На правах рукописи

ДЗЮБА Светлана Анатольевна

ИНФОРМАЦИРННО- АНАЛИТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА
ГЕОТЕХНИЧЕСКОГО МОНИТОРИНГА И УПРАВЛЕНИЯ МАГИСТРАЛЬНОГО ГАЗОПРОВОДА
«ЯМАЛ - ТОРЖОК»

05.13.01 – Системный анализ, управление и обработка информации
(химическая технология)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени
кандидата технических наук

Москва 2006 г.

Работа выполнена на кафедре Информационных технологий Государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования "Московская государственная академия тонкой химической технологии им. М.В. Ломоносова"

Научный руководитель- доктор технических наук, профессор
Ярыгин Геннадий Андреевич

Официальные оппоненты - доктор технических наук, профессор
Кузин Рудольф Евгеньевич

кандидат технических наук
Лукьянов Олег Викторович

Ведущая организация- Институт Проблем Нефти и Газа РАН

Защита состоится " 03 " " октября " 2006 года в 13.00 час. на заседании диссертационного совета Д 212.120.08 при Московской Государственной Академии тонкой химической технологии им. М.В.Ломоносова по адресу: 119571, г. Москва, пр. Вернадского, 86.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МИТХТ им.М.В.Ломоносова
(119571, г. Москва, пр. Вернадского, 86).
Автореферат диссертации размещен на сайте www.mitht.ru.

Реферат разослан " 12 " июля 2006 г.

Ученый секретарь
диссертационного совета,
доктор технических наук Бурляева Е.В.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Одним из важнейших проектов ОАО "Газпром", реализуемых в настоящее время, является «Программа комплексного промышленного освоения месторождений углеводородного сырья полуострова Ямал» и, в первую очередь, разработка наиболее крупных и подготовленных по запасам газоконденсатных месторождений – Бованенковского и Харасавэйского, а также строительство новой протяженной системы магистральных газопроводов с полуострова Ямал в центральные районы России и далее, на экспорт, в страны Западной Европы. Проект имеет высокую стратегическую и экономическую значимость, позволит обеспечить планируемое потребление газа внутри страны и выполнение экспортных обязательств России на длительную перспективу, во многом определяет место российского газа на европейском газовом рынке в целом, что ставит его реализацию в сферу основных геополитических интересов России.

Для транспортировки столь значительных объемов газа (до 250 млрд. м³/г.) на дальние расстояния (около 2500 км) создается уникальная геотехническая система; причём, как при ее создании, так и при эксплуатации эта система оказывает воздействие на природную среду, активизируя многие негативные процессы и явления, а также подвергаясь негативным воздействиям со стороны природной среды, и, в первую очередь, геодинамическим или связанным с ними процессам.

Таким образом, геотехническая система (ГТС) – это совокупность природно-технических элементов, взаимодействующих между собой и образующих единый энергетически взаимоувязанный комплекс. В данном контексте природно-техническими элементами являются: природно-географическая среда (рельеф, аквасистемы, фитоценозы, почвы, биотические комплексы); геологическая среда (грунты и породы преимущественно верхней приповерхностной части геологического разреза); фундаменты и основания зданий и инженерных сооружений; надфундаментные конструкции зданий и сооружений.

Одной из важнейших особенностей строительства данной системы магистральных газопроводов является то, что территория, строительства, особенно в северных районах характеризуется крайне сложными инженерно-геологическими условиями, к которым относятся, прежде всего: многолетнемерзлые грунты, солифлюкция, криогенное сезонное и многолетнее пучение, криогенное растрескивание, наледеобразование, засоленность, оползнеобразование, термокарст, курумообразование, термоэрозия и термоабразия, дефляция, овражная и речная эрозия, просадки, расчлененность и заболоченность территории. Другой важной особенностью ямальской системы газопроводов является то, что она на головном участке пересекает акваторию Байдарацкой губы Карского моря.

Рекомендуемые технологические параметры ямальской системы транспорта газа, а именно: повышенное до 11,8 МПа рабочее давление, применение труб диаметром 1420 мм из высокопрочных марок стали, с внутренним гладкостным покрытием, подземная прокладка газопровода в многолетнемерзлых низкотемпературных грунтах, требует дополнительного исследования вопроса технологической подготовки газа для его транспортировки без образования гидратов.

Как показывает практика эксплуатации магистральных газопроводов в условиях Крайнего Севера, аварии и отказы оборудования, обусловленных геодинамическим или геотехническими факторами влекут за собой значительные последствия, особенностями которых являются:

· значительные масштабы экологических бедствий;

· непредсказуемость и значительные темпы развития аварийной ситуации;

· трудности ликвидации аварий и их последствий;

· возможность значительных разрушений и гибели людей.

