«Oilfield engineering»

MATHEMATICAL MODELING OF THE FUNCTIONING OF SOIL TEMPERATURE STABILIZATION SYSTEMS WITH A HORIZONTAL EVAPORATOR

UDC: 622.276:622.834.1
DOI: 10.33285/0207-2351-2021-2(626)-53-59

Authors:

¹ LUKOIL-Engineering Limited KogalymNIPIneft Branch Office in Tyumen, Tyumen, Russian Federation
² Institute of the Earth’s cryosphere of Tyumen Scientific Center SB RAS, Tyumen, Russian Federation

Keywords: field development, frozen ground, temperature stabilization of soils, modeling, heat transfer, mass transfer

Annotation:

The article presents a physical-mathematical model of the functioning of soil temperature stabilization systems with a horizontal evaporator. The relevance of the developed model is due to the need for a qualitative improvement in the methods of geocryological forecasting of the state of soils of the foundation of engineering structures with intense heat release during the development of oil and gas fields in the Northern and Arctic cold regions. On the basis of the solution obtained in the framework of the heat engineering forecast using the proposed model, it becomes possible to recommend the optimal configuration of the soil temperature stabilization system with a horizontal evaporator, the power of which will be sufficient to keep the soil frozen for a particular object. Keywords: field development, frozen ground, temperature stabilizati

Bibliography:

1. Котов П.И. Компрессионное деформирование прибрежно-морских мерзлых грунтов при оттаивании (Европейский Север России, Западная Сибирь): Автореф. дис.. канд. геол.-мин. наук: 25.00.08. - М.: МГУ имени М.В. Ломоносова, 2014. - 23 с.
2. Основы геокриологии. Ч. 5. Инженерная геокриология / Э.Д. Ершов [и др.]. - М.: Изд-во МГУ, 1999. - 526 с.
3. Исследование охлаждающей системы типа "ГЕТ" для термостабилизации грунтовых оснований / В.Н. Феклистов [и др.] // Криогенные ресурсы полярных и горных регионов. Состояние и перспективы инженерного мерзлотоведения: Материалы междунар. конф. - Тюмень, 2008. - Т. 2. - С. 165-168.
4. Разработка природоохранных мероприятий, экологически безвредных технологий и оборудования для освоения газовых, газоконденсатных месторождений полуострова Ямал: Отчет о НИР / отв. исполн.: Г.М. Долгих, С.Н. Окунев. - Тюмень: Гипротюменнефтегаз, 1989.
5. Совершенствование способа управления криогенным ресурсом оснований при проектировании нулевых циклов зданий и сооружений / А.П. Попов [и др.] // Геотехника. - 2010. - № 6. - С. 4-22.
6. Горелик Я.Б. Расчет температурного поля грунта вокруг парожидкостной термосваи // Проблемы нефти и газа Тюмени: науч.-техн. сб. - Тюмень, 1980. - Т. 47. - С. 58-61.
7. Горелик Я.Б., Паздерин Д.С. Корректность постановки и решения задач по прогнозу динамики температурных полей в основании сооружений на многолетнемерзлых грунтах // Криосфера Земли. - 2017. - Т. 21, № 3. - С. 49-59.
8. Горелик Я.Б. Причины неустойчивой работы двухфазного естественно-конвективного охлаждающего устройства с горизонтальным испарителем // Криосфера Земли. - 2015. - Т. 19, № 4. - С. 81-93.
9. Попов А.П., Самсонова В.В. Инновационные аспекты использования естественных криогенных ресурсов для обеспечения механической безопасности зданий и сооружений в криолитозоне // Геотехника. - 2011. - № 5. - С. 4-21.
10. Черный Г.Г. Газовая динамика. - М.: Наука, 1988. - 424 с.
11. Идельчик И.Е. Справочник по гидравлическим сопротивлениям. - М.: Машиностроение, 1992. - 616 с.
12. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Теоретическая физика. Т.V. Статистическая физика. - М.: Физматлит, 2002. - 616 с.
13. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Теоретическая физика. Т. VI. Гидродинамика. - М.: Физматлит, 2001. - 736 с.
14. Lockhart R.W., Martinelli R.C. Proposed correlation of data for isothermal two-phase two-component flow in pipes // Chemical Engineering Progress. - 1949. - Vol. 45. - P. 39-48.
15. Параметры верхних и нижних тепловых нагрузок, ограничивающих функционирование горизонтальной естественно действующей трубчатой системы / В.П. Мельников [и др.] // Криосфера Земли. - 2017. - Т. 21, № 3. - С. 41-48.