ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ ЛАНДШАФТНЫХ УСЛОВИЙ НА...

14
УДК 622.691.4 ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ ЛАНДШАФТНЫХ УСЛОВИЙ НА ТЕХНИЧЕСКОЕ СОСТОЯНИЕ ГАЗОПРОВОДОВ СЕВЕРА Марахтанов В.П., Великоцкий М.А. Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, г. Москва Егурцов С.А. ООО «Энергодиагностика» e-mail: [email protected] Аннотация. Рассмотрена проблема оценки взаимодействия природных и техни- ческих систем на трассах газопроводов на севере Западной Сибири. Предложена мето- дика оценки «агрессивности» северных ландшафтов (криогеосистем) по отношению к газопроводам с помощью комплекса специальных показателей. Изложены результаты соответствующих исследований на трассах газопроводов межпромыслового коллекто- ра газового месторождения Медвежье. Показана тесная связь технического состояния этих газопроводов с ландшафтными особенностями окружающей местности. Ключевые слова: газопроводы, техническое состояние, ландшафтные условия, Север Техническое состояние газопроводов во многом зависит от условий взаи- модействия этих инженерных сооружений с окружающей природной средой. Проблема исследования этого взаимодействия на Севере гораздо актуальнее по сравнению с умеренными и южными широтами, что традиционно объясняется широким распространением многолетнемерзлых пород в основании инженерных сооружений. Такое представление сложилось в рамках инженерно-геологического подхода, рассматривающего исключительно грунтовую «составляющую» природ- ной среды и не уделяющего должного внимания остальным ее компонентам (рельефу, растительности, почвам, поверхностным и грунтовым водам, снежному и ледовому покровам). Очевидная ограниченность подобного подхода может быть преодолена в рамках техногеологического анализа, который развивается нами при исследованиях на трассах магистральных газопроводов в северных районах Западной Сибири [1 - 4]. Техногеоэкологический анализ – исследование и оценка результатов взаимодействия природной и техногенной составляющих природ- но-технических систем с целью выявления и нейтрализация негативных факторов окружающей природной среды, взаимодействующих с инженерными сооружения- ми на стадиях их строительства и эксплуатации. В сферу техногеоэкологического анализа вовлекается весь комплекс ландшафтных природных факторов, отмечен- ных выше. Для техногеоэкологического анализа магистральные газопроводы пред- ставляют один из наиболее интересных технических объектов. Протягиваясь на _____________________________________________________________________________ Электронный научный журнал «Нефтегазовое дело», 2012, № 4 http://www.ogbus.ru 81

Upload: others

Post on 15-Aug-2020

22 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ ЛАНДШАФТНЫХ УСЛОВИЙ НА …ogbus.ru/files/ogbus/authors/Marakhtanov/Marakhtanov_1.pdf · процессы (ПТП), развивающиеся

УДК 622.691.4

ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ ЛАНДШАФТНЫХ УСЛОВИЙНА ТЕХНИЧЕСКОЕ СОСТОЯНИЕ ГАЗОПРОВОДОВ СЕВЕРА

Марахтанов В.П., Великоцкий М.А.Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, г. Москва

Егурцов С.А.ООО «Энергодиагностика»

e-mail: [email protected]

Аннотация. Рассмотрена проблема оценки взаимодействия природных и техни-ческих систем на трассах газопроводов на севере Западной Сибири. Предложена мето-дика оценки «агрессивности» северных ландшафтов (криогеосистем) по отношению к газопроводам с помощью комплекса специальных показателей. Изложены результаты соответствующих исследований на трассах газопроводов межпромыслового коллекто-ра газового месторождения Медвежье. Показана тесная связь технического состояния этих газопроводов с ландшафтными особенностями окружающей местности.

Ключевые слова: газопроводы, техническое состояние, ландшафтные условия, Север

Техническое состояние газопроводов во многом зависит от условий взаи-модействия этих инженерных сооружений с окружающей природной средой. Проблема исследования этого взаимодействия на Севере гораздо актуальнее по сравнению с умеренными и южными широтами, что традиционно объясняется широким распространением многолетнемерзлых пород в основании инженерных сооружений. Такое представление сложилось в рамках инженерно-геологического подхода, рассматривающего исключительно грунтовую «составляющую» природ-ной среды и не уделяющего должного внимания остальным ее компонентам (рельефу, растительности, почвам, поверхностным и грунтовым водам, снежному и ледовому покровам). Очевидная ограниченность подобного подхода может быть преодолена в рамках техногеологического анализа, который развивается нами при исследованиях на трассах магистральных газопроводов в северных районах Западной Сибири [1 - 4]. Техногеоэкологический анализ – исследование и оценка результатов взаимодействия природной и техногенной составляющих природ-но-технических систем с целью выявления и нейтрализация негативных факторов окружающей природной среды, взаимодействующих с инженерными сооружения-ми на стадиях их строительства и эксплуатации. В сферу техногеоэкологического анализа вовлекается весь комплекс ландшафтных природных факторов, отмечен-ных выше.

