CC BY
329
ОРГАНИЗАЦИЯ СИСТЕМЫ ГЕОДЕЗИЧЕСКОГО МОНИТОРИНГА ОБЪЕКТОВ НЕФТЕГАЗОВОГО КОМПЛЕКСА В КРИОЛИТОЗОНЕ
Анатолий Михайлович Олейник
Тюменский государственный нефтегазовый университет, г. Тюмень, ул. Володарского, 38, кандидат технических наук, доцент, тел. (905)8260658, e-mail: oleynik_an@mail.ru
В статье рассмотрена система геодезического мониторинга объектов нефтегазового комплекса в условиях распространения многолетнемерзлых пород на всех этапах их функционирования. Показано формирование информационной базы мониторинга.
Ключевые слова: геодезический мониторинг, многолетнемерзлые породы,
наблюдательная сеть, деформация, природная среда.
THE ORGANIZATION OF GEODETIC MONITORING SYSTEM OF OIL AND GAS COMPLEX OBJECTS IN CRYOLITHIC ZONE
Anatoly M. Oleynik
senior lecturer, Cand. Tech. Sci, Tyumen State Oil and Gas University, Tyumen, 38 Volodarsky street, tel. (905)8260658, e-mail: oleynik_an@mail.ru
In this article was considered the geodetic monitoring system of oil and gas complex objects at the all stages of their operation in conditions of permafrost expansion. There was displayed the formation procedure of monitoring data base.
Key words: the geodetic monitoring, the permafrost, the observation network, the deformation, the natural environment.
Объекты нефтегазового комплекса представляют собой сложные, динамические и открытые геотехнические системы (ГТС), которые взаимодействуют с окружающей (внешней) средой. Негативное воздействие таких объектов изменяют свойства и состояние окружающей среды. В свою очередь и внешняя среда, а также ее изменение, негативным образом воздействует на объекты. Такое взаимодействие отчетливо прослеживается в условиях криолитозоны. Многолетнемерзлые породы (ММП), используемые в качестве оснований инженерных объектов, вследствие физико-механического теплопереноса, могут находиться как в твердомерзлом, так и в пластичномерзлом состояниях. Вследствие этого изменяется несущая способность ММП, приводящая к возникновению деформаций инженерных объектов. При достижении критических параметров деформация может вызвать аварийные ситуации на объектах нефтегазового комплекса и проведения внеплановых ремонтных работ, требующих дополнительных финансовых и экономических затрат.
Информацию о техническом и пространственно-временном состоянии ГТС можно получить при правильно организованном геодезическом мониторинге. Геодезический мониторинг таких объектов осуществляется на всех стадиях
жизненного цикла сооружений: изысканиях, строительстве, эксплуатации или их ликвидации и может разрабатываться как самостоятельный вид исследований ГТС или входить в состав геотехнического или комплексного мониторинга.
Геодезический мониторинг объектов нефтегазового комплекса необходимо начинать в достроительный период, когда формируется наблюдательная сеть для фоновой оценки геокриологической обстановки [1].
На этапе проектирования системы геодезического мониторинга ГТС нефтегазового комплекса, как правило, проводятся рекогносцировочные изыскания. Цель проведения рекогносцировочных изысканий - уточнение и детализация информации о состоянии инженерно-геологических и мерзлотногрунтовых условиях территории; оценки динамики инженерно-геологических, гидрогеологических и геокриологических процессов; выбор вариантов мест закрепления геодезических центров; организации и производства работ.
В строительный период, на стадии обустройства (длительность несколько лет), в течение которой производится достаточно быстрое строительное освоение территории месторождения, происходит активное взаимодействие сооружений с природной средой. В результате чего возможны существенные изменения геокриологических условий. На этом этапе производится закрепление пунктов наблюдательной сети геодезического мониторинга и организация выполнения измерений за строящимися промысловыми объектами, транспортными и инженерными коммуникациями и геологической средой, а также за возникающими деформациями сооружений.
Наблюдательная геодезическая сеть создается для получения данных о пространственно-временном и деформационном состоянии ГТС или ее элементов с целью обоснования необходимости принятия технических управляющих решений для предотвращения аварийных ситуаций. Структура наблюдательной сети геодезического мониторинга ГТС разрабатывается в программе мониторинга [2-4].
Состав наблюдательной сети геодезического мониторинга объектов нефтегазового комплекса приведен на рис. 1.
В программу наблюдений мониторинга входит систематическое круглогодичное изучение:
а) Стабильности положения закрепленных опорных спутниковых наблюдательных станций и опорных грунтовых реперов, являющихся носителями исходных координат и высот;
б) Деформаций и осадок земной поверхности и технических элементов ГТС (фундаменты, конструкции, технологическое оборудование, трубопроводы и т.д.);
в) Осадок и пучения грунтов естественного и насыпного основания;
г) Технического состояния ГТС и окружающей среды по материалам повторных космо- и аэрофотосъемок;
д) Теплового режима грунтов (температуры, глубины и скорости оттаивания и промерзания);
е) Водного режима грунтов (влажности, льдистости и источников увлажнения);
ж) Глубины и плотности снежного покрова, даты установления и схода снегового покрова.
