 2 - 3. - С. 37 - 46.

25. Горделий В.И. Бесконтактный ультразвуковой сканирующий толщиномер // М-лы одиннадцатой междунар. деловой встречи «Диагностика 2001». - М.: ИРЦ Газпром, 2001. - С. 42 - 43.

26. ГОСТ 27.002-89. Наделсность в технике. Основные понятия. Термины и определения. М.: Изд-во стандартов, 1990. - 37 с.

27. ГОСТ Р Трубопроводы стальные магистральные. Общие требования к защите от коррозии. М.: Госстандарт России. - 1998. - 41 с.

28. ГОСТ 17.0.0.02-79. Охрана природы. Почвы. Метрологическое обеспечение контроля загрязненности атмосферы, поверхностных вод и почвы. —М.: Изд-во стандартов, 2001. 54 с.

29. Гребенец В.И. Управление тепловым режимом многолетнемерзлых грунтов на застроенных территориях // Новые конструкции фундаментов и методы подготовки оснований: Сб. науч. Тр. ВНИИОСП. -М., 1991. Вып. 95. С. 68 -76.

30. Злобина B.JI. Влияние эксплуатации подземных вод на развитие карстово-суффозионных процессов. М.: Наука, 1986.

31. Инструкция по применению стальных труб в газовой и нефтяной промышленности. С дополнением 1 5, Р 51-31323949-58-2000. - М.: ВНИИСТ, 2000.-131 с.

32. Изменение №1 к Временным методическим указаниям по определению коммерческой эффективности новой техники в ОАО «Газпром». М.: ИРЦ Газпром, 2003. - 16 с.

33. Изменение №2 к Временным методическим указаниям по определению коммерческой эффективности новой техники в ОАО «Газпром». М.: ИРЦ Газпром, 2004. - 1 с.

34. Использование геолокатора в комплексе работ по диагностике северных газопроводов / H.H. Хренов и др. // Диагностика оборудования и трубопроводов: Научн.-техн. сб. М.: ИРЦ Газпром, 2001. - № 5. - С. 9 - 18.

35. Канада. Горная энциклопедия. -М.: Советская энциклопедия, 1984. Т.1.-С.526-539.

36. Каминский Л.С. Измерение связи (корреляция): Учебное пособие по теоретической статистике. Л.: Ленингр. ун-т, 1962. — 48 с.

37. Килин Ю.А., Минькевич И.И. Карстомониторинг трасс МГ // Проблемы добычи, подготовки и транспорта нефти и газа: Тез. докл. Межрегион, научн.-практ. конф. Ухта: УГТУ, 2000. - С. 33.

38. Конакова М.А., Теплинский И.Ю. Коррозионное растрескивание под напряжением трубных сталей. СПб.: Инфо-да, 2004. - 358 с.

39. Конакова М.А. Закономерности и особенности коррозионного растрескивания под напряжением труб магистральных газопроводов ООО «Севергаз-пром»: Автореф. дис. . канд. техн. наук / М.А. Конакова. М.: Моск. гос. вечерн. металлург, ин-т, 2001. - 25 с.

40. Кузьбожев A.C. Обоснование материаловедческих критериев повреждаемости металла труб магистральных газопроводов и прогнозирование остаточного ресурса: Автореф. дис. . канд. техн. наук / A.C. Кузьбожев. Ухта, УГТУ, 2003. -24 с.

41. Кутепов В.М., Кожевникова В.Н. Устойчивость закарстованных территорий. -М.: Наука, 1989.

42. Кухарев Н.М. Инженерно-геологические изыскания в области развития карста в целях строительства. М.: Стройиздат, 1975.

43. Мавлютов P.M., Хретенин И.С. Аварийный ремонт трубопроводов на болотах М.: ВНИОНГ, 1979.

44. Марченко А.Ф. Почвенная коррозия трубопроводной стали и магистральных трубопроводов // Строительство трубопроводов. — М, 1995. № 1. - С. 29 - 34.

45. Мазур И.И., Молдованов О.И. Курс инженерной экологии. М.: Высшая школа, 2001. - С. 70 - 80, - С. 82 - 85.

46. Медведев В.Н. Анализ уровня эксплуатации и аварийности МГ Северного коридора // Газовая промышленность. 2004. - № 6. - С. 13-15.