Для техногеоэкологического анализа магистральные газопроводы пред-ставляют один из наиболее интересных технических объектов. Протягиваясь на

_____________________________________________________________________________ Электронный научный журнал «Нефтегазовое дело», 2012, № 4 http://www.ogbus.ru

81

Page 2: ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ ЛАНДШАФТНЫХ УСЛОВИЙ НА …ogbus.ru/files/ogbus/authors/Marakhtanov/Marakhtanov_1.pdf · процессы (ПТП), развивающиеся

сотни и тысячи километров, они пересекают территории с разнообразными ланд-шафтными условиями, благодаря чему возможна оценка взаимодействия этих сооружений с окружающей природной средой в региональном и зональном масш-табах. Так, газотранспортные системы, подающие газ из западносибирских место-рождений в центральные районы России, проходят последовательно через при-родные зоны тундры, лесотундры, тайги, лесостепи и степи.

Сразу же после строительства первых газопроводов на севере Западной Сибири в начале 70-х г. XX века, их трассы стали объектом изучения представи-телей различных естественнонаучных дисциплин (геологии, географии, биоло-гии). Рассмотрим объекты этих исследований, представленные на рис. 1, где пока-заны 3 объекта: ландшафтный природный комплекс (в криолитозоне – криогеоси-стема или КГС); газопровод – техническая система (ТС); природно-техногенные процессы (ПТП), развивающиеся как в естественных условиях, так и в процессе эксплуатации газопроводов. КГС и ТС совместно образуют природно-техничес-кую систему (ПТС). Компоненты КГС и отдельные ПТП, выделенные на схеме курсивом – основные объекты инженерно-геокриологических исследований, под-черкнутые компоненты и ПТП – почвенно-геоботанических исследований. На рис. 1 также отображены связи между объектами. Связи эти имеют двусторон-нюю направленность, что отражает взаимовлияние объектов.

Рис. 1. Объекты исследования на трассах магистральных газопроводов Севера

_____________________________________________________________________________ Электронный научный журнал «Нефтегазовое дело», 2012, № 4 http://www.ogbus.ru

82

оценка устойчивости различных криогеосистем пристроительстве и эксплуатации газопроводов

оценка "агрессивности" различных криогеосистем поотношению к газопроводам

Природно-техногенные

процессы

горные породыс подземными

льдами

рельеф

подземныеводы

поверхностныеводы

снежный покров

растительность

почвы

термокарсттермоэрозия

пучение сезонноепучение многолетнее

солифлюкция

заболачиваниеподтопление

боковая эрозиядонная эрозия

криогенный сплыв

новообразование ММП

оттаивание ММП

Ландшафтныйприродныйкомплекс-

криогеосистема

Природно-техническая система

труба

грунтовоеобвалование

изоляционноепокрытие

утяжелители

опоры

анкера

Газопровод -техническая

система

наледеобразование

возобновлениерастительности

крановые узлы

Основные естественно-научные результаты исследования связей:

Page 3: ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ ЛАНДШАФТНЫХ УСЛОВИЙ НА …ogbus.ru/files/ogbus/authors/Marakhtanov/Marakhtanov_1.pdf · процессы (ПТП), развивающиеся

Результаты исследований объектов и связей, показанных на рис. 1, могут быть двух категорий: эмпирические (прикладные) и естественнонаучные. Эмпи-рические результаты представляют собой конкретные, опытные данные. Напри-мер, к ним относятся сведения об изменениях свойств грунтов в основании газо-проводов; о различных природно-техногенных процессах, развивающихся при их строительстве и эксплуатации [5, 6], о характере нарушения и восстановления почвенно-растительного покрова [5, 7]. Эта информация получается при исследо-вании связей между объектами, показанными на рис. 1, направленных влево. При изучении связей, направленных вправо на рис. 1, получаются сведения об измене-нии технического состояния (деформациях) сооружений, обусловленных воздей-ствием неблагоприятных природно-техногенных процессов [8, 9].

Естественнонаучные результаты исследований базируются на эмпириче-ских данных, но отличаются от них признаками, характерными для научного зна-ния, из которых одним из главных является систематизированность, проявляюща-яся через научные классификации. При техногеоэкологических исследованиях на трассах газопроводов возможно создание классификаций ландшафтных природ-ных комплексов (в том числе КГС) по двум признакам: по устойчивости к техно-генным воздействиям и по «агрессивности» (степени воздействия на техническое состояние инженерных сооружений). На рис. 1 первое направление соответствует изучению связей, направленных влево, второе – направленных вправо. В настоя-щей статье рассматриваются вопросы оценки «агрессивности» ландшафтов по от-ношению к газопроводам, представляющие наибольший практический интерес для специалистов газовой промышленности. Вопросы исследования устойчивости северных территорий при строительстве и эксплуатации газопроводов в большей степени относятся к компетенции инженеров-географов и здесь не затронуты. Некоторые результаты таких исследований изложены в [2, 10, 11].

