Межпромысловый гозопровод

 

 

 

 

 

Таблица 2.2.2.1 – Влажность порога пучения различных типов грунтов

Генезис отложений слоя сезонного  оттаивания	Состав отложений	W0 , %	An, 0C	tср.з,  0C	Wнз, %	Wn, %	n	Wnn, %
Аллювий низкой поймы	Супесь тяжёлая	25-35 40-50	14-16	-9÷-11	3 9	36 44-49	0,6	20,8 27,6-30,4
Аллювий высокой поймы	Суглинок пылеватый	40-60	10-12	-8÷-10	8-10	54	0,5	28,6-29,5
Старичный аллювий высокой  поймы	Суглинок  пылеватый оторфо-ванный	60-70	10-11	-5÷-6	11	75	0,5	39,6

П р и м е ч а  н и е. W_пп – влажность порога пучения; W₀ – естественная влажность грунтов (весовая), %; A_n – амплитуда колебаний температур на поверхности грунта, ⁰С; t_ср.з – среднезимняя температура пород слоя сезонного оттаивания, ⁰С; W_нз – содержание незамёрзшей воды в грунтах при t_ср.з, ⁰С; W_n – полная влагоёмкость, %;    n –коэффициент, зависящий от темпа промерзания, доли единицы.

 

На переходе газопровода  через р. Енисей от распределительной  гребенки, расположенной на 1-й надпойменной террасе по левому берегу, проложено шесть ниток трубопроводов диаметром 426 мм. Эти нитки вблизи склона террасы уходят в траншеи и в пределах всей поймы проложены подземно. Далее также подземно они уходят в русло р. Енисея. Трубопровод забалластирован до нулевой плавучести. Газ идет с левого берега на правый и к гребенке подходит по трубам диаметром 720мм, проложенным надземно на всем протяжении от р. Большой Хеты до р. Енисея. Таким образом, газ на участке енисейской поймы, вблизи входа трубы в траншею, имеет температуру, близкую к температуре воздуха.

Ниже приводится более  подробное описание опытных площадок, на которых ведутся комплексные  режимные наблюдения.

Площадка Кырья ВП расположена  на водоразделе оз. Кырья и р. Лапхая, в 450 м от места заглубления газопровода  в траншею. Участок представляет собой вал, вытянутый параллельно  р. Енисею. Ширина вала по линии нитки газопровода составляет около 125 м. Поверхность вала имеет абсолютную отметку у борта озерной котловины 10,5 м и в естественных условиях покрыта густым высоким (более 1,5 м) кустарником и мохово-торфяным покровом.

При строительстве газопровода растительный покров на полосе шириной около 50 м был уничтожен. В верхней части разреза до глубины 8-10 м залегает толща   переслаивающихся тяжелых пылеватых суглинков и супесей с прослойками песка. Содержание органических остатков в этих отложениях составляет 8-10%. Среднегодовая температура пород на глубине нулевых годовых амплитуд равна минус 1÷2°С. Глубина сезонного оттаивания в естественных условиях изменяется от 0,7 до 1,0 м. Газопровод уложен в траншею, верхняя образующая трубы находится на глубине 0,75-0,80 м. Мощность ореола оттаивания, считая от нижней образующей трубы, в 1970 г. составляла 1,25, в 1971 г. - 0,95 и в 1972 г. - 0,75 м. Предзимняя   влажность отложений в ореоле оттаивания в 1969 г. в среднем была равна 55, в 1971 г. - 51÷54%. Объемный вес скелета грунта в среднем равен 1,0-1,2 г/см³.

В 130 м по ходу трассы от площадки Кырья ВП на склоне р. Лапхая расположена  площадка Лапхай I. Поверхностные условия, грунты, слагающие верхнюю часть разреза, и мерзлотные условия аналогичны грунтам и условиям на площадке Кырья ВП. Труба газопровода уложена в грунт, верхняя образующая ее находится на глубине 0,95-1 м.    Мощность ореола оттаивания,    считая   от   нижней   образующей   трубы, в 1971 - 1972 гг. составляла 0,5-0,6 м. Предзимняя влажность отложений была равна 56-66%.

Площадка ОК оборудована  в краевой части озерной котловины. Ширина котловины по трассе составляет 250 м, абсолютная отметка днища - около 5 м. Расстояние от входа газопровода в траншею равно 980 м. До строительства в днище котловины был развит осоково-разно-травяной покров и кустарник. При строительстве растительность   была, уничтожена. Отложения озерной котловины представлены в основном пылеватыми суглинками с прослоями супеси, торфа, реже песка. Содержание органики в минеральных разностях составляет 10-15%. Многолетнемерзлые породы имеют мощность 8 м, среднегодовая температура их 0÷1,5°С, глубина сезонного оттаивания грунтов в естественных условиях равна 0,7-1,0 м. Верхняя образующая трубы находится в грунте на   глубине 0,2 - 0,25 м. Мощность ореола оттаивания грунтов I970-I972 гг. практически не   изменялась и оставалась равной 0,45-0,50 м (от нижней образующей трубы). Предзимняя влажность отложений ореола оттаивания в 1971 г. была равна 57-67%, объемный вес скелета грунта - 0,9-1,0 г/см³. Геологическое строение площадки Кырья ВП и схема расположения приборов на ней показана на рисунке 2.2.2.1.

