Методика формообразования подземных резервуаров в многолетнемерзлых породах

Приведены основные положения методики формообразования подземных резервуаров, создаваемых в многолетнемерзлых породах. Дан алгоритм расчета формы выработки в зависимости от технологических параметров строительства, грунтового состава, плотности, влажности и теплофизических свойств породного массива. Основной задачей, стоящей перед проектировщиками, является разработка методики расчета итоговой формы подземной выработки с точки зрения безопасной эксплуатации. При этом необходимо обеспечить максимальное упрощение технологии строительства подземных резервуаров с целью минимизации требований к квалификации рабочего. Формообразование подземных выработок, создаваемых в мерзлом массиве методом скважинной гидродобычи, зависит от геологических и технологических факторов. Очевидно, что геологические факторы могут быть учтены при выборе производственной площадки, но не могут быть скорректированы в процессе строительства, управление которым происходит за счет корректировки технологических факторов, к которым относятся: производительность подачи теплоносителя, уровень раздела «вода-воздух» внутри выработки-емкости, точки ввода и отбора тепла из системы. В статье сформулированы основные принципы управления процессом строительства, обоснованы стадии развития подземных выработок во время их создания. Показаны основные условия перехода между стадиями процесса и граничные значения данных условий.

Сурин С. Д., Мосина А. С. Методика формообразования подземных резервуаров в многолетнемерзлых породах // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2021. — № 3-1. — С. 252–267. DOI: 10.25018/0236_1493_2021_31_0_252.

Cурин Степан Дмитриевич — канд. техн. наук, ведущий научный сотрудник ООО «Газпром геотехнологии», Москва, Россия;
Мосина Анна Сергеевна — аспирант кафедры инженерной и экологической геологии геологического факультета Московского государственного университета им. М. В. Ломоносова, Москва, Россия.

1. Кузьмин Г. П., Яковлев А. В. Подземные резервуары в мерзлых грунтах. Якутск: Институт мерзлотоведения СО РАН, 1992 — 152 с.

2. Вакуленко И. С., Смирнов В. И., Сурин С. Д. Опыт строительства и перспективы использования подземных резервуаров в многолетнемерзлых породах для захоронения отходов бурения. — Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2016. — № 1. — С. 222—229.

3. Савич О. И., Карпухин А. Н., Сурин С. Д. Подземное хранение жидких углеводородов на полуострове Ямал. — Горный информационно-аналитический бюллетень, М., №11, 2013. — С. 207—209.

4. Eui-SeobPark, Yong-BokJung, Won-KyongSong, Dae-HyukLee, So-KeulChung. Pilot study on the underground lined rock cavern for LNG storage. Engineering Geology, Volume 116, Issues 1–2, 27 October 2010, рр. 44—52.

5. Хрулев А. С., Савич О. И.,. Карпухин А. Н, Шергин Д. В., Гридин О. М. Особенности оттаивания многолетнемерзлых пород при создании скважинных подземных резервуаров. М.: «Горная книга»ю — 2011. — №6. — С. 268—271.

6. Кузьмин Г. П.. Подземные сооружения в криолитозоне. — Новосибирск: Наука, 2002. — 176 с.

7. Шергин Д. В. Исследование и разработка технологии создания подземных резервуаров в многолетнемерзлых породах. Дисс. канд. техн. наук. — М.: ФГБУН Институт машиноведения им. А. А. Благонравова (ИМАШ РАН), 2014. — 167 с.

8. Jingyu Shi, Baotang Shen. Temperature change around a LNG storage predicted by a three-dimensional indirect BEM with a hybrid integration scheme. Geosystem Engineering. Volume 21, 2018 — Issue 6. Pages 309—317.

9. Eppelbaum L. V., Kutasov I. M. (2019). Well drilling in permafrost regions: dynamics of the thawed zone. Polar Research, 38.

10. Xuerui Wang, Zhiyuan Wang, Xuejing Deng, Baojiang Sun, Yang Zhao, Weiqi Fu. Coupled thermal model of wellbore and permafrost in Arctic regions. Applied Thermal Engineering, Volume 123, August 2017, Pages 1291—1299.

11. Аксютин О. Е., Казарян В. А., Ишков А. Г., Хлопцов В. Г., Теплов М. К., Хрулев А. С., Савич О. И., Сурин С. Д. Строительство и эксплуатация резервуаров в многолетнемерзлых осадочных породах. — М.-Ижевск: НИЦ «Регулярная и хаотическая динамика», Институт компьютерных исследований, 2013 — 432 с.

12. Шергин Д. В. Методика расчёта параметров теплового разрушения многолетнемёрзлых осадочных пород при создании скважинных подземных резервуаров. Физико-химическая геотехнология. Материалы конференции. — Москва, 2013 г. — С. 81—87.