|
Прочность, надежность и долговечность |
128-136 |
Комплексный анализ прочности магистральных нефтепроводов
Д. А. Неганов a
a ООО «НИИ Транснефть», 117186, Россия, Москва, Севастопольский проспект, 47а
DOI: 10.28999/2541-9595-2019-9-2-128-136
Аннотация: Рассматривается обобщенная структура нормативного определения параметров прочности магистральных трубопроводных систем, сложившаяся в нашей стране и за рубежом в течение 60–70 лет. Основное внимание уделено магистральным трубопроводам для транспортировки нефти и нефтепродуктов. В основу расчетного анализа прочности положены два метода – по допускаемым напряжениям (принятый в зарубежной практике) и по предельным состояниям и предельным сопротивлениям (принятый в отечественной практике).
Наиболее развитым и применяемым является детерминированный расчет прочности на стадии проектирования. При этом решаются прямые основные задачи определения толщины стенки трубопровода по заданным давлениям, пропускной способности труб и выбранным трубным сталям. Этот же метод используется на стадии поверочных расчетов прочности строящихся и большинства эксплуатируемых трубопроводов. Для расчетного обоснования прочности функционирующих трубопроводов при отклонениях от проектных решений и при возникновении дефектности труб за пределами установленных норм необходимо проведение поверочных расчетов с использованием фактической статистической информации по всем расчетным параметрам. Одной из решаемых при этом задач становится назначение всех основных расчетных параметров по полученной статистической информации. В этих случаях характерно сохранение нормативных запасов прочности. Для наиболее ответственных участков трубопроводов статистический анализ прочности может оказаться недостаточным и неприемлемым. Тогда требуются вероятностные оценки прочности с использованием функций распределения эксплуатационной нагруженности и механических свойств трубных сталей по параметру времени эксплуатации. В таких ситуациях появляется возможность изменения запасов прочности для требуемых вероятностей возникновения опасных состояний.
Ключевые слова: прочность, предел прочности, предел текучести, запас прочности, предельное состояние, предельное сопротивление, детерминированный метод расчета прочности, статистический метод расчета прочности, вероятностный метод расчета прочности.
Для цитирования:
Неганов Д. А. Комплексный анализ прочности магистральных нефтепроводов // Наука и технологии трубопроводного транспорта нефти и нефтепродуктов. 2019. Т. 9. № 2. 128–136.
Список литературы:↓
[1] Иванцов О. М., Мазур И. И. Безопасность трубопроводных систем. М. : ИЦ «Елима», 2004. 1104 с.
[2] Научно-технические, социально-экономические и правовые аспекты надежности транспорта нефти и нефтепродуктов / С. Г. Радионова [и др.] // Наука и технологии трубопроводного транспорта нефти и нефтепродуктов. 2016. № 5. С. 20–31.
[3] Способ контроля технологических режимов работы трубопровода : патент 2611132 Рос. Федерация / В. М. Варшицкий, И. Б. Лебеденко, О. А. Козырев. Патентообладатели: ПАО «Транснефть», ООО «НИИ Транснефть». № 2015155412 ; заявл. 24.12.2015 ; опубл. 21.02.2017, Бюл. № 6.
[4] Рудаченко А. В., Саруев А. Л. Исследования напряженно-деформированного состояния трубопроводов : учебное пособие. Томск : Изд. Томского политехнического университета, 2011. 136 с.
[5] Махутов Н. А., Пермяков В. Н. Ресурс безопасной эксплуатации сосудов и трубопроводов. Новосибирск : Наука, 2005. 516 с.
[6] Магнитная система продольного намагничивания дефектоскопа для диагностики толстостенных трубопроводов малого диаметра : патент 2663323 Рос. Федерация / Д. Ю. Глинкин, А. А. Сергеев, В. А. Крючков, В. В. Орлов. Патентообладатели: ПАО «Транснефть», АО «Транснефть – Диаскан». № 2017131385 ; заявл. 07.09.2017 ; опубл. 03.08.2018, Бюл. № 22.
[7] Комплексные механические испытания для расчетов прочности магистрального трубопроводного транспорта нефти и нефтепродуктов / Ю. В. Лисин [и др.] // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2018. Т. 84. № 4. С. 47–59.
[8] Стрелецкий Н. С. Основы статистического учета коэффициента запаса прочности сооружений. М. : Стройиздат, 1947. 96 с.
[9] Махутов Н. А. Прочность и безопасность: фундаментальные и прикладные исследования. Новосибирск : Наука, 2008. 528 с.
[10] Тимашев С. А., Бушинская А. В. Вероятностная методика предсказательного обслуживания трубопроводных систем. Известия Самарского научного центра РАН. 2010. Т. 12. № 1. С. 548–555.
[11] Харионовский В. В., Курганова И. Н. Надежность трубопроводных конструкций: теория и технические решения. М. : ИНЭИ РАН, Энергоцентр, 1995. 124 c.
[12] Научное обеспечение основ государственной политики в области промышленной безопасности / А. Л. Рыбас [и др.] // Безопасность труда в промышленности. 2018. № 11. С. 7–14.
[13] Махутов Н. А., Зацаринный В. В., Резников Д. О. Особенности статистических подходов при оценке статической прочности // Безопасность в техносфере. 2014. № 2. С. 33–39.
[14] Завойчинская Э. Б. Усталостное масштабно-структурное разрушение и долговечность конструкций при пропорциональных процессах нагружения : дисс. … д-ра физ.-мат. наук. Москва, 2018. https://istina.msu.ru/dissertations/153958509/ (дата обращения: 15.01.2019).
[15] Обеспечение защищенности магистральных нефтепродуктопроводов по критериям рисков / Н. А. Махутов [и др.] // Наука и технологии трубопроводного транспорта нефти и нефтепродуктов. 2012. № 3. C. 10–16.
[16] Голофаст С. Л. Оценка прочностной надежности магистральных трубопроводов на основе квантильных значений коэффициентов запаса прочности // Безопасность труда в промышленности. 2018. № 7. С. 22–28.
[17] Перспективы исследований в области анализа риска для совершенствования государственного регулирования и повышения безопасности объектов нефтегазохимического комплекса / С. Г. Радионова [и др.] // Безопасность труда в промышленности. 2017. № 9. С. 5–13.
|
|
Проектирование, строительство и эксплуатация |
|
137-143 |
Численный метод идентификации гидравлической характеристики трубопровода при турбулентном потоке вязких жидкостей
Х. М. Гамзаев a
a Азербайджанский государственный университет нефти и промышленности, АZ1010, Азербайджан, Баку, проспект Азадлыг, 20
DOI: 10.28999/2541-9595-2019-9-2-137-143
Аннотация:
Предлагается математическая модель процесса нестационарного турбулентного течения несжимаемой вязкой жидкости по трубопроводу, построенная на основе полуэмпирической теории турбулентности Прандтля. В рамках этой модели поставлена задача идентификации гидравлической характеристики трубопровода. При этом предполагается, что на стенке трубопровода выполняется условие проскальзывания по закону Навье. Данная задача относится к классу обратных задач, связанных с восстановлением зависимости правых частей параболических уравнений от времени. Далее построен разностный аналог поставленной задачи и для решения полученной разностной задачи предложено специальное представление, связанное с решением двух линейных разностных задач второго порядка. В результате получена явная формула для определения приближенного значения перепада давления по длине трубопровода при каждом дискретном значении временной переменной. На основе предложенного вычислительного алгоритма были проведены численные эксперименты для модельных задач.
Ключевые слова: магистральный трубопровод, турбулентный режим, гидравлическая характеристика, полуэмпирическая теория турбулентности, нелокальное интегральное условие, обратная задача.
Для цитирования:
Гамзаев Х. М. Численный метод идентификации гидравлической характеристики трубопровода для турбулентного потока вязких жидкостей // Наука и технологии трубопроводного транспорта нефти и нефтепродуктов. 2019. Т. 9. № 2. С. 137–143.
Список литературы:↓
[1] Басниев К. С., Дмитриев Н. М., Розенберг Г. Д. Нефтегазовая гидромеханика. Москва, Ижевск : Институт компьютерных исследований, 2005. 544 c.
[2] Лурье М. В. Математическое моделирование процессов трубопроводного транспорта нефти, нефтепродуктов и газа. М. : РГУ нефти и газа им. И. М. Губкина, 2012. 456 c.
[3] Лойцянский Л. Г. Механика жидкости и газа. М. : Дрофа, 2003. 840 c.
[4] Boundary slip in Newtonian liquids: a review of experimental studies / C. Neto [et al.] // Reports on Progress in Physics. 2005. Vol. 68. Issue 12. Р. 2859–2897.
[5] Lauga E., Brenner M. P., Stone H. A. Microfluidics: the no-slip boundary condition. In: Handbook of Experimental Fluid Dynamics. New York : Springer, 2006. P. 1219–1240.
