[發(fā)明專利]凍土區(qū)油氣管道位移監(jiān)測方法及裝置

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110342562.0
• 申請日: 2011-11-03
• 公開（公告）號: CN103090830A
• 公開（公告）日: 2013-05-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳朋超;張世斌;馬云賓;荊宏遠(yuǎn);馬濤;趙迎波;冷有權(quán);莊楠;楊士梅;梁周平;張合印;陳勇
• 申請（專利權(quán)）人: 中國石油天然氣股份有限公司
• 主分類號: G01B21/04
• 分類號: G01B21/04;G01C15/08
• 代理公司: 北京市中實(shí)友知識產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11013
• 代理人: 金杰;任清漢

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明是一種凍土區(qū)油氣管道位移監(jiān)測方法及裝置。涉及線性尺寸的測量和管道系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

凍土是一種特殊的土類，溫度為負(fù)溫或零溫，并且含有冰的土，稱為凍土。按土的凍結(jié)狀態(tài)保持時間的長短，凍土一般又可分為短時凍土(數(shù)小時至半月)、季節(jié)凍土(半月至數(shù)月)以及多年凍土(兩年以上)。我國凍土非常發(fā)育，多年凍土面積約為211萬平方公里，占我國國土總面積的23％，在世界上占第三位，主要分布在青藏高原、西部高山和東北大、小興安嶺；季節(jié)性凍土面積約為514萬平方公里，約占國土總面積的53.5％。其中，中深度季節(jié)凍土(＞1m)約占國土面積的1/3，主要分布于東北三省、內(nèi)蒙古、甘肅、寧夏、新疆北部、青海和川西等地。

近百年來，世界氣候有轉(zhuǎn)暖的趨勢，因而引起了包括東北地區(qū)在內(nèi)的一些地區(qū)多年凍土的退化。象東北的多年凍土南界附近，由于氣候轉(zhuǎn)暖，地下冰在天然條件下融化，因而形成熱融湖、熱融沉陷等現(xiàn)象，多年凍土的南界亦發(fā)生向北的推移。南界一些原來有多年凍土的地段，經(jīng)過幾年或幾十年后多年凍土自然消失。在多年凍土地區(qū)興修工程建筑物，如果設(shè)計(jì)時未能預(yù)知因地基融化可能發(fā)生的沉降，并且在運(yùn)營過程中，沉降量超過建筑物的容許極限，那么可以想象，其基礎(chǔ)及其上部結(jié)構(gòu)物將出現(xiàn)不允許的變形，甚至破壞。

發(fā)達(dá)國家輸油管道建設(shè)已有100多年歷史，很多凍土地區(qū)蘊(yùn)藏有巨大的油氣資源，相應(yīng)地油氣管道工程設(shè)計(jì)和施工成為這些地區(qū)石油工業(yè)最新的挑戰(zhàn)。從20世紀(jì)60年代開始，大口徑管道開始主導(dǎo)北美北部和西伯利亞多年凍土地區(qū)油氣田輸運(yùn)市場。二戰(zhàn)期間，克努兒(Canol)管道從加拿大羅曼井輸運(yùn)原油到美國的阿拉斯加州費(fèi)爾班克斯市(Fairbanks)；1956年管徑為203mm的油管從阿拉斯加州海因斯市(Haines)到費(fèi)班克斯市修筑成功；20世紀(jì)70年代早期，前蘇聯(lián)多年凍土區(qū)已有輸油管道；1977年，長1280km、直徑為1220mm的輸油管道將美國阿拉斯加州北坡低溫多年凍土區(qū)的原油源源不斷地輸運(yùn)到阿拉斯加南部的天然不凍港瓦爾迪斯(Valdez)，然后油輪將原油輸運(yùn)到加州。20世紀(jì)80年代中期，從加拿大羅曼井到加拿大阿爾波特(Alberta)省北部咱馬(Zama)湖、長869km、口徑30.5cm的環(huán)境溫度管道按時完成鋪設(shè)，羅曼井管道是加拿大多年凍土區(qū)第一條完全埋設(shè)的輸油管道。這些管道在運(yùn)營期間，均受到凍土區(qū)凍脹融沉災(zāi)害的威脅甚至破壞。其中，克努兒(Canol)管道在開始運(yùn)行后前9個月，管道沿線約有700x104L原油泄漏。Mackenzie河岸上一個12700m3的儲油庫破裂，大部分儲油流入河流中。1945年日本投降后，該管道很快就被拆除；羅曼井管道沿線途經(jīng)不連續(xù)多年凍土，施工和運(yùn)行中遇有凍脹和融沉問題，通過長達(dá)17年的監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)管道沿線多年凍土持續(xù)融化和沉降導(dǎo)致融化深度達(dá)3-5m(湖相沉積)或5-7m(粗顆粒礦質(zhì)土)，以及顯著的地面沉降。

我國在多年凍土地區(qū)修建的第一條長輸油氣管道，即格爾木-拉薩輸油管道(簡稱格拉線)，格拉線于1972年由中國人民解放軍施工，1977年基本建成，長達(dá)1076km，管徑159mm，管壁厚6mm，投資2.3x108元。格拉線工程修建和維護(hù)十分困難，全線穿越河流108條，穿越公路123處，900多公里管線在海拔4000m以上(最高處海拔5200m)，560km位于多年凍土區(qū)，凍結(jié)期長達(dá)8個月。格拉線自1977年運(yùn)行以來，凍脹、融沉問題已經(jīng)造成多次“露管”現(xiàn)象。

中俄原油管道北起漠河首站中俄黑龍江邊界線，南至大慶末站，全長960多公里，途經(jīng)兩省五市十二個縣區(qū)，穿越440公里原始森林，11條大中型河流，5個自然保護(hù)區(qū)。管道沿線地勢北高南低，北部地形起伏較大，沿線為大興安嶺低山、丘陵及河谷地貌，南部為松嫩平原，地形平坦開闊；漠河-加格達(dá)奇段約460km為山區(qū)、林區(qū)、多年凍土區(qū)，多年凍土總長度約314km，其中少冰、多冰多年凍土209km，飽冰、富冰多年凍土62km，凍土沼澤43km。管道面臨著嚴(yán)重的凍脹融沉災(zāi)害威脅。