Динамическая устойчивость массивов дисперсных грунтов и управление ею при функционировании нефтегазопромысловых сооружений (на примере месторождений Среднего Приобья)

Выводы.

1. Нижневартовский нефтегазоносный район представляет собой область распространения аккумулятивных равнин, сложенных преимущественно водно-ледниковыми, озерно-аллювиальными и лагунными отложениями среднего плейстоцена, а также террас р.Оби и ее притоков, где преобладают аллювиальные и озерно-аллювиальные геолого-генетические комплексы голоцена-верхнего плейстоцена.

2. Верхняя часть геологического разреза Нижневартовского нефтегазоносного района представлена преимущественно дисперсными грунтами: песками, супесями, суглинками и глинами.

3. Для территории Нижневартовского нефтегазоносного района, характеризующейся ярусным строением и четким соответствием верхней части геологического разреза определенному геоморфологическому уровню, по литологическому строению можно выделить 10 типов грунтовых толщ, сложенных песками, супесями, суглинками и глинами. При их дальнейшем классифицировании целесообразно рассматривать состояние толщ с учетом вариаций степени увлажнения во времени. Такой подход позволяет выделить на рассматриваемой территории по совокупности признаков 43 типа грунтовых толщ.

4. Распространенные на рассматриваемой территории четвертичные дисперсные грунты могут быть надежно идентифицированы в разрезе массивов по данным статического зондирования с конусом II типа на основе новой статистически обоснованной (более 4000 определений) региональной классификационной схемы.

5. Компрессорные станции разной мощности, трубопроводы и автодороги с тяжелым транспортом генерируют в приповерхностном слое массивов грунтов сейсмические волны, среди которых наибольшую долю энергии (не менее 86%) источника переносит поверхностная волна, длина которой составляет немногим более 7 м, а глубина распространения не превышает 15-16 м.

6. Вибрационное воздействие от мощных компрессорных газлифтных станций, использующихся на месторождениях Среднего Приобья для поддержания давления в нефтеносном пласте, ограничено расстояниями 60-80 м в плане и 15-16 м по глубине. На участках перекачивающих станций влияние двух совмещенных блоков распространяется на площадь 180 х 180 м в плане при той же глубине влияния. Влияние же автодороги на существующее в верхней части массива грунтов поле напряжений в перпендикулярном к оси дороги направлении сказывается на расстоянии до 100 м.

7. Удельная энергия вибровоздействия от компрессорных станций и перекачивающего оборудования, приходящаяся на единицу объема прилегающего массива грунтов, составляет от 1.8 до 22.3 кДж/м³ в сутки. Ее количественная оценка позволяет перейти к непосредственному применению энергетических критериев для оценки динамической устойчивости грунтов в массиве.

8. В пределах верхних 4 м массивов грунтов рассматриваемой территории широко распространены грунты, обладающие невысокой энергоемкостью динамического деформирования. Наиболее чувствительные к динамическому воздействию разности характеризуются критическими значениями удельной рассеянной энергии от 2.5 до 60 кДж/м³. Наличие таких грунтов требует непременного учета их поведения при проектировании нефтегазопромысловых объектов с длительно действующими динамическими нагрузками даже умеренной интенсивности.

9. На месторождениях Среднего Приобья сооружения с динамическими нагрузками, в том числе и наиболее интенсивными - газлифтные компрессорные станции, устанавливаются на совмещенных массивных и рамных фундаментах на висячих сваях при таком расположении свай в группах, когда их динамическая реакция определяется в том числе и влиянием соседних свай. При таких конструкциях фундаментов основными излучателями волн напряжений в массивы грунтов служат сваи, и на первый план выходит именно характер динамической работы свай в группе. Между тем, вокруг висячих свайных фундаментов с динамическими нагрузками в массиве грунтов формируется зона разупрочненного грунта, размеры которой составляют 5-8 диаметров сваи.

10. Объем разупрочненного грунта в околосвайном пространстве зависит от размеров сваи, параметров динамической нагрузки, глубины залегания и свойств грунтов.

11. Получено надежное уравнение множественной регрессии, связывающее величину удельной рассеянной энергии (по данным динамических трехосных испытаний) с удельным сопротивлением грунта на муфте трения (по данным статического зондирования) и влажностью верхнего предела пластичности.

12. Система мер по управлению динамической неустойчивостью массивов дисперсных грунтов Нижневартовского нефтегазоносного района может включать как инженерно-технические, так и инженерно-геологические мероприятия. Адекватными инженерно-техническими мерами могут быть снижение амплитуды возникающих в массиве волн напряжений за счет виброизоляции фундаментов или повышения поглощения колебаний самими грунтами, а также учет возможности и степени разупрочнения грунтов при расчете фундаментов. Среди инженерно-геологических мероприятий, направленных на изменение состояния и свойств динамически неустойчивых грунтов, наиболее перспективными являются методы электрохимической обработки грунтов, термического упрочнения и инъекционная химическая обработка грунтовых массивов.

13. Применение как инженерно-технических, так и инженерно-геологических способов управления динамической устойчивостью массивов грунтов можно рекомендовать при наличии в их составе динамически наименее устойчивых грунтов 1-ой группы, характеризующихся энергоемкостью динамического деформирования менее 60 кДж/м3. Для массивов грунтов 2-3 групп с энергоемкостью динамического деформирования до 270 кДж/м³ целесообразно применение лишь инженерно-технических мер управления, а при размещении сооружений на массивах динамически наиболее устойчивых грунтов (4-5 групп) с энергоемкостью динамического деформирования свыше 320 кДж/м³ использование специальных управляющих мероприятий нерационально.