[6] Гамзаев Х. М. Численный метод решения одной нелокальной задачи трубопроводного транспорта вязких жидкостей // Вестник ЮУрГУ. Серия «Математика. Механика. Физика». 2017. Т. 9. № 2. С. 5–12.
[7] Борзенко Е. И., Дьякова О. А., Шрагер Г. Р. Исследование явления проскальзывания в случае течения вязкой жидкости в изогнутом канале // Вестник Томского государственного университета. Математика и механика. 2014. № 2. С. 35–44.
[8] Гамзаев Х. М. Об одном численном методе определения гидравлической характеристики трубопровода // Наука и технологии трубопроводного транспорта нефти и нефтепродуктов. 2013. № 2. С. 33–35.
[9] Прандтль Л. Гидроаэромеханика. Москва, Ижевск : НИЦ «Регулярная и хаотическая динамика», 2002. 576 c.
[10] Самарский А. А., Вабищевич П. Н. Численные методы решения обратных задач математической физики. М. : Издательство ЛКИ, 2009. 480 c.
[11] Вабищевич П. Н., Васильев В. И., Васильева М. В. Вычислительная идентификация правой части параболического уравнения // Журнал вычислительной математики и математической физики. 2015. Т. 55. № 6. С. 1020–1027.
[12] Gamzaev K. M. Numerical solution of combined inverse problem for generalized burgers equation // Journal of Mathematical Sciences. 2017. Vol. 221. Nо. 6. Р. 833–839.
[13] Aida-zade K. R., Rahimov A. B. An approach to numerical solution of some inverse problems for parabolic equations // Inverse Problems in Science and Engineering. 2014. Vol. 22. No. 1–2. P. 96–111.
|
|
144-150 |
Влияние асфальтено-смолистых веществ на эффективность противотурбулентной присадки
И. И. Хасбиуллин a, М. И. Валиев a, М. В. Суховей a, М. М. Гареев b
a ООО «НИИ Транснефть», 117186, Россия, Москва, Севастопольский проспект, 47а
b Уфимский государственный нефтяной технический университет (УГНТУ), 450062, Россия, Уфа, ул. Космонавтов, 1
DOI: 10.28999/2541-9595-2019-9-2-144-150
Аннотация: Большинство нефтяных месторождений России постепенно вступает в позднюю стадию разработки, поэтому в магистральных нефтепроводах с каждым годом все более значительную долю составляют тяжелые нефти с повышенным содержанием полярных и высокомолекулярных компонентов, представленных в основном асфальтено-смолистыми веществами. Такие компоненты нефти, как и высокоплавкие нефтяные парафины, негативно влияют на эффективность противотурбулентной присадки. В статье приведены условия проведения экспериментов по исследованию эффективности противотурбулентной присадки в зависимости от общего содержания асфальтено-смолистых веществ; методика формирования модельных нефтесмесей с различным содержанием асфальтено-смолистых веществ; экспериментальные данные о влиянии содержания тяжелых компонентов нефти на эффективность присадки. Обсуждение полученных данных и зависимостей позволило установить критические значения содержания отдельно асфальтенов и смол в составе нефти, выше которых применение присадки становится малоэффективным (когда снижение гидродинамического сопротивления составляет не более 20 %).
Ключевые слова: нефть, асфальтены, смолы, тяжелые компоненты, эффективность, противотурбулентная присадка, гидродинамическая установка.
Для цитирования:
Влияние асфальтено-смолистых веществ на эффективность противотурбулентной присадки / И. И. Хасбиуллин [и др.] // Наука и технологии трубопроводного транспорта нефти и нефтепродуктов. 2019. Т. 9. № 2. С. 144–150.
Список литературы:↓
[1] Зуев А. Нефть теряет качество // ТЭК России. 2013. № 4. С. 24–25.
[2] Иванова Л. В., Буров Е. А., Кошелев В. Н. Асфальтосмолопарафиновые отложения в процессах добычи, транспорта и хранения // Электронный научный журнал «Нефтегазовое дело». 2011. № 1. C. 268–284. http://ogbus.ru/files/ogbus/authors/IvanovaLV/IvanovaLV_1.pdf (дата обращения: 29.08.2018).
[3] Campbell C. J., Laherrere J. H. The end of cheap oil // Scientific American. 1998. Vol. 278. No. 3. P. 78–83.
[4] Прогнозирование проблем при добыче нефтей на основе анализа их химического состава и физико-химических свойств / Е. Е. Барская [и др.] // Вестник Казанского технологического университета. 2012. № 6. С. 166–169.
[5] Хамидуллина Ф. Ф., Газизов А. А. Об изменениях физико-химических свойств добываемой продукции нефтяных скважин в процессе разработки на некоторых площадях Ромашкинского месторождения // Вестник Казанского технологического университета. 2012. № 12. С. 193–196.
[6] Аналитик об истощении запасов нефти в РФ: Никакой драмы в этом нет // РИА Новости. 17 марта 2016. https://ria.ru/radio_brief/20160317/1391829828.html (дата обращения: 28.08.2018).
[7] ЕС теряет вкус к российской нефти // Газета «Коммерсантъ» № 78 от 10.05.2018. С. 9. https://www.kommersant.ru/doc/3623813 (дата обращения: 28.08.2018).
[8] Факторы, влияющие на эффективность противотурбулентных присадок в дизельном топливе / М. И. Валиев [и др.] // Наука и технологии трубопроводного транспорта нефти и нефтепродуктов. 2018. Т. 8. № 2. С. 224–231.
[9] Полимерные агенты снижения гидродинамического сопротивления для тяжелой нефти / П. А. Ревель-Муроз [и др.] // Наука и технологии трубопроводного транспорта нефти и нефтепродуктов. 2016. № 4. С. 42–47.
[10] Калинина А. А., Калинин Е. П. Геолого-экономическая оценка комплексного использования ярегской тяжелой нефти // Известия Коми научного центра УрО РАН. 2013. № 3. С. 110–118.
[11] Головко А. К., Камьянов В. Ф., Огородников В. Д. Физико-химические характеристики и углеводородный состав нефтей Тимано-Печорского нефтегазоносного бассейна // Геология и геофизика. 2012. Т. 53. № 11. С. 1580–1594.
[12] Манжай В. Н., Абдусалямов А. В., Носикова Ю. Р. Влияние высокомолекулярных эластомеров на турбулентное течение углеводородных жидкостей // Известия Томского политехнического университета. 2015. Т. 326. № 3. С. 19–24.
[13] Нанотехнологии для снижения гидравлического сопротивления трубопроводов / Р. Н. Бахтизин [и др.]. СПб. : Недра, 2018. 352 с.
[14] Ганеева Ю. М., Юсупова Т. Н., Романов Г. В. Асфальтеновые наноагрегаты: структура, фазовые превращения, влияние на свойства нефтяных систем // Успехи химии. 2011. Т. 80. № 10. С. 1034–1050.
[15] Состав тяжелых нефтей и структурные характеристики компонентов как факторы, влияющие на устойчивость нефтей к осаждению асфальтенов / И. М. Зайдуллин [и др.] // Вестник Казанского технологического университета. 2011. № 10. С. 152–154.
[16] Злобин А. А. Изучение структурной организации нефтяных дисперсных систем // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Геология. Нефтегазовое и горное дело. 2015. № 17. С. 41–53.
[17] Асфальтены: проблемы и перспективы / К. Акбарзаде [и др.] // Нефтегазовое обозрение. 2007 (Лето). С. 28–53. https://www.slb.com/resources/oilfield_review/ru/2007/or2007_ru_sum.aspx (дата обращения: 13.11.2018).
[18] Mesoscopic simulation of aggregation of asphaltene and resin molecules in crude oils / B. Aguilera-Mercado [et al.] // Energy Fuels. 2006. Vol. 20. No. 1. P. 327–338.
[19] Speight J. G. The chemical and physical structure of petroleum: effects on recovery operations // Journal of Petroleum Science and Engineering. 1999. Vol. 22. No. 1–3. P. 3–15.
|
|
151-155 |
Выбор параметров велдолетов на основе компьютерного моделирования
А. В. Временко a, Н. Г. Гончаров b, П. А. Пономарев b, О. И. Колесников b
a ПАО «Транснефть», 123112, Россия, Москва, Пресненская набережная, д. 4, стр. 2
b ООО «НИИ Транснефть», 117186, Россия, Москва, Севастопольский проспект, 47а
DOI: 10.28999/2541-9595-2019-9-2-151-155
Аннотация: Опыт эксплуатации трубопроводных систем показывает, что наиболее слабым звеном зачастую оказываются соединительные элементы, в первую очередь тройники. Одной из разновидностей тройника является велдолет (толстостенный патрубок). Как правило, велдолеты применяют для присоединения дополнительного ответвления к существующему трубопроводу. С целью обеспечения необходимой прочности и долговечности конструкции требуется определить оптимальную форму, рассчитать параметры велдолета и сварных швов.