Рисунок 2.2.2.1 – Геологический  разрез на площадке Кырья ВП (водораздел озера Кырья и реки Лапхая):

1 – супесь с линзами  песка; 2 – суглинок с линзами  супеси; 3 – линзы и прослои  льда; 4 – мелкие включения слаборазложившихся  растительных остатков; 5 – граница  максимального сезонного оттаивания  грунта; 6 – скважина для температурных  наблюдений и мерзлотомер; 7 –  мерзлотомер; 

8 – пучиномер, установленный  на трубу; 9 – пучиномеры, установленные  в грунте и на поверхности.

 

Начиная с октября 1969 г., на площадках измерялись величины пучения и осадки трубы газопровода. В 1970 г. на площадке Кырья ВП начали вести наблюдения за пучением и осадкой грунта слоя сезонного оттаивания на расстоянии около 1 м от трубы газопровода. Кроме того, на площадках Кырья ВП и ОК велись наблюдения за динамикой сезонного оттаивания и промерзания грунтов под трубой газопровода, а на площадке ОК ещё и наблюдения за температурным режимом верхней десятиметровой толщи грунта.

Проведённые исследования показали что температура газа в трубе  на участке надземной прокладки  зимой в среднем ниже температуры  воздуха не более чем на 0,1°C_, т.е. практически равна температуре воздуха. В июне - июле превышение температуры газа над температурой воздуха составляет 5,5-7,5°C. В среднем за теплый период температура газа в трубе выше температуры воздуха на 3,8°C.

Осадка труб газопровода  начинается в июне и совпадает  с началом оттаивания мерзлого грунта под трубами. Скорость протекания осадки составляет в среднем 0,07-0,11 см/сутки. Максимальные значения наблюдаются в первую половину лета (до 0,18 см/сутки), а с начала октября происходит поднятие труб газопровода в связи с пучением грунта при промерзании (таблица 2.2.2.2).

 

 

Таблица 2.2.2.2 – Скорость вертикальных перемещений трубы  газопровода на наблюдательных площадках  ОК и Кырья ВП

Год	Вид вер- тикаль- ных пе-ремеще- ний	Площадка ОК				Площадка Кырья ВП
		Дата	Время, сутки	Вели-чина переме- щений, см	Ско-рость переме- щений, см/сутки	Дата	Время, сутки	Величина переме- щений, см	Скорость переме- щений, см/сутки
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
1970	Осадка	1/VI-1/VIII	61	- 2,4	0,04	1/VI-10/VII	40	- 7,0	0,18
		1/VIII-1/IX	31	- 3,6	0,12	10/VII-1/VIII	20	- 2,0	0,10
		1/IX-20/IX	20	- 2,0	0,10	1/VIII-1/X	61	- 2,4	0,04
		20/IX-1/X	10	0,0	0,0
		Средняя скорость осадки равна 0,07  см/ сутки				Средняя скорость осадки равна 0,09  см/ сутки
		Средняя скорость относительной  осадки равна 0,096х10-2, сутки-1				Средняя скорость относительной  осадки равна 0,063х10-2, сутки-1
1970	Пучение	1/X-20/X	20	4,6	0,23	1/X-1/XI	31	3,8	0,12
		20/X-1/XI	10	1,6	0,16	1/XI-10/XI	10	0,0	0,0
		1/XI-20/XI	20	4,8	0,24	10/XI-30/XI	20	5,7	0,29
		Средняя скорость пучения равна 0,23  см/ сутки				Средняя скорость пучения равна 0,16  см/ сутки
		Средняя скорость относительного пучения равна 0,294х10-2, сутки-1				Средняя скорость относительного пучения равна 0,103х10-2, сутки-1
1971	Осадка	20/V-10/VIII	80	- 5,4	0,07	1/VI-1/VIII	61	- 6,0	0,10
		10/VIII-1/IX	20	- 2,6	0,13	1/VIII-1/X	61	0,0	0,0
		1/IX-10/IX	10	- 1,0	0,10
		10/IX-1/X	20	0,0	0,0
		Средняя скорость осадки равна 0,08  см/ сутки				Средняя скорость осадки равна 0,10  см/ сутки
		Средняя скорость относительной  осадки равна 0,116х10-2, сутки-1				Средняя скорость относительной  осадки равна 0,082х10-2, сутки-1
1971	Пучение	1/X-20/X	20	1,8	0,09	1/X-20/XI	20	3,0	0,15
		20/X-1/XI	10	5,6	0,56	20/X-1/XI	10	4,0	0,40
		1/XI-30/XI	30	4,6	0,15	1/XI-30/XI	30	3,0	0,10

 

Продолжение таблицы 2.2.2.2.

