Русский

№3/2021

Стр.

Название статьи, авторы, аннотация и ключевые слова

Проектирование, строительство и эксплуатация

244-256

Физическая постановка задачи для численной модели промерзания и пучения грунтов с учетом тепломассопереноса

В. Г. Чеверев a, Е. В. Сафронов a, А. А. Коротков b, А. С. Чернятин b

a Московский государственный университет имени М. В. Ломоносова (МГУ имени М. В. Ломоносова), 119991, Россия, Москва, ГСП-1, Ленинские горы, 1
b ООО «НИИ Транснефть», 117186, Россия, Москва, Севастопольский проспект, 47а

DOI: 10.28999/2541-9595-2021-11-3-244-256

Аннотация: Существуют два основных подхода решения задачи тепломассопереноса при численном моделировании промерзания грунтов: 1) решение методом конечных разностей с учетом граничных условий (границей, например, является фронт промерзания); 2) решение методом конечных элементов без учета границ модели. Оба подхода имеют существенные недостатки, что оставляет проблему решения задачи для численной модели промерзания грунтов острой и актуальной. В данной работе представлена физическая постановка промерзания, которая позволяет создать численную модель, базирующуюся на решении методом конечных элементов, но при этом отражающую ход фронта промерзания – то есть модель, в которой объединены оба подхода к решению задачи промерзания грунтов. Для подтверждения корректности модели был проделан ряд экспериментов по физическому моделированию промерзания модельного грунта и выполнен сравнительный анализ полученных экспериментальных данных и результатов расчетов на базе представленной численной модели с такими же граничными условиями, как в экспериментах.

Ключевые слова: мерзлые грунты, пучение грунта, промерзание грунта, тепломассоперенос, численное моделирование, физическое моделирование, верификация модели.

Для цитирования:
Физическая постановка задачи для численной модели промерзания и пучения грунтов с учетом тепломассопереноса / В. Г. Чеверев [и др.] // Наука и технологии трубопроводного транспорта нефти и нефтепродуктов. 2021. Т. 11. № 3. С. 244–256.

Список литературы:↓

257-269

Применение современных моделей грунтов при выполнении численных расчетов оснований и фундаментов резервуаров

Г. В. Мосолов a, И. Л. Димов a

a ООО «НИИ Транснефть», 117186, Россия, Москва, Севастопольский проспект, 47а

DOI: 10.28999/2541-9595-2021-11-3-257-269

Аннотация: Уже в ближайшем будущем от использования современных численных методов расчета будет зависеть прогресс в области проектирования оснований и фундаментов зданий и сооружений, поскольку возможности по совершенствованию строительных норм практически исчерпаны. Целью статьи является демонстрация возможностей численных расчетов с использованием современных моделей грунта на примере проектирования фундамента стандартного нефтяного резервуара для хранения нефти и нефтепродуктов.
Приведено сравнение результатов расчетов осадки основания резервуара емкостью 30 000 м3, выполненных в соответствии с действующими нормами проектирования и методом конечных элементов с применением программного комплекса PLAXIS. В частности, проведены численные расчеты с использованием современных моделей грунта: 1) модели грунта с упрочнением (Hardening Soil model, HS); 2) модели грунта с упрочнением и учетом малых деформаций (Hardening Soil small strain model, HSs). Показано, что использование указанных моделей при наличии требуемого объема исходных данных позволяет существенно уточнить вычисления, выполняемые по нормативным методикам. С учетом полученных результатов определена возможность оптимизации проектных решений при выборе типа фундамента резервуара.

Ключевые слова: резервуар вертикальный стальной, основание резервуара, осадка резервуара, свайный фундамент, кольцевой фундамент, проектирование резервуаров, модель грунта, деформации грунта, оптимизация проектных решений.

Для цитирования:
Мосолов Г. В., Димов И. Л. Применение современных моделей грунтов при выполнении численных расчетов оснований и фундаментов резервуаров // Наука и технологии трубопроводного транспорта нефти и нефтепродуктов. 2021. Т. 11. № 3. С. 257–269.