В статье рассмотрены общие закономерности деформирования тройниковых соединений с применением компьютерного моделирования. Тавровое сварное соединение велдолета с трубопроводом создает дополнительную концентрацию напряжений, которая накладывается на концентрацию мембранных и изгибных напряжений на участке трубы, ослабленном отверстием. На основе расчета методом конечных элементов установлены наиболее опасные точки сварного соединения велдолета с трубой. Определена зависимость между напряжениями в этих точках и размерами велдолета. Выработаны рекомендации по изменению конструкции велдолета с целью повышения прочности и долговечности тройникового соединения. Проведены натурные испытания велдолетов с измененной конструкцией.
Ключевые слова: велдолет, сварка, сварное соединение, тройниковые соединения, труба, механические свойства, концентрация напряжений.
Для цитирования:
Выбор параметров велдолетов на основе компьютерного моделирования / А. В. Временко [и др.] // Наука и технологии трубопроводного транспорта нефти и нефтепродуктов. 2019. Т. 9. № 2. С. 151–155.
Список литературы:↓
[1] Мэнсон С. C. Температурные напряжения и малоцикловая усталость. Пер. с англ. М. : Машиностроение, 1974. 344 с.
[2] Сосуды и трубопроводы высокого давления: cправочник / Е. Р. Хисматулин [и др.]. М. : Машиностроение. 1990. 384 с.
[3] Использование велдолетов в качестве тройниковых соединений при строительстве, реконструкции и ремонте трубопроводов / Н. Г. Гончаров [и др.] // Наука и технологии трубопроводного транспорта нефти и нефтепродуктов. 2016. № 3. С. 60–64.
[4] Зандберг А. С., Ладыжанский А. П., Сажаев А. А. Преимущества использования толстостенных патрубков (велдолетов) для прямых врезок в трубопровод // Сфера Нефтегаз. 2011. № 4. С. 138–140.
[5] Зандберг А. С. Основы проектирования сварных герметизирующих конструкций магистральных трубопроводов. Стальные муфты и тройники // Сварочное производство. 2010. № 11. С. 3–9.
[6] Нестеров Г. В., Азарин А. И., Скородумов С. В. Технические требования к трубам для магистральных нефтепроводов и нефтепродуктопроводов // Трубопроводный транспорт: теория и практика. 2016. № 3. С. 47–49.
|
|
158-162 |
Численное моделирование теплогидравлической эффективности пристенного слоя отложений нефти
Р. З. Сунагатуллин a, Р. М. Каримов b, Р. Р. Ташбулатов b, Б. Н. Мастобаев b
a ООО «НИИ Транснефть», 117186, Россия, Москва, Севастопольский проспект, 47а
b Уфимский государственный нефтяной технический университет (УГНТУ), 450062, Россия, Уфа, ул. Космонавтов, 1
DOI: 10.28999/2541-9595-2019-9-2-158-162
Аннотация: Представлены результаты численных исследований эффективности слоя пристенных отложений нефти, образующегося на внутренней поверхности магистральных нефтепроводов. Математически доказана возможность снижения гидравлического сопротивления и повышения пропускной способности трубопроводов за счет теплоизоляционных и сглаживающих свойств слоя асфальтосмолопарафиновых отложений. В ходе численных экспериментов доказана эффективность пристенного слоя отложений различной толщины как на изотермических, так и на «горячих» нефтепроводах. Эффект получен за счет уменьшения шероховатости внутренней поверхности труб и повышения температуры потока. Последнее на неизотермических участках горячей перекачки ведет к снижению средней вязкости перекачиваемой нефти. В случае изотермической перекачки эффективность слоя отложений имеет место только в развитых турбулентных режимах. На нефтепроводах большого диаметра эффективность слоя отложений сохраняется даже при его значительной толщине, несмотря на сильное снижение внутреннего диаметра.
Ключевые слова: асфальтосмолопарафиновые отложения, нефтепровод, шероховатость поверхности, гидравлическое сопротивление, теплогидравлический режим, вязкость.
Для цитирования:
Численное моделирование теплогидравлической эффективности пристенного слоя отложений нефти / Р. З. Сунагатуллин [и др.] // Наука и технологии трубопроводного транспорта нефти и нефтепродуктов. 2019. Т. 9. № 2. С. 158–162.
Список литературы:↓
[1] Гильмутдинов Н. Р., Дмитриев М. Е., Мастобаев Б. Н. Новые направления использования асфальтосмолопарафиновых отложений в процессе трубопроводного транспорта нефти // Транспорт и хранение нефтепродуктов и углеводородного сырья. 2015. № 2. С. 8–12.
[2] Киреев Л. А., Хасанов Р. И., Каримов Р. М. Об оценке коррозионной активности и защитных свойств асфальтосмолопарафиновых отложений нефти // Трубопроводный транспорт – 2018 : Тезисы докладов XIII Международной учебно-научно-практической конференции. Уфа : Издательство УГНТУ, 2018. С. 77–78.
[3] Ляпин А. Ю., Астахов А. В., Михалев Ю. Л. Исследование температуры кристаллизации парафинов с целью уменьшения образования асфальтосмолопарафиновых отложений // Наука и технологии трубопроводного транспорта нефти и нефтепродуктов. 2017. Т. 7. № 6. С. 28–35.
[4] Моделирование теплового режима при создании контролируемого слоя АСПО на внутренней поверхности нефтепроводов / П. А. Ревель-Муроз [и др.] // Транспорт и хранение нефтепродуктов и углеводородного сырья. 2016. № 1. С. 9–12.
[5] Сунагатуллин Р. З., Дмитриев М. Е. О способе влияния на интенсивность образования асфальтосмолопарафиновых отложений в нефтепроводах : тезисы докладов XII Mеждународной учебно-научно-практической конференции «Трубопроводный транспорт – 2017». Уфа : Изд-во УГНТУ, 2017. С. 182–183.
[6] Сунагатуллин Р. З., Мастобаев Б. Н. Использование слоя асфальтосмолопарафиновых отложений на внутренней поверхности нефтепроводов для обеспечения теплоизоляционного эффекта и защиты от коррозии : тезисы докладов XII Mеждународной учебно-научно-практической конференции «Трубопроводный транспорт – 2017». Уфа : Изд-во УГНТУ, 2017. С. 184–185.
[7] Сунагатуллин Р. З. Теплогидравлическая эффективность отложений при трубопроводном транспорте нефти: тезисы докладов XIII Mеждународной учебно-научно-практической конференции «Трубопроводный транспорт – 2018». Уфа : Изд-во УГНТУ, 2018. С. 120–121.
[8] Хасанов Р. И., Киреев Л. А., Байкова М. И. Об измерении коэффициента теплопроводности асфальтосмолопарафиновых отложений нефти : тезисы докладов XII Mеждународной учебно-научно-практической конференции «Трубопроводный транспорт – 2017». Уфа : Изд-во УГНТУ, 2017. С. 211–212.
[9] Экспериментальные исследования эксплуатационных свойств асфальто-смолистых парафиновых отложений нефти, образующихся в магистральных нефтепроводах / Р. З. Сунагатуллин [и др.] // Наука и технологии трубопроводного транспорта нефти и нефтепродуктов. 2018. Т. 8. № 4. С. 398–406.
|
|
164-173 |
Организационно-технические мероприятия по использованию криогелей для повышения несущей способности грунтов при строительстве и эксплуатации объектов трубопроводного транспорта
Л. К. Алтунина a, П. В. Бурков b,d, В. П. Бурков b, В. Ю. Дудников c, Г. Г. Осадчая c
a Институт химии нефти Сибирского отделения Российской академии наук (ИХН СО РАН), 634055, Россия, Томск, проспект Академический, 4
b Томский политехнический университет (ТПУ), 634050, Россия, Томск, проспект Ленина, 30
с Ухтинский государственный технический университет (УГТУ), 169300, Россия, Ухта, ул. Первомайская, 13
d Томский государственный архитектурно-строительный университет (ТГАСУ), 634003, Россия, Томск, площадь Соляная, 2
DOI: 10.28999/2541-9595-2019-9-2-164-173
Аннотация: Обозначены пути повышения эксплуатационной надежности магистральных трубопроводов в криолитозоне посредством увеличения несущей способности грунтов за счет применения технологии и технических средств управления их физико-химическими свойствами. Пример анализа мерзлотно-грунтовых условий северо-восточной части России доказывает, что проблема укрепления грунтов основания возникает практически повсеместно и требует поиска решения для широкого набора грунтов и диапазона температур. В связи с этим вопрос повышения эксплуатационной надежности магистральных трубопроводов, расположенных в криолитозоне, в частности, путем управления физико-химическими свойствами грунтов, является актуальной темой исследований как с научной, так и с практической точки зрения. Использование новых методов получения композиционных материалов на основе криогелей с регулируемыми физико-химическими свойствами позволит решить важные технические задачи в условиях многолетнемерзлых грунтов.
