О ВОЗМОЖНОСТЯХ ПРИМЕНЕНИЯ ИННОВАЦИОННОЙ ТЕХНОЛОГИИ СТРОИТЕЛЬСТВА НАДЗЕМНЫХ МАГИСТРАЛЬНЫХ ТРУБОПРОВОДОВ В АРКТИЧЕСКОЙ ЗОНЕ  РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Научная статья

УДК 621.643:624.15(470.6)

doi:10.37614/2220-802X.4.2025.90.011

Скачать статью

Артур Магомедович Батыров1, Александр Алексеевич Ильинский2, Антон Андреевич Красников3

1Югорский государственный университет, Ханты-Мансийск, Россия

2Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого, Санкт-Петербург, Россия

3Санкт-Петербургский горный университет императрицы Екатерины II, Санкт-Петербург, Россия

1batyrovartur@mail.ru, ORCID 0009-0006-9864-2475

2alex.ilinsky@bk.ru, ORCID 0000-0001-8220-2164

3anton.krasnikov.97@mail.ru, ORCID 0000-0003-3632-9345

 

Аннотация. Морозное пучение грунтов в Арктической зоне РФ приводит к повреждению зданий и авариям на линейных участках магистральных нефтегазопроводов. Развитие нефтегазового сектора в осложненных климатических условиях за счет разработки инновационных технологий — основная стратегическая задача государства. Транспортировка углеводородов играет ключевую роль в нефтегазовой сфере. Качество трубопроводной системы определяет условия транспортировки углеводородов и, как следствие, эффективность и надежность всего процесса. Исследование направлено на определение характера взаимодействия опорных конструкций с мерзлыми грунтами в процессе эксплуатации в условиях морозного пучения грунта. Сохранение проектного положения магистральных трубопроводов в условиях морозного пучения грунта осуществимо путем разработки технологии сооружения на многолетнемерзлых грунтах специальных опор, позволяющих за счет геометрических параметров режущей части элемента опоры разрезать вспученный мерзлый грунт. Научная новизна исследования заключается в применении комплексного подхода, основанного на анализе опорных конструкций, разрезающих вспученные мерзлые грунты режущим элементом, с учетом взаимного влияния механических и физических процессов, сопутствующих геологическим процессам, и в выявлении оптимального пролета в зависимости от количественного расположения свай опоры надземного магистрального нефтегазопровода. Цель исследования — обоснование внедрения новой технологии строительства магистральных трубопроводов в сложных климатических условиях Арктической зоны. Объектом исследования является система взаимодействия трубопровода с опорной конструкцией и мерзлым грунтом, где за основу взят метод моделирования. Для обоснования целесообразности внедрения разработанной технологии проведен комплексный анализ технико-экономической эффективности, результаты которого демонстрируют значительное снижение аварийности трубопроводов, существенное уменьшение эксплуатационных затрат, повышение надежности транспортировки углеводородов и сокращение сроков окупаемости сложных проектов в Арктической зоне. Исследование направлено на внедрение технологии в российскую промышленность, что обеспечит безопасную и рентабельную эксплуатацию магистральных трубопроводов в условиях санкций, а также будет способствовать импортозамещению и технологическому суверенитету страны.

Ключевые слова: надземный магистральный трубопровод, конструкция опоры, морозное пучение грунта, инновационная технология, технико-экономическая эффективность

Для цитирования: Батыров А. М., Ильинский А. А., Красников А. А. О возможностях применения инновационной технологии строительства надземных магистральных трубопроводов в Арктической зоне Российской Федерации //  Север и рынок: формирование экономического порядка. 2025. № 4. С. 169–181. doi:10.37614/2220-802X.4.2025.90.011.

