Геосинтетические материалы и их применение в нефтегазовой промышленности

Геосинтетические материалы прочно заняли свою нишу в отрасли добычи полезных ископаемых. О том, как именно они используются, вы узнаете в данной статье.

Нефтегазовая отрасль — один из незыблемых столпов российской экономики. В связи с этим в данной области применяются передовые технологии и современные материалы, обеспечивающие наилучшую функциональность месторождений, безопасность работающего на них персонала, надёжность и постоянство подачи природного топлива и оперативность его транспортировки закупщику.

К газовым и нефтяным скважинам предъявляются особые требования по части надёжности и безопасности. При этом ни одна нефтегазодобывающая компания не хочет чрезмерных расходов. В связи с этим широкое распространение в нефтегазовой промышленности получили объемные георешетки, геотекстиль и другие геосинтетические материалы. Их эксплуатационные возможности позволяют быстро, а главное — эффективно решать основные задачи отрасли. Армирование, защита от эрозии, повышение сдвигоустойчивости, организация фильтрации и дренажа — всё это под силу современным геосинтетическим материалам, стоит лишь неукоснительно соблюдать технологию укладки.

Разнообразие материалов

В современной нефтегазовой отрасли используются практически все известные геосинтетические материалы: объемные георешетки, полиэфирные геосетки, гидроизоляционные мембраны, геотекстиль, стеклосетки и комбинированные геокомпозиты. Почти тот же ассортимент применяется и в дорожном строительстве. Можно сказать, что в России геосинтетические материалы сперва пришли именно в дорожное строительство, а уже потом перекочевали в нефтегазовую отрасль.

Различные виды георешеток
Различные виды георешеток
Различные виды георешеток

Использование георешеток, геосеток и других геосинтетических материалов позволяет компаниям ощутимо экономить, ведь объемные георешетки можно заполнять местным грунтом, они легко транспортируются и укреплённые с их помощью конструкции обходятся существенно дешевле, чем железобетонные. Однако, несмотря на это, геосинтетические материалы долгое время оставались российской нефтегазовой отраслью невостребованными. Всё дело в том, что вплоть до начала 2000-х в России не существовало соответствующих ГОСТов и не была разработана единая методика расчёта прочностных характеристик подобных конструкций. Долгое время именно это выступало в роли сдерживающего фактора. Однако после того как методики расчёта были наконец разработаны, а ГОСТы утверждены, объемные георешетки, геосетки и прочие геосинтетики прочно заняли свою нишу в нефтегазовой отрасли.

Функциональность

Сегодня практически ни одна разработка нефтегазового месторождения в России не обходится без объемных георешеток и геотекстиля. Именно эти материалы можно назвать наиболее универсальными и функциональными. Наилучшим образом они проявляют себя в условиях заболоченной тайги, на Крайнем Севере и в других областях со сложным климатом. За счёт своих уникальных свойств геосинтетические материалы нашли широкое применение в нефтегазовой отрасли. Они не только ускоряют и упрощают строительство, но и позволяют использовать те строительные материалы, которые без геосинтетики были бы попросту бесполезны. При этом применение геосинтетических материалов абсолютно нейтрально с точки зрения экологии, они не требуют обслуживания и замены, не боятся воздействия ультрафиолета, перепадов температур и обильных осадков. Недаром подобные материалы уже использовались на огромном количестве объектов, относящихся к российской нефтегазовой отрасли: Южноуральское месторождение, «Мега-Ямал», Салымское нефтегазовое
месторождение, «Сахалин-1», «Сахалин-2», «ВСТО», КТК-Р «Голубой Поток». За рубежом аналогичные инженерные решения используются такими известными компаниями, как Shevron, BP, Gaz de France, Total и Exxon. В странах СНГ к помощи геосинтетики давно прибегают компании «Казахойл», «Варандейнефтегаз», «Лукойлнефтегазстрой», «Сибнефтепроводстрой», «Перьмтрансгаз», «Стройтрансгаз» и другие.

Строительство подъездных дорог

Учитывая тот факт, что благоустройство природных топливных месторождений начинается обычно с оборудования подъездных дорог, геосинтетические материалы становятся востребованными уже на начальном этапе строительства.