Методология техногеоэкологического анализа предусматривает выполне-ние следующего комплекса исследований [11]:

– изучения зонально-региональной ландшафтной структуры региона с вы-делением КГС различного таксономического ранга (от физико-географических зон и подзон до урочищ);

– установления в пределах выделенных КГС характера сочетания ланд-шафтных факторов, обусловливающих негативные мерзлотные и другие процес-сы, ухудшающие экологическую обстановку, и снижающих устойчивость инже-нерных сооружений;

– определения в пределах выделенных КГС технического состояния газо-проводов по значимым показателям и классификация (на основе полученных результатов) КГС по их «агрессивности» по отношению к эксплуатируемым соо-ружениям;

_____________________________________________________________________________ Электронный научный журнал «Нефтегазовое дело», 2012, № 4 http://www.ogbus.ru

83

Page 4: ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ ЛАНДШАФТНЫХ УСЛОВИЙ НА …ogbus.ru/files/ogbus/authors/Marakhtanov/Marakhtanov_1.pdf · процессы (ПТП), развивающиеся

– анализа влияния особенностей различных ландшафтных компонентов КГС (литологический состав грунтов, мерзлое или талое их состояние, льдис-тость, рельеф поверхности, почвенно-растительный покров, подземные и поверх-ностные воды) на техническое состояние газопроводов.

Ниже изложены некоторые результаты наших техногеоэкологических ис-следований на трассах газопроводов межпромыслового коллектора (МПК) газово-го месторождения Медвежье, выполненных в 2007 - 2010 гг.

Криогеосистемы газового месторождения Медвежье

В пределах газового месторождения Медвежье выделяются КГС различной размерности (зональной, региональной и местной), в которой проявляются зо-нальные особенности распределения тепла и влаги, почв и растительности, регио-нальные особенности литологии грунтов и рельефа и местные особенности под-земных и поверхностных вод, микрорельефа, почвенно-геоботанических условий и микроклимата.

КГС зональной размерности представлены тремя физико-географическими зонами и подзонами, пересекаемыми с севера на юг контуром месторождения: южной тундры, лесотундры и северной тайги. Южно-тундровая подзона тундро-вой зоны характеризуется кустарниковой, кустарничковой и мохово-лишайнико-вой растительностью. Здесь отмечается сплошное распространение ММП, мощно-стью 300 - 350 м на междуречьях. Под озерами и руслами рек установлены локаль-ные несквозные талики [12].

Лесотундровая зона представлена чередованием лесных и безлесных тун-дровых, заболоченных и торфяных массивов, что обусловило мозаичное распре-деление в плане ММП и различие их температуры. ММП отсутствуют под лесны-ми массивами, но повсеместно появляются на тундровых и торфяных участках. Наиболее низкие температуры грунтов отмечаются на торфяниках. Лесотундровая зона характеризуется сплошным и прерывистым распространением ММП мощностью до 300 м, несквозными таликами под днищами оврагов и мелких ручьев на междуречьях и глубокими таликами под руслами рек [12].

Северо-таежная подзона лесной зоны, северная граница которой проходит по долине р. Б. Ярудей, представлена лиственнично-березовыми лесами с приме-сью ели. Лесная растительность способствует формированию снежного покрова значительной мощности (более 0,6 - 0,8 м), термическое сопротивление которого препятствует формированию современных многолетнемерзлых пород (ММП). Для этой зоны характерно островное распространение ММП, которые встречают-ся в пределах торфяников, а под лесами, как правило, отсутствуют. В вертикаль-ном разрезе мерзлая толща распадается на два слоя: верхний, современный, до глубины 30 - 50 м и нижний, реликтовый, отделенный от верхнего талыми порода-ми мощностью от 30 до 100 м и с подошвой на глубине 250 - 300 м [12].

_____________________________________________________________________________ Электронный научный журнал «Нефтегазовое дело», 2012, № 4 http://www.ogbus.ru

84

Page 5: ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ ЛАНДШАФТНЫХ УСЛОВИЙ НА …ogbus.ru/files/ogbus/authors/Marakhtanov/Marakhtanov_1.pdf · процессы (ПТП), развивающиеся

КГС зонально-регионального уровня выделяются по сочетанию зональных и региональных характеристик. Последние связаны с наличием на территории месторождения 10 различных геолого-геоморфологических уровней (табл. 1).

КГС местного уровня являются урочищами, под которыми понимаются природные комплексы с определенным сочетанием рельефа, растительности, при-поверхностных грунтов, подземных и поверхностных вод и микроклимата. Об-щепринято, что в пределах конкретного ландшафта (например, на V ледово-мор-ской равнине салехардского времени), в контурах конкретного урочища среднего-довая температура ММП, глубина сезонного оттаивания и промерзания, льдис-тость мерзлых пород, тип криогенных процессов, уровень грунтовых вод и неко-торые другие инженерно-геологические характеристики грунтов изменяются нез-начительно. Урочища исследуемой территории, пересекаемые газопроводами межпромыслового коллектора, представлены в табл. 2.

Таблица 1. Зонально-региональные КГСрайона газового месторождения Медвежье

Геолого-геоморфологические

уровни [12]

Природные зоны и

подзоны

Температура ММП, °С

Мощность ММП, м

Распростра-нение ММП

ИндексКГС

1. Ледово-ледниковые морские отложения салехардского времени (glm II2-4). Глины, суг-линки. Уровень 60 - 100 м

Лесотундра −0,5 ÷ −1,5 250 - 350 Сплошное,прерывистое

Северная тайга

- - - 1ст

2. Морские и прибрежно-морские отложения казанцевского времени (m,pm III1). Глины, суглинки, алевриты, пески. Уровень 60 - 80 м

Лесотундра −1,0 ÷ −2,0 350 - 400 Сплошное

3. Аллювиально-морские (эстуарные, аллювиаль-но-озерные и дельтовые) отложения зырянско-каргинского времени (alm III2-3). Суглинки, пески, алевриты.Уровень 40 - 60 м.