Основные элементы наблюдательной сети
си К _0
ш
_□ о
X _□ X >х
с; X X
си
03 х о.
С[ и си
2 X 5 со 2
с; X
Ю
03 X
Л 03
ь
X си
(и л
л X
X о.
X X
X с;
ю (и л
СО о.
с; X си
X X
си си о.
л X
X т
о. о
о ю
х 03
о о.
03
си X
л си X X
X X сс л 5 X о: X X
о 03 си X го
X =г 03 5 о. 5 X 03 СО X |=: со X СИ £ п со о о.
о о. 03 о о
-8- 03 X о Ю
си 03 и о
ь
Элементы на ілюдательной сети , контролирующие па
л X 5
X О =0 X
о X X X X ±1 х 5 X X
с; ю и 5
о го >, си 03
X Т о.
су О 1- X СБ
_□ >=; х со X
х 5 СБ си
Е х л 1=1 о о.
л с; х си
1= О X о. о X о
раметры природной среды
Инженерно-
Дистанционное геологические и Термометрические Створы контроля
зондирование гидрогеологические скважины со стояния
территории скважины покровов
Рис. 1. Состав наблюдательной сети геодезического мониторинга ГТС
При планировании работ должен соблюдаться принцип «разумной достаточности», т.е. объем и достоверность информации не должен превышать оптимума, необходимого для оценки текущего состояния ГТС, прогноза ее динамики и разработки управляющих решений.
На стадии основной эксплуатации сооружений (длительность 30 лет и более) принимаются меры по поддержанию стабилизации природной обстановки и устойчивости сооружений по результатам геодезического мониторинга. На данной стадии наступает относительное динамическое равновесие в системе «сооружение - многолетнемерзлые грунты».
Особое место в системе геодезического мониторинга отводится методам дистанционного зондирования. Это связано с тем, что процессы взаимодействия ГТС с окружающей средой идут на больших территориях, оперативно оценить их масштабы и состояние можно лишь на основе применения дистанционных методов, позволяющих получать принципиально новую по качеству и полноте информацию. Особенно это актуально для слабозаселенных северных территорий, на которых ведется интенсивная нефте-и газодобыча.
Информация, получаемая методами дистанционного зондирования, может быть использована для:
- Оценки влияния природной среды на состояние ГТС;
- Оценки степени устойчивости ландшафтов к техногенным воздействиям при эксплуатации ГТС и предварительной оценки негативных последствий прямого антропогенного воздействия;
- Прогнозирования геокриологических процессов на территории размещения ГТС;
- Районирования территории и создания карт оценки местности по природно-техническим условиям эксплуатации ГТС;
- Слежения за динамикой изменения экологической обстановки.
Накопление и хранение данных о ГТС и их частях, получаемых в процессе проведения геодезического мониторинга, осуществляется в базах и банках данных. Принципиальная схема формирования информационной базы геодезического мониторинга на всех этапах жизненных циклов ГТС нефтегазового комплекса в криолитозоне представлена на рис. 2.
Рис. 2. Формирование информационной базы геодезического мониторинга
Полученные динамические данные о напряженно-деформированном состоянии технических элементов ГТС и массива горных пород (многолетнемерзлых пород) позволяют: во-первых, получить новые
фундаментальные знания о природе деформационных процессов, протекающих в верхней части земной коры криолитозоны, при разработке газовых и нефтяных месторождений; во-вторых, разрабатывать рекомендации (технические мероприятия, технические решения) по устранению (снижению воздействия) деструктивных процессов в основаниях зданий и сооружений, усилению оснований и фундаментов, что позволит обеспечить безаварийную работу ГТС.
1. Основы геокриологии. Ч.5. Инженерная геокриология [Текст] / Под ред. Э.Д. Ершова. - М.: Изд-во МГУ, 1999. - 526 с.
2. СТО Газпром 2-3.1-072-2006 Регламент на проведение геотехнического мониторинга объектов газового комплекса в криолитозоне [Текст]. - М., 2006. - 58с.
3. Жуков Б.Н. Руководство по геодезическому контролю сооружений и оборудования промышленных предприятий при их эксплуатации [Текст] / Б.Н. Жуков. - Новосибирск: СГГА, 2004. - 376с.
4. Олейник А.М. Состав и структура наблюдательной сети геодезического мониторинга геотехнических систем добычи и транспорта газа в криолитозоне [Текст] / А.М. Олейник // Геодезия и картография. - 2009. - №12. - с.20-28.
© А.М. Олейник, 2012
