Im Juni 2021 verursachte der auftauende Permafrost einen schweren Unfall an der Trans-Alaska-Ölpipeline in den Vereinigten Staaten. Die Stützen der Pipeline begannen sich zu verbiegen, und es bestand die Gefahr eines Bruchs. Das Alaska Department of Natural Resources reagierte auf diese Herausforderung mit der Installation von thermischen Stabilisatoren an der Pipeline. Sie enthalten ein Kältemittel, das den Boden um die Stützen herum auf einer niedrigen Temperatur hält.
Ein ebenso wichtiges Problem ist der so genannte Frostaufbruch. In der kalten Jahreszeit quellen die gefrorenen Wassermassen auf und belasten den Boden. Es beginnt sich nach oben zu bewegen, da die dichteren Bodenschichten es daran hindern, sich nach unten zu bewegen. Die Stützen der Rohrleitung werden belastet, und die vorgesehene Lage der Rohrleitung wird gestört. Diese Situation erfordert eine sofortige Reparatur, was zu erheblichen finanziellen Verlusten aufgrund von Ausfallzeiten führt.
Das russische Pipelinesystem ist sowohl durch Tauwetter als auch durch Frostaufbrüche gekennzeichnet. Die Permafrostzone bedeckt etwa 60 % des russischen Territoriums, und viele Hunderte von Kilometern an Fernleitungen, wie Power of Siberia, Zapolyarye-Purpe-Samotlor, Kuyumba-Taishet und andere, verlaufen durch sie. Mehr als 80 % der Pipelines werden auf Onshore-Stützen gebaut. Die Verwendung von Wärmestabilisatoren, wie in Alaska, löst das Problem des Schmelzens, führt aber aufgrund des Vorhandenseins von Kältemittel zu zusätzlichen Schwierigkeiten im Falle von Frostaufbrüchen. Außerdem sind solche Stützen sehr teuer und aufwendig in der Wartung.
Wissenschaftler des Lehrstuhls für Öl- und Gastransport und -lagerung haben ein neues Lagerungskonzept vorgeschlagen, mit dem sich das Problem des Frostaufbruchs wirksam lösen lässt. Die Idee hinter der Entwicklung ist die Möglichkeit, die Konstruktionsposition einer oberirdischen Fernleitung zu erhalten, indem die Stütze eine Keilform erhält. Der Keil mit einem Winkel von 30 Grad, als Teil der tragenden Struktur der Stütze, schneidet durch den gefrorenen Boden und die Stütze bleibt stabil.
„Die Entwicklung ist patentiert. Ihre Effizienz wurde durch Computermodellierung bestätigt. Es hat sich herausgestellt, dass die optimale geometrische Form des Keils die Auswirkungen der Frosthubkräfte reduziert. Die von uns vorgeschlagene Konstruktion der Halterung sieht auch ein Dämpfungssystem vor, das es ermöglicht, die Spannungen im Metall der Rohre unter dem Einfluss von Bodenbewegungen zu verringern“, so Ildar Shammazov, Leiter der Abteilung für Öl- und Gastransport und -lagerung.
Unter seiner wissenschaftlichen Betreuung verteidigte der Doktorand Artur Batyrov seine Dissertation über diese Konstruktion. Gazprom und Transneft haben Interesse an der vorgeschlagenen Stützkonstruktion gezeigt. Auch Pipeline-Unternehmen aus den USA und Kanada kommen als Interessenten in Frage.
Wir möchten Sie daran erinnern, dass Anfang April an der Bergbauuniversität St. Petersburg die 4. gesamtrussische wissenschaftliche Konferenz „Breakthrough Technologies of Hydrocarbon Transport and Storage - 2025“ stattgefunden hat. Wissenschaftler der Bergbauuniversität und anderer einschlägiger Universitäten des Landes sowie Vertreter der größten einheimischen Unternehmen des Öl- und Gassektors analysierten die Errungenschaften auf dem genannten Gebiet und legten die Hauptrichtungen der weiteren wissenschaftlichen Forschung fest.