Предлагаемые авторами организационно-технические мероприятия включают в себя экспериментальные исследования криогелей с целью эффективного закрепления грунтов и разработку требований к закреплению грунтов с помощью криогелей при строительстве и эксплуатации объектов в криолитозоне.
Ключевые слова: многолетнемерзлый грунт, геокриологическая подзона, криолитозона, магистральный трубопровод, напряженно-деформированное состояние, криогель, криотропные полимерные композиции с регулируемыми гидрофобными свойствами.
Для цитирования:
Организационно-технические мероприятия по использованию криогелей для повышения несущей способности грунтов при строительстве и эксплуатации объектов трубопроводного транспорта / Л. К. Алтунина [и др.] // Наука и технологии трубопроводного транспорта нефти и нефтепродуктов. 2019. Т. 9. № 2. С. 164–173.
Список литературы:↓
[1] Пармузин С. Ю. Рациональное природопользование в криолитозоне. М. : Изд-во Московского университета, 2006. 276 с.
[2] Осадчая Г. Г., Тумель Н. В., Королева А. М. Морфологическая структура криогенных ландшафтов Большеземельской тундры // Криосфера Земли. 2016. Т. XХ. № 3. С. 14–23.
[3] Анализ напряженно-деформированного состояния трубопровода в условиях вечной мерзлоты / П. В. Бурков [и др.] // Вестник Кузбасского государственного технического университета. 2013. №. 6. C. 77–79.
[4] Осадчая Г. Г., Зенгина Т. Ю. Мерзлотно-ландшафтная оценка территории для целей промышленного освоения // Перспективы развития иженерных изысканий в строительстве Российской Федерации: материалы Двенадцатой Общероссийской конференции изыскательских организаций. М. : Геомаркетинг, 2016. С. 278–282.
[5] Пижанкова Е. И., Осадчая Г. Г., Попова А. А. О ландшафтной дифференциации и геокриологической зональности европейского Северо-Востока России на основе использования дистанционных данных // Материалы 5-й конференции геокриологов России. Москва, 14–17 июня 2016 г. Т. 3. Ч. 12 : Геокриологическое картографирование. М. : Университетская книга, 2016. С. 268–273.
[6] Осадчая Г. Г., Дудников В. Ю. Типизация геокриологических условий ландшафтов криолитозоны Большеземельской тундры для выбора трасс трубопроводов // Управление инновационным развитием Арктической зоны РФ : сборник избранных трудов по материалам всероссийской научно-практической конференции с международным участием. Северодвинск, 14–16 сентября 2017 г. Архангельск : КИРА, 2017. С. 397–399.
[7] Хрусталев Л. Н., Чербунина М. Ю. Выбор оптимальных решений по прокладке магистральных нефтепроводов в криолитозоне // Трубопроводный транспорт: теория и практика. 2012. № 5. С. 20–24.
[8] Минкин М. А. Техногенные геокриологические процессы на трассах магистральных трубопроводов // Природные опасности России. Геокриологические опасности. М. : Крук, 2000. С. 158–163.
[9] Голубин С. И. Повышение эксплуатационной надежности магистральных газопроводов в криолитозоне с применением технологии и технических средств термостабилизации грунтов : автореф. дис. … канд. техн. наук. М., 2013. 26 с.
[10] Скапинцев А. Е. Геоэкологическое обоснование инженерной защиты и геотехнического мониторинга строительства трубопроводов в криолитозоне : автореф. дис. … канд. техн. наук. М., 2013. 20 с.
[11] Обеспечение надежности магистральных трубопроводов в криолитозоне / Х. Ш. Шамилов [и др.] // Материалы 5-й конференции геокриологов России. Москва, 14–17 июня 2016 г. Т. 1. Ч. 1 : Инженерная геокриология. М. : Университетская книга, 2016. С. 157–161.
[12] Лозинский В. И. Криотропное гелеобразование растворов поливинилового спирта // Успехи химии. 1998. Т. 67. № 7. С. 641–655.
[13] Изучение криоструктурированных систем. Влияние пористости дисперсного наполнителя на физико-химические характеристики композитных криогелей поливинилового спирта / В. И. Лозинский [и др.] // Коллоидный журнал. Т. 79. № 4. 2017. С. 449–460.
[14] Изучение криоструктурированных систем. Физико-химические свойства и микроструктура криогелей поливинилового спирта, сформированных из растворов полимера в смесях диметилсульфоксида с низкомолекулярными спиртами / В. И. Лозинский [и др.] // Коллоидный журнал. Т. 79. № 6. 2017. С. 756–765.
[15] Изучение криоструктурирования полимерных систем. Физико-химические свойства и морфология криогелей поливинилового спирта, сформированных многократным замораживанием-оттаиванием / В. И. Лозинский [и др.] // Коллоидный журнал. 2008. Т. 70. № 2. С. 212–222.
[16] Altunina L. K., Kuvshinov V. A., Dolgikh S. N. Cryogels – promising material for underground works in permafrost // Advances in the Geological Storage of Carbon Dioxide. Ed. by S. Lombardi, L. K. Altunina, S. E. Beaubien. NATO Science Series : IV. Earth and Environmental Sciences. Vol. 65. Dordrecht : Springer, 2006. P. 103–110.
[17] A review on the development of reinforced ice for use as a building material in cold regions / N. K. Vasiliev [et al.] // Cold Regions Science and Technology. 2015. Vol. 115. P. 56–63.
[18] Васильев Н. К., Моисеев В. И., Шаталина И. Н. Применение ледяных и льдогрунтовых композитов в северной строительно-климатической зоне // Полярная механика. 2016. № 3. С. 558–566.
[19] Алтунина Л. К., Кувшинов В. А., Долгих С. Н. Криогели для тампонажных работ в районах распространения многолетнемерзлых пород // Гидротехника. 2010. №. 3. С. 52–56.
[20] Hetero-module materials based on cryogels and designed for work in arctic conditions / M. S. Fufaeva [et al.] // Proceedings of the International Conference on Advanced Materials with Hierarchical Structure for New Technologies and Reliable Structures (AMHS 2017). Vol. 1909. American Institute of Physics Inc., 2017.
[21] Бурков П. В., Алтунина Л. К. Разработка алгоритма расчета морозного пучения // Тезисы докладов 7-й Международной научно-технической конференции «Газотранспортные системы: настоящее и будущее». Москва, 26–27 октября 2017 г. М. : Газпром ВНИИГАЗ, 2017. С. 122.
[22] Исследование напряженно-деформированного состояния участка магистрального газопровода методом конечных элементов в условиях осадки слабосвязанных грунтов / П. В. Бурков [и др.] // Вестник Кузбасского государственного технического университета. 2013. № 3. С. 12–15.
[23] Burkov P. V., Burkova S. P., Kravchenko A. N. Finite element model of trenchless pipe laying / IOP Conference Proceedings. Vol. 91. Series: Earth and Environmental Science. Bristol : IOP Publishing Ltd, 2015.
[24] Эксплуатационная долговечность нефтепроводов / В. В. Курочкин [и др.]. М. : Недра-Бизнесцентр, 2001. 232 с.
|
|
Материалы и оборудование |
|
174-180 |
Опытное применение пеностекольного щебня при строительстве объектов магистральных трубопроводов в сложных геокриологических условиях
Г. В. Мосолов a, В. А. Кумаллагов a
a ООО «НИИ Транснефть», 117186, Россия, Москва, Севастопольский проспект, 47а
DOI: 10.28999/2541-9595-2019-9-2-174-180
Аннотация: Защита земляного полотна дорог от воздействия сил морозного пучения, снижение теплопотерь и массы строительных конструкций, уменьшение ореола оттаивания в многолетнемерзлых грунтах являются актуальными задачами при строительстве и эксплуатации объектов и инфраструктуры магистральных трубопроводов. За рубежом в качестве теплоизолирующего слоя широко применяется пеностекло, однако в России опыт использования данного материала ограничивается опытно-экспериментальным строительством, и до недавних пор исследования его свойств не проводились. В рамках данной работы были выполнены лабораторные и натурные испытания пеностекольного щебня для оценки возможности его применения в качестве подсыпки основания.
Задачами лабораторных испытаний являлись: определение максимальной степени уплотнения пеностекольного щебня, его прочности на сжатие при различных степенях уплотнения, водопоглощения и теплопроводности в сухом состоянии и в условиях обводнения.
