МурманшельфИнфо. 2009, N 5.

Âîçäåéñòâèå ðàçðûâà ïîäâîäíîãî òðóáîïðîâîäà íà ìîðñêèå îáúåêòû В ходе исследований по проекту освоения Штокмановского газокон- денсатного месторождения (ШГКМ) специалистами ОАО «Гипроспецгаз» уделяется большое внимание проблемам, связанным с безопасностью эксплуатации объекта. Выполненные расчеты, проведенные автором, направлены на изучение объекта с точки зрения повышения безопас- ности эксплуатации ШГКМ. С. А. ПИОТРОВСКИЙ, инженер ОАО «ГИПРОСПЕЦГАЗ» В рамках освоения ШГКМ запланиро- вано строительство морского магистраль- ного трубопровода для транспортировки природного газа с шельфа Баренцева моря в район с. п. Териберка. Очевидно, что дальнейшая интен- сификация промышленного освоения уникального морского бассейна, каким является Баренцево море, ставит перед специалистами задачи более высокого уровня сложности, чем прежде. Предлагаемые проектные решения освоения первой очереди ШГКМ обе- спечат достаточно высокую степень безопасности объекта от чрезвычай- ных ситуаций (ЧС). Однако ряд обстоя- тельств, основными из которых будут естественные причины (коррозия, стресс-коррозия) и так называемый «че- ловеческий фактор», в конечном счете могут привести к инцидентам, авариям и ЧС на объекте. Проектом транспортировки газа предусмотрено высокое давление (до 20 МПа) [1]. Одним из основных по- ражающих факторов при полном разру- шении подводного трубопровода будет газовый «шлейф», образующийся в ре- зультате интенсивного истечения газа в жидкость. Момент выхода шлейфа на по- верхность изображен на рисунке 1. При попадании газа в покоящуюся жидкость образуется вертикальная вос- ходящая струя. В общем случае возмож- ны следующие три режима течения [2]: медленное квазипериодическое ● формирование пузырей газа на срезе сопла. Данный режим не рас- сматривался, поскольку он не имеет большого практического значения; непрерывное истечение газовой ● струи, которая распадается на пузыри, быстро образующиеся вблизи от сопла. Этот режим будет основным в случае разрушения подводного газопровода, посколь- ку ориентация разрушенных участ- ков близка к горизонтальной; компактная струя газа, постепен- ● но насыщающаяся каплями жид- кости и лишь вдалеке от среза соп- ла переходящая в струю жидкости, содержащую пузыри газа. Режим может быть реализован при по- вреждении скважин. В двух последних случаях возникает на- правленная вертикально вверх двухфаз- ная газожидкостная струя, источником движения которой является пузырько- вый «шлейф», обладающий архимедовой подъемной силой. При третьем режиме течения на жидкость одновременно воз- действует также начальный импульс га- зовой струи. В общем случае газовый шлейф может быть разбит на три участка (рисунок 2). На начальном участке в зоне форми- рования шлейфа кинетическая энергия газового потока гасится на небольшом расстоянии от источника. Нижнюю его часть занимает область газовой кавер- ны. Поверхность каверны неустойчива, на ней образуются пузыри газа и капли жидкости. Пузыри газа поднимаются вверх и формируют пузырьковый шлейф. Пузыри газа, поднимающиеся с поверх- ности каверны, попадают в «кипящий слой», увлекая жидкость и постепенно увеличивая ее скорость. Поднимающая- ся в этом слое жидкость замещается за счет эжекции через боковую поверх- ность. Вторым участком газо-водяного по- тока является собственно пузырьковый шлейф, течение в котором происходит 50 ÿíâàðü 2009 № 5 ÌóðìàíøåëüôÈíôî Íàóêà Рисунок 1 . Момент разрушения плети труб, уложенной для испытания на морское дно в районе о. Сардиния (Италия).