Южная тундра

−3,0 ÷ −5,0 350 - 400 Сплошное 3т

Лесотундра −1,0 ÷ −2,0 300 - 350 Сплошное, 3л

4. Древние озерно-болотные отложения – торфяники на поверх-ности салехардского времени (lp III1-IY)

Лесотундра −2 ÷ −3,0 300 − 400 Сплошное 4лСеверная тайга

-1,0 ÷ −2,0 0 − 100 Островное 4ст

5. Молодые (верхнеплейстоценовые – современные) озерно-болотные отложения -торфяники (lp III3-IY)

Южная тундра

−3,0 ÷ −5,0 300 - 400 Сплошное 5т

Лесотундра −2,0 ÷ −3,0 200 - 300 Сплошное 5лСеверная тайга

0 ÷ −1,5 0 - 100 Островное 5ст

_____________________________________________________________________________ Электронный научный журнал «Нефтегазовое дело», 2012, № 4 http://www.ogbus.ru

85

Page 6: ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ ЛАНДШАФТНЫХ УСЛОВИЙ НА …ogbus.ru/files/ogbus/authors/Marakhtanov/Marakhtanov_1.pdf · процессы (ПТП), развивающиеся

Геолого-геоморфологические

уровни [12]

Природные зоны и

подзоны

Температура ММП, °С

Мощность ММП, м

Распростра-нение ММП

ИндексКГС

6. Болотные отложения в долинах рек (alp IV)

Лесотундра −1 ÷ −2 200 - 300 Прерывистое 6лСеверная тайга

- - Отсутствуют 6ст

7. Аллювиальные отложения II надпой-менной террасы сар-танского времени (a III4)

Южная тундра

−3,0 ÷ −5,0 300 - 400 Сплошное 7л

Лесотундра −1,0 ÷ −2,0 200 - 300 Сплошное 7тСеверная тайга

- - Отсутствуют 7ст

8. Аллювиальные отложения I надпоймен-ной террасы (a IV1)

Южная тундра

−1,0 ÷ −3,0 200 - 300 Сплошное 8т

Лесотундра 0 ÷ – 0,5 200 - 300 Прерывистое 8лСеверная тайга

- - Отсутствуют 8ст

9. Аллювиальные отложения поймы (a IV2)

Южная тундра

−1,0 ÷ −3,0 200 - 300 Прерывистое 9т

Лесотундра 0 ÷ −0,5 200 - 300 Прерывистое 9лСеверная тайга

- - Отсутствуют 9ст

10. Аллювиальные отло-жения долин мелких рек (a IV)

Южная тундра

−1,0 ÷ −3,0 300 - 400 Сплошное 10т

Лесотундра 0 ÷ −0,5 200 - 300 Прерывистое 10лСеверная тайга

- - Отсутствуют 10ст

Таблица 2. Урочища, распространенные вдоль трасс газопроводов МПКНомера урочищ Типы урочищ

Лесные1 Сомкнутые елово-березово-лиственничные леса пойм2 Березово-лиственничные редкостойные леса приречий

3 Березово-лиственничные пятнисто-медальонные лишайниковые редины на пологих увалах и холмах, иногда наблюдаются остаточные полигоны

4 Лиственничные пятнисто-медальонные редины на слабодренированных мочажинах

Тундровые

6 Кустарничково-мохово-лишайниковая, мелкокочковатая, с пятнами-медальонами тундра на хорошо дренированных холмах

7 Кустарничково-мохово-лишайниковые тундра на плоских, относительно хорошо дренированных поверхностях междуречий

8 Мелкобугристая кустарничково-мохово-лишайниковая тундра на вогнутых слабодренированных поверхностях междуречий

9Кустарничково-мохово-лишайниковая, полигональная, с пятнами-медальонами тундра на плоских и наклонных слабо дренированных поверхностях междуречий

11 Кустарниковые (по бортам хасыреев, тыловых частей террас, логам и узким речным долинам, у подножья склонов) тундры

_____________________________________________________________________________ Электронный научный журнал «Нефтегазовое дело», 2012, № 4 http://www.ogbus.ru

86

Page 7: ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ ЛАНДШАФТНЫХ УСЛОВИЙ НА …ogbus.ru/files/ogbus/authors/Marakhtanov/Marakhtanov_1.pdf · процессы (ПТП), развивающиеся

Номера урочищ Типы урочищ

Болотные12 Травяно-моховые обводненные (топяные) плоские болота

13Комплексные болота (плоскими кочковатыми осоково-сфагновыми болотами в комплексе с кустарничково-травяно-лишайниковыми тундрами и фрагментами торфяников)

Торфянниковые

16 Низкие плоские торфяники с травяно-моховыми мочажинами

17 Плоскобугристые заозеренные торфяники (мощностью до 4 м),с травяно-моховыми мочажинами

Комплексные

22 Осоково-мохово-кустарничково-кустарниковые с фрагментами торфяниковв ложбинах стока и логах

Без растительного покрова

24Незадернованные песчаные прирусловые отмели крупных рек, котловины выдувания на холмах, бровках склонов и речных террасах, развеянные техногенные отсыпки