47. Мероприятия по обеспечению необходимого температурного режима грунтового основания резервуаров запаса воды на 300 м. куб. Отчет / Филиал ООО «ВНИИГАЗ» «Севернипигаз»; Авторы Н.Б. Пыстина, М.А. Леонов и др. - 1.07.01-03. -Ухта, 2003.-21 с.

48. Методические рекомендации по оценке эффективности инвестиционных проектов (вторая редакция). М.: Экономика, 2000. - 24 с.

49. Нормативы стоимости строительства и эксплуатации газопроводов и сооружений на них. РТМ 1035-86 (И редакция). Киев, ВНИПИТРАНСГАЗ. 1986.-С. 1-6.

50. Новиков В.Ф., Кострюкова Н.К., Кострюков О.М., Болотов А.А. Определение динамики напряжений в трубопроводах при суточных движениях элементов земной коры // Нефть и газ. 1999. - № 5. - С. 65 - 72.

51. Обеспечение надежности функционирования линейной части МГ / В.В. Ельников, Е.В. Деянова и др. // Газовая промышленность. 2001. - № 3. - С. 12-14.

52. Оценка природных и техногенных воздействий на надежность металлических газопроводных конструкций в северных условиях: Отчет о НИР // О.С. Кочетков, Н.Г. Линок, В.А. Вагин / ООО «Отряд Эврика»: Ухта, 2004.- 205 с.

53. Опыт эксплуатации аппаратуры БИТ-КВП при обследованиях магистральных газопроводов УМГ «Львовтрансгаз» / P.M. Джала, Б.Я. Вербенец и др. // М-лы одиннадцатой междунар. деловой встречи «Диагностика 2001». - М.: ИРЦ Газпром, 2001. - С. 75 - 78.

54. Пат. 2185561 РФ. Утяжелитель трубопровода и способ его балластировки /

55. B.М. Шарыгин, Ю.А. Теплинский, В.А. Вагин и др. МПК F 16 L 1/06; За-явл. 03.11.2000; Опубл. 20.07.02. -Бюл. № 20.

56. Переменные нагрузки магистральных газопроводов / А.Я. Гаев, Р.Н. Хаса-нов, В.А. Чичелов // Надежность газопроводных конструкций: Сб. науч. тр. / ВНИИГАЗ. М., 2000. - С. 93 - 97.

57. Петухов A.B. Проблемы экологии и промышленной безопасности магистральных газопроводов в условиях сульфатного карста // Мат-лы отрасл. на-учн.-техн. конф. 12-15 октября 1999 г. Ухта.: филиал ООО «ВНИИГАЗ» -«Севернипигаз», 1999. - С. 70 - 72.

58. Петров В.А. О перегрузочных испытаниях // Дефектоскопия. 1997. - №3.1. C. 92 98.

59. Пособие по расчетам экономической эффективности прикладных научных исследований в газовой промышленности. М.: ЗАО «Научный центр технико-экономических расчетов», 1999. - 94 с.

60. Полозов В.А., Раевых А.И., Кац А.М. Расчет показателей риска эксплуатации для МГ, поврежденных почвенной коррозией // Газовая промышленность. 2000. - № 1. - С. 48 - 50.

61. Почвоведение: Учебник и учеб. пособия для высших сельскохоз. учеб.завед. / Под ред. И.С. Кауричева, изд. 2-е, перераб. и дополн. М.: Колос, 1975. -484 с.

62. Прибор для измерения коррозионных характеристик грунтов // Защита от коррозии и охрана окружающей среды. М.: ВНИИОЭНГ, 1996. - № 5-6. -С 31-32.

63. Разработка и производство новых технологических систем, средств, материалов и методов защиты подземных металлических сооружений от коррозии. / М-лы совещ., конф., семинаров. ИРЦ Газпром. М.: 1997, - 167 с.

64. Результаты обследования газопровода Грязовец-Ленинград I, II очереди, на участке Шексна Бабаево // Материалы НТС ООО «Севергазпром» от 28.02.1997 г., протокол № 43. - Ухта, фонды СНГ, 2001. - С. 2 - 3.

