Компьютерное моделирование напряженно-деформированного состояния обетонированного газопровода на болоте с компенсаторами, установленными на его концах

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

В технологиях сооружения и капитального ремонта магистральных трубопроводов предусмотрена замена труб с анкерными устройствами и железобетонными утяжелителями на трехслойные трубы, состоящие из стальной трубы, наружного сплошного утяжеляющего армированного бетонного покрытия и изоляционного слоя, находящегося между ними. Эта трехслойная труба в научно-технической литературе обозначена обетонированной трубой. При эксплуатации таких труб в сложных природно-климатических условиях наблюдается их всплытие. Всплывшие участки газопровода квалифицируются как аварийные и выводятся из эксплуатации. В настоящей статье осуществлена постановка и решены методом конечных элементов задачи о напряженно-деформированном состоянии (НДС) участка газопровода на болоте после внесения следующих изменений в его конструкцию: трубы с железобетонными утяжелителями заменены обетонированными трубами; на концах участка газопровода на болоте установлены Г-образные компенсаторы. Для участка газопровода на болоте, на концах которого еще не были установлены компенсаторы, найдены предельные значения параметров эксплуатации, определяющие смену формы изгиба трубы, в которой стрела прогиба становится направленной вверх, что может привести к всплытию газопровода. В затопленной подводной части участка газопровода на болоте с компенсаторами, установленными на его концах, при изгибе трубы стрела прогиба остается направленной вниз, отсутствуют предпосылки для его всплытия. Газопровод по всей длине участка растягивается в продольном направлении, при этом в затопленной подводной части имеет место равномерное растяжение трубы. На концах рассчитываемого участка значения напряжений растяжения-сжатия трубы в продольном направлении определяются от продольных усилий, задаваемых граничными условиями.

Об авторах

Р. М. Зарипов

Институт механики им. Р.Р. Мавлютова – обособленное структурное подразделение УФИЦ РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: rail.zaripov@gmail.com
Уфа, Россия