В ходе натурных испытаний проводилось уплотнение опытной площадки катками массой 10 и 20 т, были определены фактические коэффициенты уплотнения пеностекольного щебня в зависимости от толщины слоя и проходов катка, осуществлены штамповые испытания щебня.
По результатам испытаний установлены критерии определения максимальной плотности для пеностекольного щебня, оптимальные параметры уплотнения и соответствующие им характеристики материала для его использования в качестве подсыпки основания. Определены рекомендуемые технологические параметры уплотнения щебня для катков различной массы.
Ключевые слова: пеностекольный щебень, пеностекло, сыпучее пеностекло, теплоизоляционный материал, многолетнемерзлые грунты, магистральный трубопровод.
Для цитирования:
Мосолов Г. В., Кумаллагов В. А. Опытное применение пеностекольного щебня при строительстве объектов магистральных трубопроводов в сложных геокриологических условиях // Наука и технологии трубопроводного транспорта нефти и нефтепродуктов. 2019. Т. 9. № 2. С. 174–180.
Список литературы:↓
[1] Баталин Б. С., Евсеев Л. Д. Эксплуатационные свойства пенополистирола вызывают опасения // Строительные материалы. 2009. № 10. С. 55–58.
[2] Коротков Е. А., Четвертакова Ю. Н. Пеностекольный щебень. Использование технологии для дорожного строительства в сложных природно-климатических условиях // Дорожная держава. 2018. № 1. С. 2–7.
[3] Zegowitz A. Cellular glass aggregate serving as thermal insulation and drainage layer // Proc. of the International Conference on Thermal Performance of the Exterior Envelopes of Whole Buildings XI, Clearwater, Florida, USA; 2010.
[4] Клочков Я. В., Непомнящих Е. В., Линейцев В. Ю. Применение пеностекла для регулирования теплового режима грунтов в сложных климатических условиях // Вестник ЗабГУ. 2015. № 6. С. 9–15.
[5] Hurley J. A UK market survey for foam glass : R&D Final Report. Waste and Resources Action Programme, 2003. 114 p.
[6] Пеностекло – современный эффективный неорганический теплоизоляционный материал / Н. И. Минько [и др.] // Фундаментальные исследования. 2013. № 6 (часть 4). С. 849–854.
[7] Анализ технологий производства пеностекла / А. Н. Пшинько [и др.] // Вісник Дніпропетровського національного університету залізничного транспорту ім. академіка В. Лазаряна. 2010. № 31. С. 184–187.
[8] Теплоизоляционные стекломатериалы. Пеностекло / Н. И. Минько [и др.]. 2-е изд., испр. Белгород : Белгородский государственный технологический университет им. В. Г. Шухова, 2016. 263 с.
[9] Душкина М. А. Разработка составов и технологии получения пеностеклокристаллических материалов на основе кремнеземистого сырья : дисс. ... канд. техн. наук. Томск, 2015. 197 с.
[10] Канаев А. Ю. Теплоизоляционный материал на основе тарного стеклобоя и отсевов железооксидной руды металлургического производства : дисс. ... канд. техн. наук. Владимир, 2015. 171 с.
|
|
Товарно-транспортные операции и метрологическое обеспечение |
|
182-190 |
Особенности изменения правил аддитивности вязкости и плотности смеси разнородных нефтей тимано-печорской нефтегазоносной провинции
А. Ю. Ляпин a, В. О. Некучаев b, М. М. Михеев c, А. А. Соколов b
a ПАО «Транснефть», 123112, Россия, Москва, Пресненская набережная, д. 4, стр. 2
b Ухтинский государственный технический университет (УГТУ), 169300, Россия, Ухта, ул. Первомайская, 13
c АО «Транснефть – Север», 169313, Россия, Ухта, проспект А. И. Зерюнова, 2/1
DOI: 10.28999/2541-9595-2019-9-2-182-190
Аннотация: По магистральным нефтепроводам Уса–Ухта и Ухта–Ярославль перекачивается смесь нефтей месторождений северной части Тимано-Печорской нефтегазоносной провинции. Нефти этих месторождений относятся к различным типам и обладают существенно отличающимися реологическими и физико-химическими свойствами. Цель данной работы: исследовать нарушение правил аддитивности вязкости, плотности, коэффициента светопоглощения при смешивании легких и тяжелых высоковязких нефтей.
В качестве исследуемой смеси № 1 выбрана смесь легкой нефти с установки подготовки нефти «Уса Легкая нефть» и тяжелой нефти c установки подготовки нефти «Уса Тяжелая нефть». В качестве смеси № 2 выбрана смесь нефти на входе НПС «Ухта-1» и тяжелой нефти Ярегского месторождения.
В результате выявлено, что плотность смеси № 1 достаточно хорошо подчиняется правилам аддитивности, но в определенном диапазоне концентраций тяжелой нефти экспериментальные данные могут на 3–5 % превышать рассчитанные. Экспериментальные значения коэффициента светопоглощения в видимой области для исследованных смесей могут превышать рассчитанные по закону аддитивности на 10–15 %. Выявлены сильные отклонения вязкости смеси № 2 от вязкости, рассчитанной по стандартной формуле аддитивности Вальтера: вычисленные значения в 2–2,5 раза превосходят измеренные. С ростом температуры эта разница снижается. Смесь № 1 также демонстрирует отклонения от правила аддитивности, но заметно меньшие по величине: при тех же условиях и концентрациях тяжелой нефти измеренная вязкость смеси № 1 на 5–20 % меньше вычисленной по формуле Вальтера.
Методами регрессионного анализа модернизована формула Вальтера и рассчитаны коэффициенты детерминации, подтверждающие достоверность преобразованных формул для определения вязкости смесей № 1 и № 2 по соответствующим правилам аддитивности двойного логарифма вязкости, но с другими константами. Результаты проведенных лабораторных исследований могут быть использованы при теплогидравлических расчетах режимов перекачки смесей неоднородных нефтей по магистральным нефтепроводам, эксплуатируемым АО «Транснефть–Север», а также для изучения возможностей повышения энергоэффективности транспортировки совместной перекачки нефтей от различных грузоотправителей за счет оптимального распределения грузопотоков.
Ключевые слова: плотность, вязкость, высоковязкие нефти, коэффициент светопоглощения, смесь легких и тяжелых нефтей, нарушение правил аддитивности, формула Вальтера.
Для цитирования:
Особенности изменения правил аддитивности вязкости и плотности смеси разнородных нефтей Тимано-Печорской нефтегазоносной провинции / А. Ю. Ляпин [и др.] // Наука и технологии трубопроводного транспорта нефти и нефтепродуктов. 2019. Т. 9. № 2. С. 182–190.
Список литературы:↓
[1] Жуйко П. В. Разработка принципов управления реологическими свойствами аномальных нефтей: дисc. … д-ра техн. наук. Ухта, 2003. 315 с.
[2] Рогачев М. К., Колонских А. В. Исследование вязкоупругих и тиксотропных свойств нефти Усинского месторождения // Нефтегазовое дело. 2009. Т. 7. № 1. С. 37–42.
[3] Golovko A. K., Kam’yanov V. F., Ogorodnikov V. D. The physicochemical characteristics and hydrocarbon composition of crude oils of the Timan-Pechora petroliferous basin // Russian Geology and Geophysics. 2012. Vol. 53. No. 11. P. 1216–1227.
[4] Некучаев В. О., Васенева А. А. Особенности реологических кривых течения высоковязких нефтей и их водных эмульсий // Нефтяное хозяйство. 2013. № 8. С. 61–63.
[5] Некучаев В. О., Васенева А. А., Филиппов И. С. Изменение реологических свойств аномальных нефтей Тимано-Печорской провинции при их смешивании и термообработке // Нефтяное хозяйство. 2013. № 8. С. 64–65.
[6] Евдокимов И. Н., Лосев А. П., Фесан А. А. Отсутствие аддитивности свойств нефтяных смесей // Бурение и нефть. 2012. № 1. С. 27–28.
[7] Евдокимов И. Н. Нанотехнологии управления свойствами природных нефтегазовых флюидов. М. : МАКС Пресс, 2010. 364 с.
[8] Совместное использование термических и химических методов воздействия при транспортировке высоковязких и застывающих нефтей / П. А. Ревель-Муроз [и др.] // SOCAR Proceedings. 2017. № 2. С. 49–55.
[9] Ревель-Муроз П. А. Методика оценки энергоэффективности объектов действующих магистральных нефтепроводов // Наука и технологии трубопроводного транспорта нефти и нефтепродуктов. 2017. Т. 7. № 6. С. 12–16.
[10] Транспорт и хранение высоковязких нефтей / Т. Т. Нгиа [и др.]. СПб. : Недра, 2015. 544 с.
