Изучение свойств морского льда. Сопротивление льда разрушению при сжатии

Введение.

Основными параметрами, определяющими экономичность и надежность нефтегазодобывающих комплексов, проектируемых в настоящее время для шельфа северного Сахалина, являются характеристики ледяного покрова. Сравнительный анализ параметров ледового режима для Охотского моря, моря Бофорта, Берингова моря и других районов арктических морей показал, что по сложности ледовых условий Охотское море можно отнести к арктическим морям.         Ледовый период для шельфа северного Сахалина составляет 200-220 дней. Скорости дрейфа льда достигают 2 м/с, горизонтальные размеры ледовых полей - 20-30 км, а вертикальная мощность - 30 м.         В 70-х годах, в связи с началом интенсивных нефтегазопоисковых работ на шельфе замерзающих морей, были начаты ледоисследовательские работы, которые впервые рассматривали ледяной покров как объект воздействия на нефтегазопромысловые сооружения.

1.  Авиационные исследования ледяного покрова.

Авиационные ледовые исследования ледяного покрова проводятся с самолетов типа Ан-30 и вертолетов МИ-4, Ми-8. Авиационные ледовые исследования больших участков ледяного покрова с самолета Ан-30 включают:

·  Простейшую видеосъемку дрейфующего и припайного льда;

·  Стереофотосъемку больших гряд и торосов;

·  Стереофотосъемку районов стамухообразования;

·  Получение профилей ледового покрова с помощью специального профелографа, устанавливаемого на самолете.

Кроме того, в задачи авиационных инструментально-визуальных съемок входит детальное картирование ледовой обстановки в районе работ для изучения пространственной структуры, динамики ледяного покрова (подвижек, дрейфа льдин, взаимодействия полей, сжатие, торошение и разрушения льда).

Самолет типа АН-30 оборудован  радиолокационной станцией бокового обзора (РЛС БО) "ТОРОС" или  "НИТЬ".  РЛС-съемка выполняется с высоты 6000м. Изображение ледяного покрова непрерывно фиксируется на пленке электронного фоторегистрирующего устройства (ЭФРУ). Разрешающая способность снимков - в пределах 200м. Аэрофотоснимки, полученные в результате этих съемок, дают более детальные сведения о строении ледяного покрова на достаточно больших площадях (размеры льдин, торосистость, заснеженность, возраст и т.д.).

Рисунок 1 Ледовые исследования на северо-восточном шельфе о.Сахалин

 точки постановки РЛС; Район изучения дрейфа с помощью ТВ снимков с ИСЗ; Районы изучения стамух; Районы изучения геометрии торосистых образований; Районы изучения физико-механических свойств льда; Районы изучения воздействия торосистых образований на морское дно.

2.  Определение физико-механических свойств льда.

·  Температура льда;

·  Соленость льда;

·  Плотность льда;

·  Текстура льда;

·  Прочность льда (при сжатии под действием нагрузки параллельно и перпендикулярно поверхности ледяного покрова.)

Для определения физико-механических свойств льда выбуриваются керны льда. На площадке ровного льда керны отбираются с помощью ручных кольцевых буров. В торосах керны отбираются механическим буром TANAKA TIA040 со специальным керноотборником. Керны выбираются частями до глубины 4м .

Отобранные из ледяного покрова керны, пробы льда и воды доставляются на борт судна или на береговую базу, где разворачивается полевая ледоисследовательская лаборатория.

Плотность льда определяется  путем взвешивания образцов и измерения их объема.

Для испытания образцов льда на одноосное сжатие и четырех точечный изгиб используется специальная машина ПИМ-10 (изготовлена ГП "Техморгео" и сертифицирована в Центре стандартизации и метрологии, г.Мурманск):

·     Максимальное усилие, кН – 100;

·  Наименьшая измеряемая нагрузка, кН – 5;

·  Высота рабочего пространства, мм – 38;

·  Размер опорных плит, мм - 210×210

·  Скорость нагружения, кН/с – 0,4-0,8

·  Потребляемая мощность, кВт – 1,2

Соленость льда определяется с помощью электронного солемера YSI-30 или солемером ГМ-65, которые фиксируют соленость талой воды, образованной из проб льда.

На поверхности температура воды измеряется специальным термометром в оправе ОТ-51 (точность определения ± 0,1 °С).

Измерения температуры воды и отбор проб на соленость с глубинных горизонтов осуществлялась при помощи батометра БМ-48 с опрокидывающимися термометрами.

3.  Физико-механические свойства льда.