Р. Б. Масалимов

Уфимский государственный нефтяной технический университет

Email: masalimovrb@mail.ru
Уфа, Россия

Список литературы

  1. Димов Л.А., Богушевская Е.М. Магистральные трубопроводы в условиях болот и обводненной местности. М.: Горная книга, 2010. 392 с.
  2. Быков Л.И., Мустафин Ф.М., Рафиков С.К., Нечваль А.М., Лаврентьев А.Е. Типовые расчеты при проектировании, строительстве и ремонте газонефтепроводов: Учеб. пособие. СПб: Недра, 2011. 748 с.
  3. Шарыгин В.М., Яковлев А.Я. Прокладка и балластировка газопроводов в сложных условиях. М.: ЦентрЛитНефтегаз, 2009. 228 с.
  4. Саксаганский А.И., Васильев Г.Г., Горяинов Ю.А. Достоинства и недостатки современных подходов к балластировке подводных переходов // НГС. 2012. № 1. С. 30–37.
  5. Исламгалеева Л.Ф., Зарипов Р.М. Влияние степени обводнения грунта прилегающих подземных участков на напряженно-деформированное состояние подводного газопровода // Электронный научный журнал Нефтегазовое дело. 2011. № 6. С. 116–129.
  6. Кожаева К.В., Жданов Р.Р., Азметов Х.А. Исследование влияния продольного усилия на интенсивность балластировки подводного трубопровода // Проблемы сбора, подготовки и транспорта нефти и нефтепродуктов. 2022. № 1 (335). С. 66–77. https://doi.org/10.17122/ntj-oil-2022-1-66-77
  7. СНиП 2.05.06-85*. Магистральные трубопроводы. М.: ФГУП ЦПП, 2005. 60 с.
  8. Айнбиндер А.Б., Камерштейн А.Г. Расчет магистральных трубопроводов на прочность и устойчивость: справочное пособие. М.: Недра, 1982. 341 с.
  9. Шаммазов А.М., Зарипов Р.М., Чичелов В.А., Коробков Г.Е. Расчет и обеспечение прочности трубопроводов в сложных инженерно-геологических условиях. Т. 2. Оценка и обеспечение прочности трубопроводов. М.: Изд-во “Интер”, 2006. 564 с.
  10. Лаптева Т.И., Мансуров М.Н. Разработка методов, обеспечивающих работоспособность морских газопроводов в условиях арктического шельфа // Надежность и безопасность эксплуатации линейной части магистральных газонефтепроводов: cборник научных трудов экспертно-инжиниринговой компании “ЭКСИКОМ” № 1. М.: РГУ нефти и газа, 2018. С. 27–30.
  11. Лаптева Т.И. Повышение безопасной эксплуатации морских трубопроводов в сложных инженерно-геологических условиях арктического шельфа // Нефть. Газ. Новации. 2018. № 5. С. 63–65.
  12. Лаптева Т.И. Эксплуатационная надежность морских трубопроводов в сложных инженерно-геологических условиях континентального шельфа России // Безопасность труда в промышленности. 2018. № 1. С. 30–34. https://doi.org/10.24000/0409-2961-2018-1-30-34
  13. Зарипов Р.М., Масалимов Р.Б. Напряженно-деформированное состояние подводного морского нефтепровода с учетом изменения грунтовых условий и параметров эксплуатации // Многофазные системы. 2023. Т. 18. № 1. С. 17–26. https://doi.org/10.21662/mfs2023.1.003
  14. Ан Е.В., Рашидов Т.Р. Сейсмодинамика подземных трубопроводов, взаимодействующих с водонасыщенным мелкодисперсным грунтом // Изв. РАН. МТТ. 2015. № 3. С. 89–104.
  15. Шестов А.С., Марченко А.В., Огородов С.А. Математическое моделирование воздействия ледяных образований на дно Байдарацкой губы Карского моря // Труды ЦНИИ им. акад. А.Н. Крылова. 2011. Вып. 5, № 63 (347). С. 105–118.
  16. Зарипов Р.М., Масалимов Р.Б. Численное моделирование напряженно-деформированного состояния подводного морского газопровода с учетом разжижения грунта и параметров эксплуатации // Изв. РАН. МТТ. 2023. № 4. С. 152–166. https://doi.org/10.31857/S0572329922600700
  17. Зарипов Р.М., Масалимов Р.Б. Использование компенсаторов в подводном участке морского газопровода для предотвращения его всплытия // Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. 2023. Т. 334. № 2. С. 196–205. https://doi.org/10.18799/24131830/2023/2/3761
  18. Зарипов Р.М., Бахтизин Р.Н., Масалимов Р.Б. Исследование влияния изменения грунтовых условий и параметров эксплуатации подводного участка морского нефтепровода на его возможное всплытие // Нефтяное хозяйство. 2023. № 6. С. 83–87. https://doi.org/10.24887/0028-2448-2023-6-83-87
  19. Зарипов Р.М., Бахтизин Р.Н., Масалимов Р.Б. Напряженно-деформированное состояние подводного морского газопровода и установка компенсаторов-упоров, предназначенных для предотвращения его всплытия // SOCAR Proceedings. 2023. № 2. С. 1–11. https://doi.org/10.5510/OGP2023SI200903
  20. Bi K., Hao H. Using pipe-in-pipe systems for subsea pipeline vibration control // Engineering Structures. 2016. V. 109. P. 75–84. https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2015.11.018
  21. Davaripour F., Quinton B.W.T., Pike K. Effect of damage progression on the plastic capacity of a subsea pipeline // Ocean Engineering. 2021. V. 234. P. 109118. https://doi.org/10.1016/j.oceaneng.2021.109118
  22. Palmer A.C., King R.A. Subsea pipeline engineering. Oklahoma: PWC, 2004. 570 p.
  23. Hong Z., Liu R., Liu W., Yan S. Study on lateral buckling characteristics of a submarine pipeline with a single arch symmetric initial imperfection // Ocean Engineering. 2015. V. 108. P. 21–32. https://doi.org/10.1016/j.oceaneng.2015.07.049
  24. Cheng A., Chen N.-Z. Corrosion fatigue crack growth modelling for subsea pipeline steels // Ocean Engineering. 2017. V. 142. P. 10–19. https://doi.org/10.1016/j.oceaneng.2017.06.057
  25. Wang Z., Tang Y. Study on symmetric buckling mode triggered by dual distributed buoyancy sections for subsea pipelines // Ocean Engineering. 2020. V. 216. P. 108019. https://doi.org/10.1016/j.oceaneng.2020.108019
  26. Chen Y., Dong S. et al. Buckling analysis of subsea pipeline with idealized corrosion defects using homotopy analysis method // Ocean Engineering. 2021. V. 234. P. 108865. https://doi.org/10.1016/j.oceaneng.2021.108865
  27. Peek R., Yun H. Flotation to trigger lateral buckles in pipelines on a flat seabed // J. Eng. Mech. 2007. V. 4. P. 442–451. https://doi.org/10.1061/(ASCE)0733-9399(2007)133:4(442)
  28. Zhao E., Qu K., Mu L., Kraatz S., Shi B. Numerical Study on the hydrodynamic characteristics of submarine pipelines under the impact of real-world tsunami-like waves // Water. 2019. V. 11. № 2. P. 221. https://doi.org/10.3390/w11020221
  29. Huang B., Liu J., Lin P., Ling D. Uplifting behavior of shallow buried pipe in liquefiable soil by dynamic centrifuge test // Hindawi Publishing corporation scientific world journal. 2014. № 1. P. 838546. https://doi.org/10.1155/2014/838546
  30. ASME B31.8-2007. Gas transmission and distribution piping systems. The American society of mechanical engineers, 2007. 201 p.
  31. DNV-RP-E305. On-Bottom stability of submarine pipelines. Veritas offshore technology and services, 1988. 50 p.
  32. Коробков Г.Е., Зарипов Р.М., Шаммазов И.А. Численное моделирование напряженно-деформированного состояния и устойчивости трубопроводов и резервуаров в осложненных условиях эксплуатации. СПб.: Недра, 2009. 409 с.
  33. Мяченков В.И., Мальцев В.П. Методы и алгоритмы расчета пространственных конструкций на ЭВМ ЕС. М.: Машиностроение, 1984. 280 с.
  34. Ильгамов М.А. Модель всплытия подводного трубопровода. Физика. Технические науки // ДАН. 2022. Т. 504. № 1. С. 10–14. https://doi.org/10.31857/S2686740022030087

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2025

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».