Удосконалення технологічного проектування нафтогазопроводів з врахуванням їх взаємодії з довкіллям

Abstract

В роботі, на підставі узагальнення статистичних даних з аварійності магістральних трубопроводів у межах України, визначені найтиповіші їх підмови та причини виникнення. Одержано математичний розв’язок за допомогою матриці основних показників екологічної небезпеки для прогнозування масштабів забруднення довкілля при відмовах нафтопроводів. Вивчено проникність грунтів різного гранулометричного складу при фільтрації сирої нафти і дизельного палива та формування нафтового забруднення у підземних водах і перекриваючих їх відкладах. Виконані розрахунки інтенсивності витоку газу метану при корозійних пошкодженнях трубопроводу користуючись рівняннями термодинаміки тіла зі змінною масою, а для прогнозування динамічних параметрів витоку газу при відмові трубопроводу на повний переріз розроблено математичну модель на базі системи рівнянь руху, нерозривності та енергії. Запропоновано методи їх практичної реалізації. При проектуванні продуктопроводів (ШФЛВ) розроблені методичні основи кількісної оцінки ризику. Скорегована концепція удосконалення технологічного проектування трубопровідного транспорту нафти і газу та ене ргозбереження.

Целью работы является прогнозирование и уменьшение влияния на окружающую среду отказов нефтегазопроводов путем усовершенствования технологического проектирования на основе определения количественной оценки риска, критериев, индексов опасности с использованием физического и математического моделирования. В работе, в результате обобщения статистических данных по аварийности на магистральных трубопроводах в пределах Украины, определены типовые их отказы и причины возникновения; определено суммарное число выявленных отказов, в том числе аварийных, нефтегазопроводов на протяжении 15 лет. Разработана математическая модель с помощью матрицы основных показателей экологической опасности, для прогнозирования масштабов влияния отказов нефтегазопроводов на окружающую среду на стадии их проектирования. Изучена проницаемость фунтов разного гранулометрического состава и влажности при фильтрации сырой нефти и дизельного топлива. Установлено, что аллювиальные глины и суглинки имеют низкие фильтрационные свойства (Кф = 7,2 • КГ6 - 1,4 • 10~4 м/сут) и являются экраном, который защищает подземные воды от зафязнения при авариях на нефтепроводах. Проницаемость песчаных грунтов зависит от степени водонасыщения и содержания глинистых частиц. Физическим моделированием изучено формирование нефтяного зафязнения в подземных водах и перекрывающих однородных и неоднородных фунтах. Исследованием установлено, что в неоднородных фунтах, когда проницаемость водоносного горизонта выше перекрывающих фунтов, продвижение ареала нефтяного зафязнения может остановить сформированная капиллярная кайма. Рассмотрено и изучено влияние уражающих факторов на окружающую среду, при отказах магистральных газопроводов, которые необходимо учитывать при их проектировании. Приведены расчеты интенсивности массового расхода газа метана при коррозионных нарушениях трубопровода, используя уравнения термодинамики тела с переменной массой, а для прогнозирования динамических параметров расхода газа при отказах трубопровода на полный разрыв разработана математическая модель на основе системы уравнений движения, неразрывности и энергии. Предложены методы ее практической реализации. Разработаны методические основы количественной оценки риска при отказах продуктопроводов (ШФЛУ). Построены уровни риска на картографической основе с учетом розы ветров, стабильности атмосферы, масштабов массового расхода нефтепродуктов. Скорректирована концепция надежности магистрального трубопроводного транспорта нефти и газа Украины и энергосбережения, которая направлена на общее снижение отказов трубопроводов. Проведен расчет индексов опасности влияния природных факторов на спроектированный магистральный газопровод Ананьев-Измаил.

On the basis of generalization of the statistical data on failures of mains within Ukraine the study establishes their most frequent failures and reasons for their beginning. The mathematical solution is obtained using a matrix of the basic index of ecological hazard to predict the scope of environmental pollution in case of failures of oil pipelines. The permeability of soils of various grain size modes under conditions of filtering of both crude oil and diesel fuel and also the pollution with oil of subterranean waters and sediments, overlapping them, is studied with the help of physical simulation . The calculation of methane escape rate is carried out under conditions of the pipe line damaged by corrosion, using the equations of thermodynamics of a body with a variable mass, and with the view of predicting dynamic parameters of gas escape under conditions of a complete pipe line failure the mathematical model is designed on the basis of a set of equations of motion, continuity and energy, and the methods of its practical realization are proposed. When designing pipe lines (Wide-Fractional Lighter Hydrocarbons) the methodological principles of a quantitative estimation of risk rate are developed. The concept of enhancing the technological design of pipeline transportation of oil and gas and power saving is corrected.