Оценка влияние природной средына техническое состояние газопроводов МПК

Данная оценка выполняется на основе определения в разных КГС техничес-кого состояния различных элементов конструкции трубопровода, испытывающих изменения под воздействием природной среды. Нашими исследованиями [10, 11] было установлено, что наиболее чувствительным в этом отношении элементом является грунтовое обвалование трубопровода (на рис. 1 выделено жирным). Грун-товое обвалование представляет собой важную составную часть газопроводной системы, защищая ее от внешних воздействий и повышая промышленную безо-пасность в процессе эксплуатации. Воздействие КГС на обвалование проявляется через неблагоприятные инженерно-геологические процессы, развивающиеся в по-лосе трассы газопровода: заболачивание и обводнение территории; эрозию; раз-мывающую деятельность полых и паводковых вод; пучение и просадку льдистых грунтов; морозобойное растрескивание грунтов (рис. 1). Ландшафтная обуслов-ленность отмеченных процессов служит причиной того, что состояние (разруше-ние) грунтового обвалования в значительной степени зависит от типа КГС, пере-секаемого трассой газопровода, а оценку этого состояния можно использовать для характеристики агрессивности КГС по отношению к газопроводу [10, 11].

Значимым показателем для оценки состояния обвалования газопровода в каком-либо типе КГС (табл. 1, 2) является доля участков с обнаженной трубой (разрушенным обвалованием). Для оценки состояния грунтового обвалования

_____________________________________________________________________________ Электронный научный журнал «Нефтегазовое дело», 2012, № 4 http://www.ogbus.ru

87

Page 8: ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ ЛАНДШАФТНЫХ УСЛОВИЙ НА …ogbus.ru/files/ogbus/authors/Marakhtanov/Marakhtanov_1.pdf · процессы (ПТП), развивающиеся

трубопровода в пределах КГС какого-либо типа используется показатель Ni, чис-ленно равный доли участков трассы с разрушенным обвалованием:

N i=Li

'

L i100 % ,

где i – тип КГС; Li' – протяженность вдоль трассы газопровода участков с разру-

шенным обвалованием (оголенной трубой) в пределах КГС данного типа; Li – об-щая протяженность вдоль трассы газопровода КГС данного типа.

Первоначально вдоль трассы газопровода выделялись участки с сохранив-шимся и разрушенным обвалованием. Первые характеризовались как устойчивые и из последующего анализа исключались, а в пределах вторых проводились даль-нейшие исследования с выявлением дефектов других элементов конструкции тру-бопровода – изоляционного покрытия, металла (коррозии) трубы и ее прост-ранственного положения (отклонение от проектного). Эти дефекты, так же, как и обвалование (правда, менее тесным образом), могут быть связаны с техногеоэко-логическими условиями (видом КГС) в полосе трассы сооружения. Возможные виды дефектов на участках с отсутствующим обвалованием приведены в табл. 3.

Комбинации дефектов различных конструктивных элементов газопровода (по три разных показателя), указанных в табл. 3, характеризуют его техническое состояние в каждом конкретном месте (тип дефектов). Согласно табл. 3, теорети-чески возможное число различных сочетаний равно 27. На практике же (на трас-сах газопроводов МПК газового месторождения Медвежье) существует всего лишь 14 комбинаций (типов дефекта): И1М0П0, И1М0П1, И1М1П0, И2М1П0, И1М1П1, И1М1П2, И2М1П1, И2М1П2, И3М1П0, И3М1П1, И3М1П2, И3М2П0, И3М2П1, И3М2П2.

Таблица 3. Классификация дефектов трубопровода(на участках с отсутствующим обвалованием)

Изоляционное покрытие (И) Металл трубопровода (М)Пространственное

положение трубопровода (П)

норма, или

отдельные задиры краев

задиры, гофры,

отслоения

задиры, гофры,

отслоения, местами

отсутствует

норма поверхностная коррозия каверны норма

просвет под

трубой

изгиб

И1 И2 И3 М0 М1 М2 П0 П1 П2

Внешний вид газопровода с некоторыми различными комбинациями дефектов технического состояния показан ниже на рис. 2 - 4.

Техническое состояние газопроводов МПК в различных типах КГС в ранге урочищ отражает табл. 4, в которой приводятся доли (в %) участков трубопровода с разрушенным обвалованием (Ni ). В пределах этих участков показано распреде-ление (%) различных комбинаций дефектов: изоляционного покрытия трубопро-

_____________________________________________________________________________ Электронный научный журнал «Нефтегазовое дело», 2012, № 4 http://www.ogbus.ru

88

Page 9: ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ ЛАНДШАФТНЫХ УСЛОВИЙ НА …ogbus.ru/files/ogbus/authors/Marakhtanov/Marakhtanov_1.pdf · процессы (ПТП), развивающиеся

вода, его металла и пространственного положения. В табл. 4 также выполнена классификация урочища по их «агрессивности» по отношению к газопроводам МПК. Выделены три категории урочищ по агрессивности: нейтральные, слабо аг-рессивные, агрессивные. Внутри каждой категории «агрессивность» урочищ воз-растает слева направо с учетом интегральной оценки в них всей комбинации дефектов технического состояния.