[11] Каримов Р. М., Ташбулатов Р. Р., Мастобаев Б. Н. Повышение энергоэффективности перекачки за счет перераспределения грузопотоков и оптимального смешения реологически сложных нефтей // Транспорт и хранение нефтепродуктов и углеводородного сырья. 2017. №3. С. 13–17.
[12] Реологические и товарные свойства прогнозируемых нефтесмесей / А. Ш. Акжигитов [и др.] // Нефть и газ Казахстана. 1997. № 2. С. 139–146.
[13] Каримов Р. М., Мастобаев Б. Н. Совместный транспорт высоковязких и высокозастывающих нефтей Западного Казахстана по нефтепроводу «Узень–Атырау–Самара» // Транспорт и хранение нефтепродуктов и углеводородного сырья. 2012. № 1. С. 3–6.
[14] Трубопроводный транспорт вязких нефтей / Н. К. Надиров [и др.]. Алма-Ата : Наука, 1985. 264 с.
[15] К технологии разбавления вязких и высокозастывающих нефтей с маловязкими / Н. К. Надиров [и др.] // Нефть и газ Казахстана. 1997. № 2. С. 146–155.
[16] Состав и структурные особенности компонентов разнотипных нефтей Западного Казахстана / Н. К. Надиров [и др.] // Нефть и газ. 2007. № 2. С. 66–77.
[17] Оптимизация условий подготовки нефтесмесей для повышения безопасности работы нефтепровода Атасу–Алашанькоу / А. Г. Пирогов [и др.] // Нефть и газ. 2009. № 1. С. 35–40.
[18] Калика В. И. Задача оптимизации транспортировки нефти и алгоритм ее решения // Экономика и математические методы. 1975. Т. 11. Вып. 6.
[19] Алгоритм оптимизации распределения потоков по сети магистральных нефтепроводов / Ю. П. Ретюнин [и др.] // Трубопроводный транспорт нефти : сб. научн. тр. Уфа : ВНИИСПТнефть, 1987. С. 61–63.
[20] Расчеты энергосберегающих режимов последовательной перекачки нефтесмесей на участке магистрального нефтепровода / У. К. Жапбасбаев [и др.] // Наука и технологии
трубопроводного транспорта нефти и нефтепродуктов. 2018. Т. 8. № 3. С. 326–336.
[21] Кутуков С. Е., Бажайкин С. Г., Гольянов А. И. Повышение эффективности последовательной перекачки оптимизацией компонентного состава смеси нефтей // Нефтяное хозяйство. 2018. № 1. С. 88–91.
[22] Голунов Н. Н. Уменьшение объема смеси нефтепродуктов при последовательной перекачке // Наука и технологии трубопроводного транспорта нефти и нефтепродуктов. 2018. Т. 8. № 1. С. 68–73.
[23] Shanshool J., Talib E. Fitted shrinkage formula of spiked crude oils // Petroleum Science and Technology. 2002. Vol. 20. No. 3–4. P. 435–439.
[24] Walther C. The evaluation of viscosity data // Erdol und Teer. 1931. Vol. 7. P. 382–384.
[25] Евдокимов И. Н., Елисеев Н. Ю. Молекулярные механизмы вязкости жидкости. Часть 1. Основные понятия. М. : РГУ нефти и газа имени И. М. Губкина, 2005. 59 с.
[26] Аддитивный метод расчета плотности нестабильных жидких углеводородов / И. А. Прудников [и др.] // Вести газовой науки. 2015. № 3. C. 88–93.
[27] Неаддитивные изменения свойств углеводородных систем при смешивании / В. М. Капустин [и др.] // Нефтепереработка и нефтехимия. 2017. № 4. С. 3–9.
[28] Бахтизин Р. Н., Каримов Р. М., Мастобаев Б. Н. Влияние высокомолекулярных компонентов на реологические свойства в зависимости от структурно-группового и фракционного состава нефти // SOCAR Proceedings. 2016. № 1. С. 42–50.
[29] Булатов М. И., Калинкин И. П. Практическое руководство по фотометрическим методам анализа. 5 изд., перераб. Л. : Химия, 1986. 432 с.
[30] Айвазян С. А., Мхитарян В. С. Прикладная статистика и основы эконометрики. М. : ЮНИТИ, 1998. 1000 с.
[31] Вершинин В. И., Харькова М. А., Власова И. В. Планирование эксперимента как способ изучения отклонений от аддитивности светопоглощения // Вестник Омского университета. 2010. № 2. С. 91–98.
[32] Аддитивна ли оптическая плотность смесей в ИК-области? / С. В. Усова [и др.] //Аналитика и контроль. 2011. Т. 15. № 1. 78–86 c.
|
|
191-199 |
Перспективы применения волоконно-оптических датчиков физических величин в качестве средств измерения в системах обнаружения утечек
Д. В. Бондарь a, С. А. Коршунов a, Ю. В. Дацов a
a ООО «НИИ Транснефть», 117186, Россия, Москва, Севастопольский проспект, 47а
DOI: 10.28999/2541-9595-2019-9-2-191-199
Аннотация: Проанализированы перспективы применения волоконно-оптических датчиков в качестве средств измерения физических величин в системах обнаружения утечек. Традиционные методы и средства, используемые для измерения технически важных параметров технологических объектов, таких как давление, температура и вибрация, имеют ряд ограничений, касающихся возможности организации процесса измерения в условиях электромагнитных помех, во взрыво- и пожароопасной среде, а также при большом удалении датчиков от измерительного оборудования. На сегодня электронные датчики практически полностью исчерпали свой ресурс повышения чувствительности, точности и надежности измерений. Между тем активное развитие фотонных технологий позволяет рассматривать возможность использования волоконно-оптических датчиков и систем на их основе с целью проведения высокоточных измерений в сложных условиях и на больших расстояниях от средств оцифровки. Применение волоконо-оптических датчиков в составе систем обнаружения утечек обладает большим потенциалом в плане улучшения количественных и качественных показателей измерений.
Ключевые слова: обнаружение утечек, волоконно-оптический датчик, эксплуатация трубопроводов, магистральный нефтепровод.
Для цитирования:
Бондарь Д. В., Коршунов С. А., Дацов Ю. В. Перспективы применения волоконно-оптических датчиков физических величин в качестве средств измерения в системах обнаружения утечек // Наука и технологии трубопроводного транспорта нефти и нефтепродуктов. 2019. Т. 9. № 2. С. 191–199.
Список литературы:↓
[1] Томышев К. А., Баган В. А., Астапенко В. А. Распределенные волоконно-оптические датчики давления для применения в нефтегазовой промышленности. Труды МФТИ. 2012. Т. 4. № 2. C. 64–72.
[2] Hausken T. Photonics: global markets & regional trends, or What do the numbers really say? Presentation at the 2015 Lasers & Photonics Marketplace Seminar. Tulsa (USA): PennWell, 2015. http://www.marketplaceseminar.com/content/dam/lfw/Documents/LPMS-Hausken-Tom-2015.pdf (дата обращения: 20.09.2018).
[3] Волоконные брэгговские решетки // Официальный сайт ООО «Инверсия-Сенсор». https://i-sensor.ru/index.php/technology/fbg (дата обращения: 21.09.2018).
[4] Дунай – распределенный акустический сенсор //Официальный сайт ООО «Т8 Сенсор». http://t8-sensor.ru/ (дата обращения: 21.09.2018).
[5] Успешное применение СОУ и КА «Омега» : Проекты // Официальный сайт АО «Омега». https://omega.transneft.ru/about/projects/ (дата обращения: 21.09.2018).
[6] Omnisens securing pipeline integrity : Industry Solutions // Официальный сайт компании Omnisens. http://www.omnisens.com/ditest/3411-pipelines-pim.php (дата обращения: 21.09.2018).
[7] Нуреев И. И. Сенсорные пассивные оптические сети и ключевые вопросы применения в них волоконных брэгговских решеток. Электронный научный журнал «Инженерный вестник Дона». 2016. № 2. http://ivdon.ru/ru/magazine/archive/n2y2016/3605 (дата обращения: 21.09.2018).
[8] Возможности, задачи и перспективы волоконно-оптических измерительных систем в современном приборостроении / В. Б. Гармаш [и др.] // Фотон-Экспресс. 2005. № 6. С. 128–140.
[9] Методы волоконно-оптической низкокогерентной интерферометрии и их применение в разработках волоконно-оптических датчиков физических величин / В. Д. Бурков [и др.] // Лесной вестник. 2012. № 3. С. 174–179.
[10] Волоконно-оптические технологии, устройства, датчики и системы / Ю. В. Гуляев [и др.] // Спецвыпуск «Фотон-Экспресс» – Наука. 2005. № 6. С. 114–127.
