В июне 2021 года из-за оттаивания вечной мерзлоты произошла крупная авария на Трансаляскинском нефтепроводе в США. Его опоры начали изгибаться, возникла угроза обрыва. Департамент природных ресурсов Аляски ответил на этот вызов установкой на нефтепроводе термостабилизаторов. Они содержат хладагент, который поддерживает низкую температуру грунта вокруг опоры.
Не менее важной проблемой является так называемое морозное пучение. В холодное время года замерзшая масса воды вспучивается и оказывает нагрузку на почву. Она начинает двигаться вверх, поскольку смещению вниз мешают более плотные слои грунта. Создается нагрузка на опоры трубопровода, нарушается его проектное положение. Такая ситуация требует немедленного ремонта, что влечет значительные денежные потери из-за простоя.
Для российской трубопроводной системы характерны как проблемы таяния, так и морозного пучения. Зона вечной мерзлоты занимает около 60% российской территории, по ней проходят многие сотни километров магистральных трубопроводов, таких, например, как «Сила Сибири», «Заполярье — Пурпе — Самотлор», «Куюмба — Тайшет» и других. Более 80% трубопроводов построено на наземных опорах. Использование термостабилизаторов, таких как на Аляске, решает проблему таяния, но из-за присутствия хладагента создает дополнительные сложности при морозном пучении. К тому же такие опоры имеют высокую стоимость и дороги в обслуживании.
Ученые кафедры Транспорта и хранения нефти и газа предложили новую конструкцию опоры, позволяющую эффективно решать проблему морозного пучения. Идея разработки состоит в возможности сохранения проектного положения надземного магистрального трубопровода за счет придания опоре клиновидной формы. Клин с углом 30 градусов, как часть несущей конструкции опоры, разрезает вспученный мерзлый грунт и опора сохраняет устойчивость.
«Разработка запатентована. Её эффективность подтверждена с помощью компьютерного моделирования. Найдена оптимальная геометрическая форма клина для снижения воздействия сил морозного пучения. Предлагаемая нами конструкция опоры предусматривает также демпферную систему, которая позволяет уменьшить напряжение в металле труб под воздействием движения грунта» – рассказал заведующий кафедрой Транспорта и хранения нефти и газа Ильдар Шаммазов.
Под его научным руководством аспирант Артур Батыров защитил по данной разработке кандидатскую диссертацию. Интерес к предложенной конструкции опор проявили компании «Газпром» и «Транснефть». Потенциальными интересантами могут быть трубопроводные компании США и Канады.
Напомним, в начале апреля в Санкт-Петербургском горном университете прошла IV Всероссийская научная конференция «Прорывные технологии транспорта и хранения углеводородов - 2025». Ученые Горного университета и других профильных вузов страны, представители крупнейших отечественных компаний нефтегазового сектора проанализировали достижений в заявленной области, определили основные направления дальнейших научных исследований.