65. Рыжов И.Н. Неотектоника Европейского Севера СССР. Л.: Наука, 1988. -С. 56-58.

66. СанПИН 2.1.5.980-00. Гигиенические требования к охране поверхностных вод. М.: Федер. центр госсанэпидемнадзора России, 2000. - 24 с.

67. СанПИН 2.2.1/2.1.1.1200-03. Санитарно-защитные зоны и санитарная классификация предприятий, сооружений и иных объектов. М.: Федер. центр госсанэпидемнадзора Минздрава России, 2001. - 51 с.

68. Система производственного прогнозирующего и коррозионного мониторинга магистральных газопроводов / В.Н. Алфеев, Б.В. Будзуляк и др. // Газовая промышленность. 2002. - № 9. - С. 43 - 47.

69. Состояние проблемы стресс-коррозии в странах СНГ и за рубежом / Т.К. Сергеева, Е.П. Турковская, Н.П. Михайлов, А.И. Чистяков // Обз. информ. сер. Защита от коррозии оборудования в газовой промышленности. М.: ИРЦ Газпром, 1997.-С. 101.

70. СНиП 2.05.06-85*. Магистральные трубопроводы. М.: Госстрой России, 1998.-59 с.

71. СНиП 21-01-99*. Строительная климатология и геофизика. М.: ГУЛ ЦПП, 2003. - 57 с.

72. СНиП Ш-42-80*. Магистральные трубопроводы. М.: Минстрой России, 1997.

73. СНиП 2.05.13-90. Нефтепродуктопроводы, прокладываемые на территории городов и других населенных пунктов. М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1990.-8 с.

74. СНиП 11.02-96. Инженерные изыскания для строительства. Основные положения. М.: ГУЛ ЦПП, 1997. - 43 с.

75. СНиП 11-104-97. Инженерно-геодезические изыскания для строительства. М.: ПНИИСС, 2001. - 44 с.

76. СНиП 11-103-97. Инженерно-гидрометеорологические изыскания для строительства. М.: АО ВНИИСТ, 1997. - 29 с.

77. СНиП 2.02.04-88. Основания и фундаменты на вечномерзлых грунтах. -М.: ЦИТП Госстроя СССР. 56 с.

78. СП 34-116-97. Инструкция по проектированию, строительству и реконструкции промысловых нефтепроводов. М.: АО ВНИИСТ, 1997. - 206 с.

79. СП 11-102-97. Инженерно-экологические изыскания для строительства. -М.: ФГУП ВНИИСТ, 1997. 39 с.

80. СП 11-105-97. Инженерно-геологические изыскания для строительства. -М.: АО ВНИИСТ, 1997. 47 с.

81. СТП 8828-162-03. Стандарт предприятия. Методы обеспечения устойчивости ремонтируемых участков газопроводов с применением нетканых синтетических материалов. Ухта: СГП, 2003. - 39 с.

82. Стрижевский И.В. Подземная коррозия и методы защиты (Защита металлов от коррозии). М.: Металлургия, 1986. - С. 112.

83. Теплинский Ю.А., Быков И.Ю. Стойкость антикоррозийных покрытий труб в условиях Крайнего Севера. СПб: Инфо-да, 2004. - 290 с.

84. Теплинский Ю.А. Актуальные вопросы эксплуатации магистральных газопроводов. СПб: Инфо-да, 2004. - 355 с.

85. Теплинский Ю.А., Вагин В.А. Повышение надежности газопроводов с помощью новых балластирующих устройств // Управление качеством в нефтегазовом комплексе. Науч.-техн. журн. РГУНиГ им. И.М. Губкина. 2005. — № 1-2.-С. 56-58.

86. Теплинский Ю.А. Разработка метода акустического контроля и способов повышения работоспособности заводского антикоррозионного покрытия труб нефтегазового сортамента: Автореф. дис. . канд. техн. наук / Ю.А. Теплинский. УГТУ, 2002. - 25 с.

87. Теплинский Ю.А. Первая в мире система самокомпенсирующихся газопроводов Войвож Ухта. - СПб.: Инфо-да. - 2005. - 222 с.

88. Трансаляскинский нефтепровод / Нефтегазопромысловое строительство // Рефер. Научн.-техн. сборник: М.: ВНИИОЭНГ, 1973. - №6. - С. 27 - 28.