		Средняя скорость пучения равна 0,20  см/ сутки				Средняя скорость пучения равна 0,17  см/ сутки
		Средняя скорость относительного пучения равна 0,286х10-2, сутки-1				Средняя скорость относительного пучения равна 0,153х10-2, сутки-1
1972	Осадка	1/V-1/VI	30	- 4,0	0,13	1/VI-1/VII	30	- 5,0	0,17
		1/VI-1/VII	31	- 4,0	0,13	1/VII-1/VIII	31	- 4,0	0,13
		1/VII-1/IX	31	- 2,4	0,08	1/VIII-31/VIII	31	0,0	0,0
		1/IX-10/IX	10	- 0,6	0,06
		Средняя скорость осадки равна 0,11  см/ сутки				Средняя скорость осадки равна 0,10  см/ сутки
		Средняя скорость относительной  осадки равна 0,150х10-2, сутки-1				Средняя скорость относительной  осадки равна 0,177х10-2, сутки-1

 

Время поднятия определяется продолжительностью промерзания сезонноталого  грунта под трубой и составляет около 1,5 месяцев. Скорость пучения больше скорости осадки и в среднем равна 0,16-0,23 см/сутки. Максимальная скорость пучения зафиксирована в конце  октября - начале ноября (до 0,40÷0,56 см/сутки).

Геологическое строение и схема расположения приборов площадки Лапхай I показана на рисунке 2.2.2.2.

Рисунок 2.2.2.2 – Геологический  разрез на площадке Лапхай I (берег реки Лапхая).

Изменение положения газопровода  под воздействием пучения и осадки грунтов в зависимости от мерзлотно-грунтовых  условий и глубины заложения  газопровода характеризуется следующими данными.

На площадке ОК перемещение  трубы, заглубленной на 0,25 м, наблюдаетоя  с осени 1969 г. Газопровод был пущен  в эксплуатацию в апреле 1970 г. При оттаивании грунта летом этого года газопровод опустился на 5 см по сравнению с положением, которое он занимал в начале измерений зимой 1969-1970 г., и на 8 см по сравнению с положением газопровода к началу оттаивания (таблица 2.2.2.2). При этом в первый год эксплуатации ореол оттаивания грунта под трубой достиг глубины 0,5 м. Отсюда следует, что при первоначальном оттаивании многолетнемерзлый грунт, на который была положена труба, дал осадку, равную 6,7 см/м.

В последующую зиму 1970-197I гг. под влиянием пучения грунта труба поднялась на 11 см по сравнению с положением, зафиксированным в конце лета 1970 г. Труба также превысила положение (на 3 см), отмеченное в предыдущую зиму, когда газопровод еще не был пущен в эксплуатацию и когда практически отсутствовал ореол оттаивания под

трубой.              

Таким образом, образование  ореола оттаивания и последующее  его промерзание привело к выпучиванию газопровода.

Геологический разрез на площадке ОК представлен на рисунке 2.2.2.3.

Рисунок 2.2.2.3 – Геологический разрез на площадке ОК

 

Летом 1971 г. осадка трубы  составила 9 см. При этом мощность ореола оттаивания была равна 0,45 м, т.е. оказалась  несколько меньше ореола, образовавшегося в предыдущее дето. Осадка трубы произошла лишь за счет слоя сезонного оттаивания. В результате труба не заняла положения, в котором находилась летом 1970 г., и оказалась приподнятой на 2 см. Зимой 1971-1972 гг. газопровод снова поднялся на 12 см по сравнению с положением, зафиксированным к началу, промерзания грунта вокруг трубы. Примерно на такую же высоту он поднялся зимой 1970 г., что свидетельствует об установившейся глубине сезонного оттаивания при сходных условиях промерзания, неизменном составе и влажности грунта.

Летом 1972 г. осадка трубопровода составила 11 см, т.е. меньше, чем зимой. В результате труба приблизилась к дневной поверхности еще на 1 см (таблица 2.2.2.3).

 

 

Таблица 2.2.2.3 – Изменение  положения трубы газопровода  в результате вертикальных перемещений

Наименование площадки	Относительные отметки верхней  образующей трубы в 1971 г. по сравнению с положением трубы в 1970 г. при максимальных значениях, см		Относительные отметки верхней  образующей трубы в 1972 г. по сравнению с положением трубы в 1970 г. при максимальных значениях, см
	пучения	осадки	пучения	осадки
ОК	3,0	2,0	6,0	3,0
Кырья ВП	- 2,0	3,4	3,0	3,4
Лапхай	- 3,2	2,4	2,0	2,4

 

На площадке Кырья ВП труба  была уложена в траншею в начале 1969 г. и заглублена на 0,8 м. Зимой 1969-1970 гг. труба лежала в талом грунте, промерзания под трубой не наблюдалось, так как эксплуатация началась лишь с апреля 1970 г. Промерзание грунта от поверхности достигло в эту зиму глубины 1,1 м. Кровля многолетнемерзлой толщи находилась на глубине 0,2-0,15 м от нижней образующей трубы  (1,4-1,5 м от поверхности почвы). Иными словами,  на площадке в период строительства существовала несливающаяся мерзлота.