Строительство подъездных дорог

Используя объемные георешетки и геотекстиль, можно в кратчайшие сроки возвести любую насыпь. При этом мёрзлый грунт, обводненность и другие факторы вовсе не будут выступать в роли усложняющих. Используя технологию строительства, открытую благодаря геоматериалам, можно полностью ликвидировать технические ограничения по части возведения насыпей на слабых основаниях.

Нюансы при строительстве

Как и любые другие стройматериалы, геосинтетики имеют особенности и нюансы, которые следует учитывать при возведении насыпи. Так, в частности, при проектировании подъездных дорог на слабых основаниях в обязательном порядке делаются расчёты по двум предельным состояниям. Если по одному из предельных состояний подъездная дорога оказывается неустойчивой (несущая способность недостаточна для проезда тяжёлой техники), насыпь дополнительно укрепляют георешеткой либо геосеткой.

Расчёты осуществляются по каждому из теоретически возможных типов потери несущей способности:

  1. насыпь вместе с армирующей её георешеткой сползает по грунту основания;
  2. насыпь сползает, скользя по верхушке армирующего слоя;
  3. слабое основание начинает выпирать под воздействием веса насыпи и проезжающей по ней техники;
  4. кривая скольжения перерезает объемную георешетку;
  5. локальное обрушение слабого участка откоса;
  6. общая потеря устойчивости конструкции.

Расчёты, как правило, производятся по методу Маслова или Бишопа. Данные снимаются с круглоцилиндрических поверхностей скольжения.

Объемные георешетки неоднородны и подбираются с учётом взаимодействия с местным грунтом. То же самое касается и остальных геосинтетических материалов, используемых в нефтегазовой промышленности. С целью добиться оптимального взаимодействия георешетки и грунта, особое внимание уделяется таким параметрам, как изохроны геосинтетического материала и максимальные углы внутреннего трения при сдвиге. При наличии современных измерительных систем опытные инженеры способны оптимизировать конструкцию таким образом, чтобы она обладала максимальной устойчивостью к деформациям и при этом обходилась не слишком дорого. Кроме того, однажды произведя подобные измерения, специалисты, задействованные в проекте, смогут в дальнейшем контролировать прочностные характеристики возведённой конструкции и при необходимости вносить в неё необходимые коррективы.

Защита обваловки трубопроводов

Защита обваловки трубопроводов

В суровых климатических условиях восточных регионов России магистральные трубопроводы систематически подвергаются разного роза повреждениям. Это и размывы, и оголение обшивки трубопровода в результате ветровой эрозии, и выпучивания различных его сегментов. И тут на помощь приходят геосинтетические материалы. При помощи георешетки и геотекстиля можно добиться очень хороших результатов по защите трубопровода от смещения и повреждений, правильно оборудовав обваловку.

Используя данные геоматериалы, можно не только создать качественную обваловку, надёжно защитив тем самым трубопровод от эрозии, но и оборудовать стабилизационный, разделительный и фильтрационный слои.

Пара «георешетка + геотекстиль»

Пара георешетка + геотекстиль

Если при обустройстве насыпи для подъездных дорог вполне можно обойтись одной только георешеткой, то в случае с организацией обваловки в ход идёт уже проверенная пара «георешетка + геотекстиль». Дело в том, что если использовать одну только объемную георешетку, есть риск повредить внешнюю обшивку трубопровода. Чтобы избежать этого, под нее подкладывается геотекстиль. Впоследствии они образуют одно целое, а заполнитель, попадая в ячейки, не повреждает трубу.

Чтобы ещё больше застраховать обшивку трубопровода от повреждений, выгрузку заполнителя в объемную георешетку производят вручную с небольшой высоты (не более одного метра). Ячейки наполняются с незначительным избытком, после чего заполнитель утрамбовывается и разравнивается (также вручную).

Как вы можете убедиться, современные геосинтетические материалы нашли широкое использование в нефтегазовой промышленности. Остаётся надеяться, что со временем методики их применения будут постепенно совершенствоваться, а цены уменьшаться.

Статья подготовлена специалистами компании «ГеоНовации»

Адрес: г. Санкт-Петербург, Стахановцев ул, д.14, к.1, б/ц «Ладога», офис 608
Телефоны: +7 (812) 449-65-76, +7 (906) 251-89-86
E-mail: info@geonovation.ru
Сайт: www.geonovation.ru

chemical