В соответствии с российским природоохранным законодательством и действующими нормативно-правовыми документами, в целях обеспечения экологической безопасности в зоне возможного влияния объектов проектируемого газопровода, на всех этапах реализации проекта должен осуществляться производственный экологический мониторинг (ПЭМ). В настоящее время теория и практика построения ПЭМ для магистральных газопроводов развита достаточно хорошо. В научных и диссертационных работах Гриценко А.И., Дмитриевского А.Н., Максимова В.М. Захарова Ю.Ф., Белинского Б.И., Лукьянова О., Мещерина И.В., Бабенко А.В. и других авторов разработана теоретическая база, позволяющая решать основные проблемы, связанные с безопасностью и охраной окружающей среды, включая экологический мониторинг на этапах проектирования, строительства и эксплуатации магистральных газопроводов и обеспечить поддержку и принятие решений по снижению риска аварий на магистральных газопроводах. Однако вопросы синтеза одной из важнейших систем ПЭМ для магистральных газопроводов в условиях Крайнего Севера - сети геотехнического мониторинга (ГТМ) геотехнических систем (ГТС) магистральных газопроводов, исследованы недостаточно.

Таким образом, вопросы создания информационно- аналитической системы геотехнического мониторинга и управления состоянием ГТС магистрального газопровода «Ямал - Торжок», обеспечивающей поддержку и принятие научно-обоснованных решений по обеспечению надежности и эксплуатационной безопасности газотранспортных сооружений на всех фазах их жизненного цикла, по проведению природоохранных мероприятий и мероприятий по снижению риска аварий, является актуальной задачей.

Целью работы является разработка информационно- аналитической системы геотехнического мониторинга объектов систем магистральных газопроводов в условиях Крайнего Севера на основе методов системного анализа.

Цель работы определила следующие задачи исследований:

1. выполнить оценку сложности инженерно-геологической ситуации трассы газопровода в условиях Крайнего Севера и сформулировать основные требования к системе ГТМ, включая цели и средства управления природно-техническими геосистемами и основные этапы организации информационных потоков при геотехническом мониторинге;

2. выбрать методы и инструментально-программные средства математического моделирования и прогноза мерзлотно-температурной динамики грунтов в зоне влияния объектов газопровода;

3. выполнить прогноз теплового воздействия и мерзлотно-температурной динамики грунтов на период строительства и эксплуатации газопровода;

4. обосновать параметры технологической подготовки газа к магистральному транспорту, оптимальные давления и температурные режимы транспорта газа без образования гидратов для различных сценариев транспортировки газа;

5. разработать методические принципы синтеза систем геотехнического мониторинга при строительстве газопроводов в условиях Крайнего Севера, включая - синтез структуры сети геотехнического мониторинга, обоснование выбора технических средств, - порядок размещения средств автоматизации наблюдений за геотехническими процессами, методологию и порядок оборудования и эксплуатации сети мониторинга;

6. дать технико-экономическое обоснование сети геотехнического мониторинга и управления системы магистральных трубопроводов «Ямал - Торжок».

Научную новизну представляют собой следующие научные положения:

· Методика оценки взаимного влияния геологической среды и технических объектов газопровода «Ямал – Торжок», основанная на типизации техногенных воздействий факторов и специфических особенностей, характерных при строительстве газопроводов в условиях Крайнего Севера.

· Методы прогноза мерзлотно-температурной динамики грунтов в зоне влияния объектов газопровода на основе трехмерной осесимметричной задачи теплопроводности с подвижными границами раздела фаз в неоднородных средах.

· Технология низкотемпературной сепарацией переменного давления (НТС ПД) для подготовки апт-сеноманского газа Бованенковского и Харасавэйского к транспортированию и две её модификации: с использованием ТДА и парокомпрессионной холодильной машины (ПКХМ), которые оказались технологически особенно эффективны в случае транспортирования газа по МГ под высоким начальным давлением (свыше 7,45 МПа).

· Системный подход к проектированию, реализации и эксплуатации систем геотехнического мониторинга при строительстве газопроводов в условиях Крайнего Севера, который включает в себя: синтез структуры сети геотехнического мониторинга на площадках компрессорных станций и линейных частях газопровода, обоснование и выбор технических средств для автоматизации измерений и сбора информации, методологию и порядок оборудования и эксплуатации сети мониторинга.