一、技術來源：
大慶油田工程有限公司自主研發。
二、基本原理
依據熱棒在冬季可快速散熱、冬季存儲“冷量”的性能，針對長輸管道在多年凍土區埋設的多年凍土條件和地質條件，考慮管道散熱對多年凍土的侵蝕，采用在管道周邊采用插入熱棒方案，進行加固熱棒周邊凍結圈強度，增加凍結圈冷儲量，減少凍結圈夏季融化速率，解決長輸管道在多年凍土區的融沉問題。
三、工藝過程
圖1 熱棒-管道-土壤體系導冷散熱物系平面布置圖
1)根據項目凍土條件、氣候條件及考慮輸油管道散熱情況，通過熱棒-管道-土壤組成的物系熱量計算，使得輸油管道周邊凍土融化圈不持續擴大，并增加一定的凍結圈，選擇合適功率的熱棒，熱棒功率、結構參數、埋設深度、熱棒間距及熱棒布置范圍等。
2)將輸油管道、輸送壓力、周邊多年凍土的變形模型簡化成全約束-簡支梁模型，通過計算確定熱棒組間的布設間距。
3)通過數值模擬方法計算，預測管道周邊多年凍土融化圈變化規律，確定熱棒布設方案的長期可靠性。
圖2漠大線線運營30年熱棒所在土層截面溫度場
四、技術特點
本技術采用建立“熱棒-管道-土壤”體系方案，計算熱棒體系導冷散熱能力，從而確定熱棒功率計布置方案參數。并通過數值模擬的方法，模擬熱棒長期應用中散熱、儲存冷量抵御土壤吸熱在管道下凍融圈演化過程。與架空管道方案相比，減少了森林砍伐和永久占地，安裝方便快捷，解決了長輸管道在多年凍土區的融沉問題。
五、技術水平
1)國內外首次提出直接利用非連續熱棒陣解決多年凍土區長輸管道融沉問題。
2)建立了“熱棒-管道-土壤體系”，給出導冷散熱評價方法。
3)提出了數值分析含有輸油管道熱源的多年凍土融化圈模擬計算模型，實現了管道周圍融化圈變化情景的預報。
4)提出了基于有效應力控制確定熱棒陣間距的理論分析方法。
六、能源消耗
熱棒依靠自身性能在冬季快速散熱、冬季存儲“冷量”，無能源消耗。
七、節能減排
在多年凍土區長輸管道建設中采用多年凍土區長輸管道融沉防治熱棒技術，與管道架空等技術相比，減少了林地砍伐，為節能減排提供了基礎支撐。
八、技術應用條件
該技術適用于油氣儲運工程多年凍土區強融沉地區的長輸油氣管道建設。
九、應用實例
多年凍土區長輸管道融沉防治熱棒技術在漠大線、中俄二線工程中到應用，目前運行效果良好。
十、經濟效益
以中俄原油管道二線工程為例，對比采用地上架空管道等方案，節省投資6.3億元，同時埋地管道+熱棒方案更有利于管道安全，減少森林砍伐，節約了管道永久用地。
(來源：中國石油和化工勘察設計協會) |