Список источников

  1. Wong P. K. Thevaragavan M. Lateral Deformation and Stability of Embankments Supported on Controlled Modulus Columns // International Conference on Ground Improvement & Ground Control. 2012. P. 1–6. DOI:10.3850/978-981-07-3559-3_02-0226.
  2. Иванова М. В., Фёдорова O. A. Возможности транспортировки арктической нефти на НПЗ Республики Башкортостан // Арктика и Север. 2023. No. 53. P. 62–78. DOI: 37482/issn2221-2698.2023.53.62.
  3. Казакова Т. И. Оценка техногенного влияния на многолетнемерзлые грунты при эксплуатации магистральных газопроводов // Новые технологии в газовой отрасли: опыт и преемственность: тезисы докладов. Х Молодежная международная научно-практическая конференция, п. Развилка, 24–26 мая 2022 года. Развилка: Общество с ограниченной ответственностью «Научно-исследовательский институт природных газов и газовых технологий — Газпром ВНИИГАЗ», 2022. С. 115.
  4. Основания и фундаменты сооружений на вечномерзлых грунтах: учеб.-метод. пособие для решения задач / С. А. Кудрявцев, Т. Ю. Вальцева, А. В. Кажарский [и др.]. 2-е изд. доп. и перераб. Хабаровск: Изд-во ДВГУПС, 2015. 43 с.
  5. Невская М. А., Беляев В. В., Пастернак С. Н., Виноградова В. В., Шагидулина Д. И. Оценка потенциального ущерба почвам от аварийных разливов нефти и нефтепродуктов на территории Арктического региона // Север и рынок: формирование экономического порядка. 2024. № 3. С. 107–122. DOI: 37614/2220-802X.3.2024.85.007.
  6. Гаррис Н. А., Полетаева О. Ю., Бакиев Т. А. Проблемы трубопроводного транспорта углеводородов в условиях мерзлоты и пути их решения // Транспорт и хранение нефтепродуктов и углеводородного сырья. 2020. № 3. С. 64–67. DOI: 10.24411/0131-4270-2020-10311.
  7. Гаррис Н. А., Русаков А. И. Учет степени техногенного воздействия подземных трубопроводов на теплопроводность вмещающих мерзлых грунтов // Нефтегазовое дело. 2020. Т. 18, № 6. С. 99–106. DOI: 10.17122/ngdelo-2020-6-99-106.
  8. He Ruixia. Permafrost and cold-region environmental problems of the oil product pipeline from Golmud to Lhasa on the Qinghai–Tibet Plateau and their mitigation // Cold Regions Science and Technology. 2014. Vol. 64. P. 279–288. DOI: 1016/j.coldregions.2010.01.003.
  9. Shakeel M., Ng C. W. W. Settlement and load transfer mechanism of a pile group adjacent to a deep excavation in soft clay // Computers and Geotechnics. 2018. Vol. 96. P. 55–72. DOI: 10.1016/j.compgeo.2017.10.010.
  10. Comparison of Coupled Flow-Deformation and Drained Analyses for Road Embankments on CMC Improved Ground / H. Mahdavi, Fatahi, H. Khabbaz, P. Vincent, R. Kelly // Procedia Engineering. 2016. Vol. 143. P. 462–469. DOI:10.1016/j.proeng.2016.06.058.
  11. Nguyen L. D., Fatahi B., Khabbaz H. A constitutive model for cemented clays capturing cementation degradation // International Journal of Plasticity. 2014. Vol. 56. P. 1–18. DOI: 10.1016/J.IJPLAS.2014.01.007.
  12. Suebsuk J., Horpibulsuk S., Liu D. Modified Structured Cam Clay: A generalised critical state model for destructured, naturally structured and artificially structured clays // Computers and Geotechnics. 2010. Vol. 37 (7). P. 956–968. DOI: 10.1016/j.compgeo.2010.08.002.
  13. Способ защиты несущей конструкции наземного магистрального трубопровода от воздействия сил морозного пучения: пат. № 2785329 Российская Федерация, С1; заявл. 20.09.2022; опубл. 06.12.2022, Бюл. № 34. 24 с.
  14. Шамилов Х. Ш. Повышение эксплуатационной надежности подземных магистральных газопроводов в условиях островного распространения мерзлых грунтов: дис. … канд. тех. наук. Уфа, 2022. 129 с.