Рис. 2. Техническое состояние И3М2П0

Рис. 3. Техническое состояние И2М1П1

Рис. 3. Техническое состояние И2М1П2

_____________________________________________________________________________ Электронный научный журнал «Нефтегазовое дело», 2012, № 4 http://www.ogbus.ru

89

Page 10: ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ ЛАНДШАФТНЫХ УСЛОВИЙ НА …ogbus.ru/files/ogbus/authors/Marakhtanov/Marakhtanov_1.pdf · процессы (ПТП), развивающиеся

Таблица 4. Оценка «агрессивности» урочищ газового месторождения Медвежье

Показатели, %

Категории урочищ и их номера

I. Нейтральные II. Слабо агрессивные III. Агрессивные

24 1 2 3 4 6 7 8 9 16 11 12 17 13 22Ni 0 3 8 6 5 18 22 24 20 36 50 41 56 59 67

И1М0П0 100 27 7 34 27 11 43 69 18 5 6 22И1М0П1 1 7И1М1П0 5 3 2 11И1М1П1

И1М1П2 1 2И2М1П0 33 35 11 23 13 25 22 32 22И2М1П1 9 1И2М1П2 7 1 3 2И3М1П0 31 14 100 30 16 22 33 31 28 4 8И3М1П1 1 3 4 1 12 4И3М1П2 4 1 0 11 26И3М2П0 5 33 7 26 28 16 7 60 44 19И3М2П1 2 1 1 9 4 1И3М2П2 7 100 3Индекс I1 I2 I3 I4 I5 II1 II2 II3 II4 III1 III2 III3 III4 III5 III6

Техническое состояния газопровода исследовалось также в различных зонально-региональных КГС. Результаты представлены в таблице 5.

Таблица 5. Техническое состояние газопроводав различных зонально-региональных КГС и оценка их «агрессивности»

Показателитехнического

состояния, %

Категории зонально-региональных КГС и их индексы

Нейтральные Слабо агрессивные Агрессивные Сильно агрессивные

8л 9л 3л 1ст 7л 3т 2л 9т 7т 1л 5ст 5л 6лNi 0 3 7 13 9 19 25 33 32 35 61 65 95

И1М0П0 100 25 18 25 29 52 22 18 4 И1М0П1 2 2 И1М1П0 2 8 10 И1М1П1 3 И1М1П2 И2М1П0 19 6 4 76 25 32 И2М1П1 5 1 И2М1П2 1 6 4 2 И3М1П0 18 56 6 36 3 9 10 13 100 4 24И3М1П1 7 2 4 30 2 1 И3М1П2 3 47 4 И3М2П0 18 4 14 20 12 38 36 45 76И3М2П1 9 9 1 7 1 3 И3М2П2 20 1 7

_____________________________________________________________________________ Электронный научный журнал «Нефтегазовое дело», 2012, № 4 http://www.ogbus.ru

90

Page 11: ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ ЛАНДШАФТНЫХ УСЛОВИЙ НА …ogbus.ru/files/ogbus/authors/Marakhtanov/Marakhtanov_1.pdf · процессы (ПТП), развивающиеся

В табл. 5 КГС сгруппированы в 4 различные категории «агрессивности» по отношению к газопроводам МПК: нейтральные, слабоагрессивные, агрессивные и сильно агрессивные. Внутри каждой категории «агрессивность» возрастает слева – направо.

Данные табл. 5 свидетельствуют о существенном влиянии зональности на состояние газопроводов, которое заметно ухудшается по мере продвижения на Север. Это видно при сравнении данных по одним и тем же геолого-геоморфоло-гическим уровням, расположенным в разных природных зонах и подзонах.: 1ст (Ni = 13) и 1л (Ni = 35); 3л (Ni = 7) и 3т (Ni = 19); 7л (Ni = 9) и 7т (Ni = 32); 9л (Ni = 3) и 9т (Ni = 33). Характеристика этих зонально-региональных КГС приведена выше в табл. 1.

Выводы

Основные результаты наших исследований на трассах газопроводов МПК газового месторождения Медвежье сводятся к следующему.

1. Ландшафтные условия эксплуатации газотранспортных систем газового месторождения Медвежье оказывают заметное влияние на их техническое состоя-ние. Оценить это влияние можно с помощью комплекса специальных показа-телей, к которым относятся:

– доля (в %) участков трассы газопровода с разрушенным грунтовым обва-лованием;

– доля (в %) участков трассы газопровода с определенным состоянием изоляционного покрытия трубопровода, его металла и пространственного поло-жения (на участках трассы с разрушенным обвалованием).

2. С использованием этих показателей выполнена оценка степени негатив-ного воздействия на техническое состояние газопроводов различных криогеоси-стем на территории газового месторождения Медвежье. Выделены группировки криогеосистем, относящихся к разным категориям «агрессивности» по отноше-нию к газопроводам – от нейтральных до сильно агрессивных.

3. Установлено влияние зонального фактора на техническое состояние га-зопроводов. Соответствующие результаты получены при исследовании зонально-региональных криогеосистем. Оказалось, что в северном направлении (от север-ной тайги к тундре) техническое состояние газопровода в ряде случаев (при сход-ном рельефе и геологическом строении) резко ухудшается. Это объективно (на количественном уровне) подтверждает точку зрения о влиянии зональности на техническое состояние газотранспортных систем Севера.

