多年冻土区输油管道-管周冻土热力相互作用研究进展.docx
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2023-02-23
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管道作为安全可靠且经济环保的运输方式，是油气资源长距离输送的最佳
选择。全球 99%的天然气和 70%的石油均依靠管道输送，因此，其被称为保
障能源安全的生命线工程。由于特殊的地理位置和环境条件，寒区管道修建及
运营面临多年冻土与生态环境保护的双重挑战。然而，工程性质的特殊性（输
送“冷/热”介质）、冻土工程地质条件的复杂性、冻土环境的脆弱性及气候变化
的不可预见性等综合影响使得冻土成为制约寒区管道建设的重要瓶颈。为此，
国内外学者和工程技术人员就冻土及其与管道相互作用的一系列工程冻土学
理论和实践问题进行了大量卓有成效的研究，主要聚焦在输冷/热管道在多年
冻土中的水热效应和管基土冻胀/融沉下管道的受力变形特征两方面。本文首
先梳理、分析和总结了过去近一个世纪冻土区典型输油管道的工程实际，明确
了管道建设的关键技术、运营挑战与防治对策；其次，就输油管道-管周冻土
热力相互作用和管基冻土融沉防治措施及其适用性的研究现状和发展动态进
行了系统评述，以期为冻土区管道稳定性及时准确判识、融沉灾害风险规避提
供科学依据，同时提升我国乃至全球输油气管道和其他油气储运工程设计、施
工、运营及维护水平。
1 冻土区典型输油管道工程
西伯利亚和北美北部冻土区蕴藏着大量的油气资源，1920 年就在加拿大
诺曼井发现了油藏
［ 1］
。第二次世界大战开辟了冻土区管道建设的历史，为供
应战争需要，1943—1944 年美军突击建成了诺曼井至怀特霍斯的 Canol 管道，
由于战事紧迫且未考虑季节冻融影响，将管道直接铺设在地表，大约 1 年运营
期内，多次出现管道破裂和原油泄漏
［ 2］
。Norman Wells 管道是加拿大第一条
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