89. Трофимов В.Т., Красилова Н.С. Методология и методика исследований // Геоэкология. Инженерная геология. Гидрогеология. Геокриология. — 2000. — № 3. С. 257-263.

90. Трупак Н.Г. Замораживание грунтов в подземном строительстве. М.: Недра, 1974. - 34 с.

91. Тухбатулин Т.Ф. Параметры внешнего воздействия на магистральный газопровод / Транспорт и подземное хранение газа: Науч.-техн. сб. // ООО «ИРЦ Газпром». -М., 2002. №1. - С. 37-41.

92. Усошин В.А. Стресс испытания трубопроводов (Оргэнергогаз) / В.А. Усошин, C.JI. Трофимов // Газовая промышленность. - М., — 1998. - № 11.— С. 47.

93. Харионовский В.В. Надежность и ресурс конструкций газопроводов. М.: Недра, 2000. С. 5 - 8.

94. Харионовский B.B. Повышение прочности газопроводных конструкций в сложных условиях. JL: Недра, 1990. — 180 с.

95. Харионовский В.В. Магистральные трубопроводы: концепция конструктивной надежности линейной части // Газовая промышленность. М., 1992. -№ 2. - С. 30-31.

96. Хасамутдинова И.М., Кузнецов Н.В. Измерение коррозионной активности грунтов // Мат-лы 47 науч.-техн. конф. студ., аспирантов и молод, ученых Уфим. гос. ун-та / Трубопроводный транспорт. М.: ВИНИТИ, 1997. -№ 12.

97. Шарыгин В.М., Вагин В.А., Яковлев А.Я. Надежные методы балластировки всплывших участков газопроводов / В.М. Шарыгин, А.Я. Яковлев, В.А. Вагин // Потенциал. 2003. - № 3. - С. 59 - 61.

98. Экологическое аудирование трассы МГ Грязовец-Череповец: Отчет / Филиал ООО «ВНИИГАЗ» «Севернипигаз»; авторы Н.Б. Пыстина, A.A. Заго-родняя и др. - 18.7/97. - Ухта, 1997.

99. Экологическое аудирование газопровода Грязовец-С.-Петербург, участок Шексна-Баьаево: Отчет / Филиал ООО «ВНИИГАЗ» «Севернипигаз»; авторы Н.Б. Пыстина, A.A. Загородняя и др. - 1996. - Ухта, 1996.

100. Яковлев А.Я. Разработка методов обеспечения устойчивости участков газопроводов, пересекающих малые водные преграды: Автореф. дис. . канд. техн. наук / А.Я. Яковлев. М.: ВНИИГАЗ, 2001. - 23 с.

101. Schwenk W., Heim G., Wedekind В., Schfer Th. Исследование противокоррозионной защиты стальных труб после длительного пребывания в грунте или под водой // 3 R Int. 1996. Т. 35. № 12. - С. 676 - 685. Трубопроводный транспорт. -М.: ВИНИТИ, 1997. -№ 10.

102. Филиал «Севериипигаз» Общества с ограниченной ответственностью «Научно-исследовательский институт природных газови газовых технологий ВНИИГАЗ» Ухтинский государственный технический университет1. На правах рукописи

103. ВАГИН ВЛАДИМИР АЛЕКСАНДРОВИЧ1. УДК 620Л79Л:622.691.4

104. ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ ГЕОЭКОЛОГИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ НА УСТОЙЧИВОСТЬ МАГИСТРАЛЬНЫХ ГАЗОПРОВОДОВна примере ООО «Севергазпром»)

105. СПЕЦИАЛЬНОСТЬ 25.00.16 «ГОРНОПРОМЫШЛЕННАЯ И НЕФТЕГАЗО-ПРОМЫСЛОВАЯ ГЕОЛОГИЯ, ГЕОФИЗИКА, МАРКШЕЙДЕРСКОЕ ДЕЛО И1. ГЕОМЕТРИЯ НЕДР»

106. ДИССЕРТАЦИЯ НА СОИСКАНИЕ УЧЕНОЙ СТЕПЕНИ КАНДИДАТА ТЕХНИЧЕСКИХ НАУК