عنوان

مطالعه آزمایشگاهی بهسازی خاک ماسه‌ای زیر لوله‌های انتقال نفت و گاز

۵۰۵۷پ

فارسی

مطالعه آزمایشگاهی بهسازی خاک ماسه‌ای زیر لوله‌های انتقال نفت و گاز

[پایان نامه]

یاشار اسداللهی اصل تبریزخواه

صنعتی سهند

۱۴۰۱

۱۸۸ص.

مصور، جدول، نمودار

CD

کارشناسی ارشد

مهندسی عمران- ژئوتکنیک

۱۴۰۱/۰۶/۰۱

طبق گزارش‌ها، 37% از منابع نفت و گاز در دریاها قرار دارند و71% از این منابع موجود در دریاها به کمک لوله‌ها به خشکی منتقل می‌گردند. لوله‌ها توسط عوامل مختلفی همچون مخاطرات طبیعی گسیخته می‌شوند که پدیده‌های مخرب ژئوتکنیکی زیر مجموعه‌ای از این عوامل می‌باشند. پدیده غالب در گسیختگی لوله‌ها آبشستگی می‌باشد که تاکنون روش‌های متفاوتی از جمله روش‌های فیزیکی شامل دفن کردن لوله، استفاده از سازه‌های پیش‌ساخته بر روی لوله و قرار دادن کیسه‌های دوغاب زیر لوله برای جلوگیری از این پدیده پیشنهاد شده که مبنای آن‌ها منحرف کردن جریان از روی لوله است، اما در این پژوهش سعی بر آنست که روشی شیمیایی برای بهسازی خاک، مورد بررسی قرار گرفته و با استفاده از تزریق مواد پایه سیمانی، چسبندگی بین ذرات ماسه ایجاد کرد تا از این راه بتوان از وقوع آبشستگی جلوگیری نمود. بدین منظور پس از آنالیز ابعادی مورد نیاز به کمک تشابه هندسی و سینماتیکی، مدل فیزیکی برای تزریق در دو حالت محفظه با عرض کم (دو بعدی) و محفظه با عرض مقیاس شده (سه بعدی) ساخته شد. پس از انجام آزمایش‌های تزریق و بررسی شعاع تاثیر در آزمایشگاه، مقادیر اندازه‌گیری شده با استفاده از معادله حاکم بر انتشار مواد در محیط متخلخل(معادله انتقال-پخشیدگی) و همچنین رابطه شعاع تاثیر استخراج‌شده از قانون دارسی مقایسه و میزان کارایی این روابط در پیش‌بینی شعاع تاثیر در حالات دو بعدی و سه بعدی مورد بررسی قرار گرفت. پس از استخراج نتایج آزمایشگاهی، با توجه به اینکه در حالت تزریق در محفظه با عرض مقیاس شده از انتهای لوله، معادله انتقال-پخشیدگی شعاع تاثیر را با اختلاف 5/8% و قانون دارسی با اختلاف 47/3% پیش‌بینی می‌کنند، به منظور بررسی عملیاتی بودن تزریق در حالت برجا و نزدیک کردن آزمایش‌ها به حالت واقعی، طبق روابط مورد استفاده، با در نظر گرفتن نتایج آبشستگی زیر خط لوله قبل از بهسازی در کانال هیدرولیکی، الگوی بهسازی مناسب جهت پوشش نواحی متاثر از آبشستگی تهیه و در کانال هیدرولیکی تحت جریان اجرا گردید. در نهایت مشخص شد که می‌توان با استفاده از روابط، پیش‌بینی صحیحی از شعاع تاثیر داشته و با تهیه الگوی تزریق مناسب می‌توان مقدار آبشستگی را کاهش و در سرعت جریان پایین(سرعت نزدیک به شروع آبشستگی) از وقوع این پدیده جلوگیری کرد.

According to reports, 37% of oil and gas resources are located in the seas, and 71% of these resources in the seas are transported to land by the pipelines. Pipelines are broken by various factors such as natural hazards, which are destructive geotechnical phenomena as a subset of these factors. The dominant phenomenon in the failure of pipes is scouring. So far, different methods, including physical methods, such as burying the pipe, using prefabricated structures on top of the pipe, and placing slurry bags under the pipe have been proposed to prevent this phenomenon, which are based on diverting the flow from the pipe. But in this research, an attempt is made to investigate a chemical method for improving the soil, and using the grouting of cement-based grouts, to create adhesion between sand particles, so that scouring can be prevented. For this purpose, after the required dimensional analysis by geometrical and kinematic similarity, a physical model for injection in two modes was made: a chamber with small width for injection in two-dimensional mode and a chamber with scaled width for injection in three-dimensional mode. After performing the grouting tests and checking the radius of grouting in the laboratory, the values measured are compared with the equation governing the diffusion of materials in the porous medium (Advection-Dispersion equation) and the relationship of the radius of grouting extracted from Darcy's law and the effectiveness of these relationships in predicting the radius of grouting was investigated in two-dimensional and three-dimensional situations. After extracting the laboratory results, considering that in the case of three-dimensional grouting from the end of the pipe, the Advection-Dispersion equation predicts the radius of grouting with a difference of 8.5% and Darcy's law with a difference of 3.47%, in order to investigate the applicability of this method for scour protection of pipelines under current flow, some experiments were performed for a pipeline before and after improvement of its subsoil according to the relations developed in the previous study in the Hydraulic Channel of SUT. A suitable improvement pattern was prepared to cover the areas affected by scouring and was implemented in the hydraulic channel under current. Finally, it was found that by using these relations, it is possible to make a correct prediction of the radius of grouting, and by preparing a suitable injection pattern, the amount of scour can be reduced and this phenomenon can be prevented at low flow rates.

Experimental evaluation of improvement of sandy soils under oil and gas pipelines

لوله‌های انتقال نفت و گاز

آبشستگی

بهسازی خاک ماسه‌ای

لوله‌های انتقال نفت و گاز، آبشستگی، بهسازی خاک ماسه‌ای، تزریق

Oil and gas pipelines , Scour , Improvement of sandy soil, Grouting

اسداللهی اصل تبریزخواه، یاشار

امامی تبریزی

قره‌باغی

، مهرداد

، احمدرضا مصطفی

استاد راهنما

استاد راهنما

صنعتی سهند

ایران

دانشگاه صنعتی سهند

عمران، ۳۰۳۴۲، ۱۴۰۱

p

TF

92029

a

Y