  15. Шамилов Х. Ш., Каримов Р. М., Гумеров А. К., Валеев А. Р., Ташбулатов Р. Р. Оптимизация проектных решений при прокладке магистральных трубопроводов в условиях островной и прерывистой мерзлоты // Наука и технологии трубопроводного транспорта нефти и нефтепродуктов. 2021. № 11 (2). С. 136–144. DOI: 10.28999/2541-9595-2021-11-2-136-144.
  16. Sensitivity Analysis of Pipe–Soil Interaction Influencing Factors under Frost Heaving / Huang, Y. Sheng, L. Chen, E. Peng, X. Huang, X. Zhang // Atmosphere. 2023. № 14 (3). P. 1–19. DOI: 10.3390/atmos14030469.
  17. Батыров А. М. Разработка опорных конструкций надземных магистральных трубопроводов, снижающих влияние морозного пучения грунта: дис. … канд. тех. наук. СПб., 2024. 128 с.
  18. Study of the effect of cutting frozen soils on the supports of above-ground trunk pipelines / I. A. Shammazov, A. M. Batyrov, D. I. Sidorkin, T. Van Nguyen // Applied Sciences. 2023. Vol. 13 (5). P. 1–18. DOI: 10.3390/app13053139.
  19. Цытович Н. А. Механика мерзлых грунтов: учеб. пособие. Изд. 2-е. М.: Книжный дом «ЛИБРОКОМ», 2010. 448 с.
  20. СП 25.13330.2020. Свод правил. Основания и фундаменты на вечномерзлых грунтах. М.: Минстрой России, 2020. 141 с.
  21. Andersland O. B., Ladanyi B. Frozen Ground Engineering // Wiley. USA; Binding: Hardcover, 2003. P. 384.
  22. Вялов С. С. Реология мерзлых грунтов / под ред. В. Н. Разбегина. М.: Изд. Стройиздат, 2000. 464 с.
  23. Хрусталев Л. Н., Чербунина М. Ю. Методика оценки надежности магистральных трубопроводов // Криосфера Земли. 2010. С. 69−76.
  24. Рудаченко А. В., Байкин С. С. Эксплуатационная надежность трубопроводных систем: учеб. пособие. Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2008. С. 54–55.
  25. Сербин Д. В., Буслаев Г. В., Лаврик А. Ю., Кадочников В. Г., Дмитриев А. Н. Исследование взаимодействия заливочной жидкости и озерной воды при вскрытии подледникового озера Восток в Антарктиде // Записки Горного института. 2025. Т. 273. С. 136–146. EDN NLWJEQ.
  26. Ермаков Б. С., Ермаков С. Б., Вологжанина С. А., Хузнахметов Р. М. Взаимосвязь между условиями эксплуатации и появлением нано- и ультрадисперсных дефектов границ зерен в сварных соединениях // Цветные металлы. 2023. № 8. С. 80–85. doi: 10.17580/tsm.2023.08.13.
  27. Постановление Правительства РФ от 22 ноября 1997 г. № 1470 «Об утверждении Порядка предоставления государственных гарантий на конкурсной основе за счет средств Бюджета развития Российской Федерации и Положения об оценке эффективности инвестиционных проектов» // Собрание законодательства Российской Федерации. 1997. № 48. Ст. 5429.
  28. Ключевая ставка Банка России // Банк России: сайт. URL: https://www.cbr.ru/hd_base/keyrate/ (дата обращения: 25.03.2025).
  29. Ключевая ставка Банка России и инфляция // Банк России: сайт. URL: https://www.cbr.ru/hd_base/infl/#:~:text (дата обращения: 25.03.2025).
  30. В Якутии на нефтепроводе ВСТО произошел разлив нефтепродуктов. URL: https://newdaynews.ru/fareast/ 266225.html (дата обращения: 25.03.2025).
  31. Началось расследование причин взрыва на газопроводе «Уренгой — Петровск» (Пермская область). URL: https://regnum.ru/news/170120?ysclid=m8sjizly2j803667149 (дата обращения: 25.03.2025).
  32. Единые нормы и расценки на строительные, монтажные и ремонтно-строительные работы: Сборник Е5-22. М., [б. и.], [б. г.]. (ЕНиР).
  33. РД 39-00147105-006-97. Инструкция по рекультивации земель, нарушенных и загрязненных при аварийном и капитальном ремонте магистральных нефтепроводов. Уфа: ИПТЭР, 1997. 160 с.
  34. РД 153-39.4-114.01. Правила ликвидации аварий и повреждений на магистральных нефтепроводах. М.: Минэнерго, 2001. 115 с.
  35. РД 51-4.2.-003-97. Методические рекомендации по расчетам конструктивной надежности магистральных газопроводов. М.: РАО Газпром, 1997. 90 с.