Полученные результаты свидетельствуют о том, что техногеоэкологический анализ является эффективным научным методом изучения взаимодействия природ-ных и технических систем на газовых месторождениях Севера нашей страны.

_____________________________________________________________________________ Электронный научный журнал «Нефтегазовое дело», 2012, № 4 http://www.ogbus.ru

91

Page 12: ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ ЛАНДШАФТНЫХ УСЛОВИЙ НА …ogbus.ru/files/ogbus/authors/Marakhtanov/Marakhtanov_1.pdf · процессы (ПТП), развивающиеся

Литература

1. Егурцов С.А., Сулейманов Р.С. Криогенез и нефтегазовые природно-тех-нические системы (Надым-Пур-Тазовский регион) // Проблемы общей и приклад-ной геоэкологии Севера. М.: МГУ, 2001. С. 179 - 195.

2. Марахтанов В.П., Хренов Н.Н. Оценка технического состояния трасс северных газопроводов по материалам аэрофотосъемок // Транспортное строи-тельство. 1984. № 8. С. 35 - 37.

3. Марахтанов В.П., Великоцкий М.А., Чигир В.Г. Влияние ландшафтных условий криолитозоны на техническое состояние инженерных сооружений // При-родно-антропогенные процессы и экологический риск. М.: Издательский дом «Го-родец», 2004. С.113 - 119.

4. Ремизов В.В., Сулейманов Р.С., Ланчаков Г.А. и др. Диагностика состоя-ния газотранспортных систем Крайнего Севера. Техногеоэкологический анализ состояния территорий трасс газопроводов. М.: ИРЦ Газпром, 1998. 77 с.

5. Временное руководство по защите ландшафтов при прокладке газопро-водов на Крайнем Севере. Якутск, Ин-т мерзлотоведения СО АН СССР, 1980. 49 с.

6. Москаленко Н.Г. Динамика сезонного протаивания в полосе линейных сооружений северной тайги Западной Сибири // Криогенные физико-геологиче-ские процессы и методы изучения их развития. М., ВСЕГИНГЕО, 1987. С. 124 - 135.

7. Москаленко Н.Г., Павлов А.В. Проведение экологических эксперимен-тов при стационарном инженерно-геологическом изучении Западно-Сибирской газоносной провинции // Экология нефтегазового комплекса: материалы I Всесо-юз. конф. М., 1989. С. 3 - 15.

8. Егурцов С.А. и др. Опыт диагностики линейной части магистральных газопроводов в сложных условиях для прогнозирования реконструкции и ремонта. Обз. информ. Сер. «Транспорт и подземное хранение газа». М., ВНИИЭ-газпром, 1991. 68 с.

9. Харионовский В.В., Курганова И.Н. Несущая способность трубопроводов, прокладываемых в сложных условиях // Повышение надежности газотранспорт-ных систем в сложных климатических условиях. М.: ВНИИГАЗ, 1980. С. 26 - 35.

10. Марахтанов В.П. Количественная оценка устойчивости территорий области вечной мерзлоты к техногенным воздействиям при линейном строитель-стве: автореф. канд. дис. М., МГУ. 1984. 30 с.

11. Марахтанов В.П. Инженерно-географические исследования на трассах магистральных газопроводов в криолитозоне // Вестник Московского университе-та. Серия 5. География. 2011. № 4. С. 42 - 47.

12. Баулин В.В. и др. Мерзлотные условия Медвежьего газового месторо-ждения и их прогноз при освоении территории // Геокриологические условия и прогноз их изменения в районах первоочередного освоения Севера. М.: ПНИИ-ИС, 1984. С. 3 - 24.

_____________________________________________________________________________ Электронный научный журнал «Нефтегазовое дело», 2012, № 4 http://www.ogbus.ru

92

Page 13: ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ ЛАНДШАФТНЫХ УСЛОВИЙ НА …ogbus.ru/files/ogbus/authors/Marakhtanov/Marakhtanov_1.pdf · процессы (ПТП), развивающиеся

UDC 622.691.4

ESTIMATION OF THE INFLUENCE OF THE LANDSCAPE CONDITIONS ON THE TECHNICAL CONDITION OF GAS PIPELINES OF THE NORTH

V.P. Marakhtanov, M.A. VelikotskiiLomonosov Moscow State University, Moscow, Russia

S.A., EgurtsovOOO «Energodiagnostika»e-mail: [email protected]

Abstract. Is discussed the problem of evaluation of interaction between natural and technical systems for gas pipelines in the North of Western Siberia. Developed methodology of evaluation of the aggressiveness of the natural landscapes of the North (cryo geosystems) in respect of gas pipelines with the help of specific indicators. Presented are the results of relevant studies on pipelines interfield gathering line of the gas Deposit "Medvezhye". These results indicate the close relationship of the technical state of gas pipelines and landscape features in the adjacent areas.

Keywords: gas pipelines, technical condition, landscape conditions, the North

References

1. Egurtsov S.A., Suleimanov R.S. Kriogenez i neftegazovye prirodno-tekh-nicheskie sistemy (Nadym-Pur-Tazovskii region) (Cryogenesis and oil and gas natural-technical systems (Nadym-Pur-Taz region)) in Problemy obshchei i prikladnoi geoeko-logii (Problems of general and applied geo-ecology of the North). Moscow, MGU, 2001. PP. 179 - 195.

