Тепловой расчет растепления грунтов в приустьевых зонах скважин (стр. 2 из 2)

Рис. 2. Конечно-элементная модель

Рис. 3. Результаты расчета

Дополнительным затруднением при расчетах растепления являются как неполные данные по инженерным изысканиям, так и в некоторых случаях, полное их отсутствие. Для расчета двухфазного грунта, т.е. грунта в мерзлом и талом состоянии необходимы данные до и после растепления.

В некоторых расчетных областях фазовый переход происходит 2 раза в год, весной из мерзлого состояния в талое, а осенью наоборот. Значения расчетных значений для мерзлого и талого состояния грунта иногда сильно различаются, что вносит дополнительную погрешность в результаты расчета. В большинстве случаев приходится довольствоваться значениями из нормативных документов, которые соответствует этому типу грунта, а не натурными испытаниями образцов выработанных изыскателями.

Разработка численных расчетных методов включает в себя несколько последовательных этапов: подбор адекватной физической модели; численное моделирование расчетной модели; получение результатов работы; валидация решения. Последовательное выполнение всех этих этапов ведет к адекватному и точному решению. Однако расчеты производятся в большинстве своем в авральном порядке с минимальными временными затратами и порой одним человеком. Сложно сравнивать сложность и трудоемкость различных расчетов, но, к примеру, расчет, сопоставимый по сложности с расчетом в данной работе, выполнялся командой из нескольких инженеров в течение 5 месяцев [8]. В нашей практике сроки гораздо меньше. Следует отметить, что речь идет не о размерности задачи, а о поставленных сроках выполнения. Говорить о точности решения можно только после выполнения всех четырех этапов выполнения расчетов. Хорошим тоном при расчетах является проведение валидации расчета экспериментом или сопоставление его с существующими подтвержденными теоретическими моделями. К сожалению, в большинстве случаев мы не обладаем достаточными финансовыми и временными ресурсами для моделирования экспериментов, а тем более разработки валидирующих результаты расчетов теоретических обоснований.

Выводы: для проведения расчетов по определению температурного распределения необходимо использовать современные расчетные комплексы, которые позволяют учитывать широкий спектр граничных условий и условий нагружения.

Представленная методика очень чувствительна к исходным данным и требует экспериментального и теоретического подтверждения.

Список литературы

Пермяков, П.П. Расчет осадки грунтового основания нефтепровода ВСТО / П.П. Пермяков, А.П. Амосов, Г.Г. Попов // Энергетическая безопасность. 2011. №3. С. 52-54.

Паздерин, Д.С. Система мониторинга температур протяженных объектов в вечномерзлых грунтах / Д.С. Паздерин, Е.В. Амосова, Д.Ю. Кропачев // Технология транспорта нефти и газа. 2011. №4 (26) август. С. 3235.

Агафонов, А.В. Использование конечноэлементного анализа для расчета на прочность подземных трубопроводов с учетом тепловых деформаций грунтов / А.В. Агафонов, В.А. Ворков II Известия Самарского Научного Центра РАН. 2010. Т. 12, №4(3). С. 535-539.

Ермилов, ОМ. Сооружение и эксплуатация газовых скважин в районах Крайнего Севера / ОМ. Ермилов, Б.В. Дегтярев, А.Р. Курчиков. - Новосибирск: изд-во СО РАН, 2003. С. 222.

Медведский, Р.И. Строительство и эксплуатация скважин на нефть и газ в вечномерзлых породах. - М.: Недра, 1987. 230 с.

Горелик, Я.Б. Динамика протаивания мерзлых пород в зоне влияния двух скважин / Я.Б. Горелик, А.Б. Шаба- ров, Ю.С. Сысоев // Криосфера земли. 2008. Т. XII. №1. С. 59-65.

Васильев, Г.Г. Прокладка трубопроводов на много- летне-мерзлых грунтах с использованием грунтовых моделей / Г.Г. Васильев, М.А. Лежнев, Э.Н. Гайнулин // Наука и технологии трубопроводного транспорта нефти и нефтепродуктов. 2011. №3. С. 12-17.

Younger, Ray. Deep Thinking. ANSYS Advantage 2011. Volume V. Issue 2. P. 13-15.