[11] Жижин В. Волоконно-оптические датчики: перспективы промышленного применения. Электронные компоненты. 2010. № 12. С. 17–23.
[12] Шнеерсон М. Б. Распределенные акустические сейсмические системы и перспективы их использования при скважинных и наземных сейсмических съемках. http://geovers.com/base/files/gr15/papers/pp_10_2015_ShneersonMB.pdf (дата обращения: 18.09.2018).
|
|
200-206 |
Исследование потерь на трение и соотношения объемного содержания фаз при перекачке тяжелой нефти по трубопроводу с водяной смазкой
С. Рушд a, А. Рахман b
a Университет короля Фейсала, 31982, Саудовская Аравия, Аль-Ахса, а/я 400
b Техасский университет A&M в Катаре, 23874, Катар, Доха, университетский городок
DOI: 10.28999/2541-9595-2019-9-2-200-206
Аннотация: Создание кольцевого (коаксиального) режима потока (Core Annular Flow, CAF) – экономически эффективный и экологичный способ перекачки тяжелой нефти и битума. Технология CAF подразумевает, что центральный поток тяжелой нефти в трубопроводе окружается водяной оболочкой, образующей на стенках трубы сплошной слой. Расход энергии в данном случае на порядок ниже, чем при потоке, состоящем исключительно из тяжелой нефти. Одним из основных препятствий для широкомасштабного внедрения данной технологии является отсутствие надежной модели потерь напора на трение. В настоящей работе проверяется и анализируется метод моделирования на основе гидродинамического расчета величины потерь напора при применении технологии CAF. Еще одним актуальным вопросом в области гидравлики CAF является моделирование объемного содержания фаз, которое ограничивается объемной долей in situ. Cуществующие модели не учитывают параметры процесса, например массовый расход, вязкость и плотность. В данной работе представлен новый подход к моделированию, учитывающий реальную физику объемного содержания фаз.
Ключевые слова: кольцевой (коаксиальный) режим потока, потеря напора, CFD-модель, объемное содержание фаз, трубопроводный транспорт.
Для цитирования:
Рушд С., Рахман А. Исследование потерь на трение и соотношения объемного содержания фаз при перекачке тяжелой нефти по трубопроводу с водяной смазкой // Наука и технологии трубопроводного транспорта нефти и нефтепродуктов. 2019. Т. 9. № 2. С. 200–206.
Список литературы:↓
[1] Nunez G. A., Rivas H. J., Joseph D. D. Drive to produce heavy crude prompts variety of transportation methods. Oil & Gas Journal. 1998;96(43):59–63.
[2] Saniere A., Henaut I., Argillier J. F. Pipeline transportation of heavy oils, a strategic, economic and technological challenge. Oil & Gas Science and Technology – Rev. IFP. 2004;59(5): 455–466.
[3] Arney M. S., Bai R., Guevara E., Joseph D. D., Liu K. Friction Factor and Holdup Studies for Lubricated Pipelining – I, Experiments and Correlations. Int. J. Multiphase Flow. 1993. 19(6):1061–1076.
[4] Rodriguez O. M. H., Bannwart A. C., Carvalho C. H. M. Pressure loss in core-annular flow: Modeling, experimental investigation and full-scale experiments. Journal of Petroleum Science and Engineering. 2009;65:67–75.
[5] Ho W. S., Li N. N. Core-Annular Flow of liquid membrane emulsion. AIChE Journal. 1994;40 (12):1961–1968.
[6] Crivelaro K. C. O., Damacena Y. T., Andrade T. H. F., Lima A. G. B., Farias Neto S. R. Numerical simulation of heavy oil flows in pipes using the core-annular flow technique. WIT Transactionson Engineering Sciences. 2009;63:193–203.
[7] Rushd S., Rahman M. A., Adane K. F. K., Sanders R. S. Analysis of frictional pressure loss in the water lubricated pipeline transportation of heavy oil: A new simulation approach. World Heavy Oil Congress, Aberdeen, Scotland, September 2012.
[8] Gupta R., Turangan C. K., Manica R. Oil-water core-annular flow in vertical pipes: A case study. Canadian Journal of Chemical Engineering. 2016;94:980–987.
[9] Oliemans R. V. A., Ooms G. Core-Annular flow of oil and water through a pipeline. Multiphase Science and Technology. 1986;2:427–476.
[10] Rovinshy J., Brauner N., Maron D. M. Analytical solution for laminar two-phase flow in a fully eccentric core-annular configuration. Int. J. Multiphase Flow. 1997;23(3):523–543.
[11] Sotgia G., Tartarini P., Stalio E. Experimental analysis of flow regimes and pressure drop reduction in oil-water muxtures. International Journal of Multiphase Flow. 2008;34(12):1161–1174.
[12] Herrera J. R., Mena B., Romo C. A., Manero O. Lubricated pipe transport of heavy crude oils. Petroleum Science and Technology. 2009;27(13):1466–1479.
[13] Strazza, D., Grassi, B., Demori, M., Ferrari V., Poesio P. Core-annular flow in horizontal and slightly inclined pipes: Existence, pressure drops, and hold-up. Chemical Engineering Science. 2011;66:2853–2863.
[14] Bannwart A. C., Rodriguez, O. M. H., Biazussi, J. L., Martins, F. N., Selli, M. F., de Carvalho C. H. M. Water-assisted flow of heavy oil in a vertical pipe: pilot-scale experiments. International Journal of Chemical Reactor Engineering. 2012(10), Article A32.
[15] Shi J. A study on high-viscosity oil-water two-phase flow in horizontal pipes. PhD Thesis, Cranfield University, Cranfield (UK), 2015.
|
|
Пожарная и промышленная безопасность. Охрана труда |
|
208-217 |
Повышение уровня промышленной безопасности при проведении огневых и газоопасных работ с применением системы постоянного контроля концентрации паров углеводородов нефти и нефтепродуктов
А. К. Зайцев a, С. А. Половков b, В. В. Криулин b, И. Р. Айсматуллин b, А. А. Гонопольский b
a ПАО «Транснефть», 123112, Россия, Москва, Пресненская набережная, д. 4, стр. 2
b ООО «НИИ Транснефть», 117186, Россия, Москва, Севастопольский проспект, 47а
DOI: 10.28999/2541-9595-2019-9-2-208-217
Аннотация: Статья посвящена проблеме контроля и своевременного обнаружения повышенных концентраций паров углеводородов нефти и нефтепродуктов при проведении ремонтных работ на опасных производственных объектах топливно-энергетического комплекса.
Исследование технических характеристик газоаналитических систем отечественного и зарубежного производства показало, что на российском рынке отсутствуют системы, в полной мере удовлетворяющие требованиям нормативных документов ПАО «Транснефть» – учитывающие не только различные условия при проведении ремонтных работ, но и широкую географию расположения объектов. Несоответствия определяются следующими параметрами: перечнем идентифицируемых веществ, диапазоном измерений, степенью защиты системы от внешних воздействий, температурой эксплуатации, скоростью обнаружения повышенных концентраций, опцией отключения невзрывозащищенного оборудования и пр. По результатам исследования была разработана уникальная система постоянного контроля концентрации паров углеводородов нефти и нефтепродуктов, обеспечивающая высокий уровень промышленной безопасности на опасных производственных объектах топливно-энергетического комплекса.
Система предназначена для определения концентрации паров углеводородов нефти и нефтепродуктов в месте проведения огневых и газоопасных работ. При превышении концентрации пороговых значений подаются предупреждающие световые и звуковые сигналы и происходит автоматическое отключение расположенного в рабочей зоне невзрывозащищенного электрооборудования. Система не имеет аналогов в России и за рубежом.
Ключевые слова: система контроля концентрации паров углеводородов, пары углеводородов, топливно-энергетический комплекс, опасный производственный объект, нефть, нефтепродукты, передвижной газоанализатор, индивидуальный газоанализатор, фотоионизационный принцип, магистральный трубопровод, огневые и газоопасные работы.
Для цитирования:
Повышение уровня промышленной безопасности при проведении огневых и газоопасных работ с применением системы постоянного контроля концентрации паров углеводородов нефти и нефтепродуктов / А. К. Зайцев [и др.] // Наука и технологии трубопроводного транспорта нефти и нефтепродуктов. 2018. Т. 9. № 2. С. 208–217.
Список литературы:↓
[1] Бесчастнов М. В. Промышленные взрывы. Оценка и предупреждение. М. : Химия, 1991. 432 с.
[2] Чухарева Н. В., Чухарев В. А., Рудаченко А. В. Промышленная безопасность объектов магистральных трубопроводов : учебное пособие. Ханты-Мансийск : Принт-Класс, 2015. 186 с.