2. Marakhtanov V.P., Khrenov N.N. Otsenka tekhnicheskogo sostoyaniya trass severnykh gazoprovodov po materialam aerofotos"emok (Assessment of the technical state of the Northern gas pipelines routes based on aerial photographs), Transportnoe stroitel'stvo, 1984, Issue 8, pp. 35 - 37.

3. Marakhtanov V.P., Velikotskii M.A., Chigir V.G. Vliyanie landshaftnykh uslovii kriolitozony na tekhnicheskoe sostoyanie inzhenernykh sooruzhenii (The impact of permafrost landscape conditions on the technical state of engineering structu-res), in Natural-anthropogenic processes and environmental risk (Natural-anthropo-genic processes and ecological risk). Moscow, Gorodets, 2004. PP. 113 - 119.

4. Remizov V.V., Suleimanov R.S., Lanchakov G.A. i dr. Diagnostika sostoya-niya gazotransportnykh sistem Krainego Severa. Tekhnogeoekologicheskii analiz sosto-yaniya territorii trass gazoprovodov (Diagnostics of gas transportation systems of the Far North. Techno-geoecological analysis of gas pipelines route territories). Moscow, IRC Gazprom, 1998. 77 p.

5. Vremennoe rukovodstvo po zashchite landshaftov pri prokladke gazopro-vodov na Krainem Severe (The Interim guidelines for the protection of landscapes in

_____________________________________________________________________________ Электронный научный журнал «Нефтегазовое дело», 2012, № 4 http://www.ogbus.ru

Page 14: ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ ЛАНДШАФТНЫХ УСЛОВИЙ НА …ogbus.ru/files/ogbus/authors/Marakhtanov/Marakhtanov_1.pdf · процессы (ПТП), развивающиеся

the laying gas pipelines in the Far North), Yakutsk, Institute of Permafrostology SB RAS, 1980. 49 p.

6. Moskalenko N.G. Dinamika sezonnogo protaivaniya v polose lineinykh sooruzhenii severnoi taigi Zapadnoi Sibiri (Dynamics of seasonal thawing in the linear structures of the Northern taiga of Western Siberia) in Kriogennye fiziko-geologicheskie protsessy i metody izucheniya ikh razvitiya (Cryogenic physical and geological pro-cesses and methods of study of their development). Moscow, VSEGINGEO, 1987. PP. 124 - 135.

7. Moskalenko N.G., Pavlov A.V. Provedenie ekologicheskikh eksperimentov pri statsionarnom inzhenerno-geologicheskom izuchenii Zapadno-Sibirskoi gazonosnoi provintsii (Ecological experiments in stationary engineering and geological investiga-tion of the West Siberian gas province) in Ekologiya neftegazovogo kompleksa: materialy I Vsesoyuz. konf. (Proceedings of I all-Union conf. “Ecology of Oil and Gas Industry”). Moscow, 1989. PP. 3 - 15.

8. Egurtsov S.A. et al.. Opyt diagnostiki lineinoi chasti magistral'nykh gazopro-vodov v slozhnykh usloviyakh dlya prognozirovaniya rekonstruktsii i remonta. Obz. inform. Ser. «Transport i podzemnoe khranenie gaza» (The experience of diagnostics of the linear parts of gas main pipelines in difficult conditions for predicting reconstruction and repair. Review information. Series “Transport and underground gas storage”). Moscow, VNIIEgazprom, 1991. 68 p.

9. Kharionovskii V.V., Kurganova I.N. Nesushchaya sposobnost' truboprovodov, prokladyvaemykh v slozhnykh usloviyakh (Carrying capacity of the pipelines routed in difficult conditions) in Povyshenie nadezhnosti gazotransportnykh sistem v slozhnykh klima-ticheskikh usloviyakh (Improvement of reliability of gas transmission systems in complex climatic conditions). Moscow, VNIIGAZ. P. 26 - 35.

10. Marakhtanov V.P. Kolichestvennaya otsenka ustoichivosti territorii oblasti vechnoi merzloty k tekhnogennym vozdeistviyam pri lineinom stroitel'stve (The quant-itative evaluation of the sustainability of the territories of the permafrost in the condi-tions of technogenic impact of the linear construction). PhD thesis abstract. Moscow, MGU. 1984. 30 p.

11. Marakhtanov V.P. Inzhenerno-geograficheskie issledovaniya na trassakh magistral'nykh gazoprovodov v kriolitozone (Engineering-geographical investigations along the main gas pipeline routes within the cryolithozone), Vestnik MGU. Series 5. Geography - MSU Vestnik, series "Geography", 2011, Issue 4, pp. 42 - 47.

12. Baulin V.V. et al. Merzlotnye usloviya Medvezh'ego gazovogo mestorozh-deniya i ikh prognoz pri osvoenii territorii (Permafrost conditions of Medvezhye gas field and the forecast of change of permafrost in the beginning of the economic devel-opment of the territory) in Geokriologicheskie usloviya i prognoz ikh izmeneniya v raionakh pervoocherednogo osvoeniya Severa (Geocryological conditions and forecast of their changes in the regions of priority development of the North.). Moscow, PNIIIS, 1984. PP. 3 - 24.

_____________________________________________________________________________ Электронный научный журнал «Нефтегазовое дело», 2012, № 4 http://www.ogbus.ru