[3] Радионова С. Г., Половков С. А., Слепнев В. Н. Оценка возможности применения современных методов раннего обнаружения и мониторинга аварийных разливов нефти и нефтепродуктов на водных объектах // Нефтяное хозяйство. 2017. № 6. С. 124–128.
[4] Методические основы обеспечения промышленной безопасности объектов ТЭК на примере трубопроводного транспорта нефти и нефтепродуктов / Радионова С. Г. [и др.] // Наука и технологии трубопроводного транспорта нефти и нефтепродуктов. 2016. № 5. С. 72–77.
[5] Другов Ю. С., Родин А. А. Газохроматографический анализ природного газа : практическое руководство. 2-е изд. М. : БИНОМ. Лаборатория знаний, 2013. 174 с.
[6] Соколов В. А. Методы анализа газов. M. : Гостоптехиздат. 1958. 375 с.
[7] Айсматуллин И. Р., Исаев Э. А., Трифонов А. И. Повышение безопасности производства огневых и газоопасных работ с использованием системы постоянного контроля концентрации паров углеводородов нефти и нефтепродуктов / Сборник тезисов докладов 72-й Международной молодежной научной конференции «Нефть и газ–2018». Москва : Российский государственный университет нефти и газа (НИУ) имени И. М. Губкина, 2018. Т. 2. С. 142.
[8] Разработка системы постоянного контроля концентрации паров углеводородов нефти и нефтепродуктов (СПККПУ) в целях повышения безопасности производства огневых и газоопасных работ на объектах топливно-энергетического комплекса / И. Р. Айсматуллин [и др.] : cборник работ лауреатов Международного конкурса научных, научно-технических и инновационных разработок, направленных на развитие топливно-энергетической и добывающей отрасли. М. : Печатный дом «Формат», 2018. С. 26–27.
|
|
Экономика и управление |
|
218-226 |
Системный причинно-следственный подход к построению структур и управлению в сетях автозаправочных станций
А. А. Безродный a, Р. Р. Юнушев b, А. М. Короленок b
a ПАО «ЛУКОЙЛ», 101000, Россия, Москва, Сретенский бульвар, 11
b Российский государственный университет нефти и газа (национальный исследовательский университет) имени И. М. Губкина, 119991, Россия, Москва, Ленинский проспект, 65
DOI: 10.28999/2541-9595-2019-9-2-218-226
Аннотация: Для современных сложных человеко-машинных систем применение целого ряда известных моделей и методов их совершенствования затруднено в связи с большим числом контуров управления, взаимодействующих объектов, процессов, событий и явлений, что не позволяет адекватно описывать предмет исследования или требует избыточного объема ресурсов, который, как правило, недоступен, или же получение этих ресурсов экономически нецелесообразно. Для решения данной проблемы необходим учет «внутреннего языка» систем на основе общих закономерностей развития. Одним из вариантов является использование подхода, учитывающего причинно-следственные связи между компонентами системы, то есть основания и условия их возникновения, а также результат взаимодействия и его влияние на среду функционирования. В статье рассматривается системный причинно-следственный подход к повышению эффективности сложных систем на примере сетей автозаправочных станций как территориально распределенных иерархических объектов высокой размерности, задачи оптимизации которых являются многокритериальными и в общей постановке традиционными методами решаются лишь в упрощенных случаях. Представлены результаты реализации данного подхода.
Ключевые слова: системный анализ, управление, причинно-следственные связи, эффективность, сети АЗС, нефтепродуктообеспечение.
Для цитирования:
Безродный А. А., Юнушев Р. Р., Короленок А. М. Системный причинно-следственный подход к построению структур и управлению в сетях автозаправочных станций // Наука и технологии трубопроводного транспорта нефти и нефтепродуктов. 2019. Т. 9. № 2. С. 218–226.
Список литературы:↓
[1] Фок В. А. Теория пространства, времени и тяготения. 2-е изд., доп. М. : Физматгиз, 1961. 568 с.
[2] Ishikawa K. Guide to Quality Control. Tokyo : Asian Productivity Organization, 1976.
[3] Резчиков А. Ф. Причинно-следственные комплексы взаимодействий в производственных процессах // Проблемы управления. 2010. № 3. С. 51–59.
[4] Системный анализ и принятие решений : словарь-справочник / под ред. В. Н. Волковой, В. Н. Козлова. М. : Высшая школа, 2004. 616 с.
[5] Основы ресурсосбережения при обороте углеводородов / Е. И. Зоря [и др.]. М. : Макс Пресс, 2018. 640 с.
[6] Безродный А. А. Системный причинно-следственный подход к управлению предприятиями НПО. Саарбрюккен : LAP LAMBERT Academic Publishing, 2017. 328 c.
[7] Цвиркун А. Д. Основы синтеза сложных систем. М. : Наука, 1975. 432 с.
[8] Безродный А. А. Теоретические основы рационального построения и эффективного автоматизированного управления сетями АЗС // Проблемы экономики и управления нефтегазовым комплексом. 2011. № 7. С. 34–43.
|
|
227-231 |
Формирование высокоэффективных комплексов машин с помощью показателей надежности технологических ресурсов
И. В. Гладков a
a Российский государственный университет нефти и газа (национальный исследовательский университет) имени И. М. Губкина, 119991, Россия, Москва, Ленинский проспект, 65
DOI: 10.28999/2541-9595-2019-9-2-227-231
Аннотация: При строительстве и ремонте объектов нефтегазовой отрасли используется многочисленная техника. Поддержание ее в работоспособном состоянии является необходимым условием выполнения работ в установленные сроки и с определенной стоимостью. Максимальный коэффициент готовности (коэффициент использования) комплексов машин позволяют обеспечить системы технического обслуживания. Формирование оптимальной системы обслуживания требует определения такого числа машин, при котором затраты на эксплуатацию обслуживающей и обслуживаемой систем будут минимальными.
С помощью методов имитационного моделирования рассмотрены вероятности нахождения комплекса машин во всех возможных состояниях с учетом отказов и резервирования техники. Построена математическая модель функционирования комплекса машин в виде системы обыкновенных дифференциальных уравнений на основе размеченного графа состояний и мнемонического правила. Показатели надежности, выраженные в виде среднего времени между отказами, среднего времени восстановления и коэффициента готовности для различных комплексов машин позволяют обоснованно формировать высокоэффективные комплексы машин для строительства и ремонта нефтегазовых объектов.
Ключевые слова: комплекс машин, технологические ресурсы, техническое обслуживание, надежность, вероятность состояния, трубопровод.
Для цитирования:
Гладков И. В. Формирование высокоэффективных комплексов машин с помощью показателей надежности технологических ресурсов // Наука и технологии трубопроводного транспорта нефти и нефтепродуктов. 2019. Т. 9. № 2. С. 227–231.
Список литературы:↓
[1] Безруков А. И., Алексенцева О. Н. Математическое и имитационное моделирование : учебное пособие. М. : Инфра-М, 2017. 228 с.
[2] Лисин И. Ю., Субботин В. А., Короленок А. М. Разработка автоматизированных систем управления ресурсным обеспечением ремонта магистральных трубопроводов // Территория «Нефтегаз». 2017. № 5. С. 80–83.
[3] Лисин И. Ю., Субботин В. А., Короленок А. М. Системный анализ закономерностей формирования и эксплуатации парка машин для ремонта магистральных трубопроводов // Территория «Нефтегаз». 2017. № 6. С. 114–118.
[4] Колотилов Ю. В., Короленок А. М., Китаев С. В. Совершенствование системы управления качеством ремонта магистральных трубопроводов с учетом представления информации в функционально-аналитическом виде // Известия высших учебных заведений. Нефть и газ. 2017. № 4. С. 98–104.
[5] Гладков И. В., Короленок А. М. Проблемы равномерного распределения технологических ресурсов при ремонте магистральных трубопроводов // Трубопроводный транспорт: теория и практика. 2017. № 6. С. 45–48.
[6] Комаров Д. Н., Короленок А. М. Регулирование по критическим параметрам распределения ресурсов при строительстве и ремонте трубопроводов / Магистральные и промысловые трубопроводы: проектирование, строительство, эксплуатация, ремонт : научно-технический сборник. 2003. № 2. С. 109–118.
[7] Комаров Д. Н., Короленок A. M. Задачи распределения ресурсов при строительстве и ремонте нефтегазовых объектов / Магистральные и промысловые трубопроводы: проектирование, строительство, эксплуатация, ремонт : научно-технический сборник. 2004. № 1. С. 82–89.
|
|
Развитие отрасли |
|
232-237 |
Закон научного предвидения
Н. Н. Сухорукова a
a ООО «НИИ Транснефть», 117186, Россия, Москва, Севастопольский проспект, 47а
Аннотация: В материале, приуроченном к открытию Международного года периодической таблицы химических элементов, представлена история ее создания, показано особое место в ней нефтетранспортной отрасли.
|