Список литературы:↓

270-275

Строительство подземного трубопровода в условиях мерзлоты с учетом минимизации теплового воздействия на грунт и повышения энергоэффективности в процессе эксплуатации

К. В. Кожаева a, Э. А. Акчурина a

a Уфимский государственный нефтяной технический университет, 450062, Россия, Уфа, ул. Космонавтов, 1

DOI: 10.28999/2541-9595-2021-11-3-270-275

Аннотация: Совершенствование технологий строительства подземных трубопроводов в условиях многолетнемерзлых грунтов, предусматривающее минимизацию теплового воздействия трубопровода на грунт во время эксплуатации, является актуальной научно-технической задачей. Авторами разработан способ прокладки подземного трубопровода, снижающий до минимума его тепловое воздействие на вмещающий мерзлый грунт и позволяющий в процессе дальнейшей эксплуатации поддерживать температуру перекачиваемой нефти без дополнительного подогрева. Конструктивной схемой предусмотрена укладка трубопровода в изолированную траншею с использованием торфа в качестве грунта-изоляции. В рамках исследования разработана модель прокладки трубопровода (в программном комплексе SolidWorks), произведены расчеты его напряженно-деформированного состояния (в программном комплексе ANSYS) и теплового воздействия на мерзлый грунт (в программном комплексе FROST 3D Universal). Установлено, что напряжения и перемещения, возникающие во время эксплуатации трубопровода, уложенного по предложенной конструктивной схеме, находятся в диапазоне допустимых значений, а его тепловое воздействие вызывает незначительное протаивание грунта и минимальные изменения температуры перекачки нефти.

Ключевые слова: многолетнемерзлые грунты, подземный трубопровод, тепловое воздействие, прокладка трубопровода, оттаивание грунта, ореол оттаивания, подогрев нефти, горячая перекачка.

Для цитирования:
Кожаева К. В., Акчурина Э. А. Строительство подземного трубопровода в условиях мерзлоты с учетом минимизации теплового воздействия на грунт и повышения энергоэффективности в процессе эксплуатации // Наука и технологии трубопроводного транспорта нефти и нефтепродуктов. 2021. Т. 11. № 3. С. 270–275.

Список литературы:↓

276-283

Нестационарные режимы работы «горячего» нефтепровода с учетом теплового поля окружающего грунта

М. В. Лурье a, Н. П. Чупракова a

a Российский государственный университет нефти и газа (национальный исследовательский университет) имени И. М. Губкина, 119991, Россия, Москва, Ленинский проспект, 65

DOI: 10.28999/2541-9595-2021-11-3-276-283

Аннотация: Рассматривается нестационарный процесс замещения нефти на участке подземного «горячего» нефтепровода. Как правило, для определения параметров данного процесса используют тепловой закон Ньютона, предусматривая мгновенное установление стационарного теплового поля окружающего грунта. Однако в действительности с изменением температуры перекачиваемой нефти по длине трубопровода происходит постепенное остывание (или нагрев) массива грунта, что существенно изменяет величину теплового потока от перекачиваемой жидкости в окружающую среду. В статье предложен упрощенный метод расчета переходных режимов работы «горячего» нефтепровода, основанный на введении параметра средней температуры окружающего грунта, вследствие чего становится возможным учесть не мгновенную, а постепенную перестройку теплового поля грунта и более точно определить значение теплового потока, определяющего передачу тепла от жидкости в трубопроводе в окружающую среду. Показано, что при изменении условий нагрева температура перекачиваемой нефти, а также время выхода нефтепровода на новый стационарный температурный и гидравлический режимы существенно зависят от инерции теплового поля грунта.

Ключевые слова: переходный режим, нестационарный режим, горячая перекачка, теплопроводность, коэффициент теплопередачи, тепловое поле, тепловой поток, температура грунта, температура нефти.

Для цитирования:
Лурье М. В., Чупракова Н. П. Нестационарные режимы работы «горячего» нефтепровода с учетом теплового поля окружающего грунта // Наука и технологии трубопроводного транспорта нефти и нефтепродуктов. 2021. Т. 11. № 3. С. 276–283.

Список литературы:↓

284-292

Оценка влияния ледовой экзарации на арктические морские трубопроводные системы

И. Г. Силина a, В. А. Иванов a, С. В. Знаменщиков b

a Тюменский индустриальный университет, Россия, Тюмень, ул. Володарского, 38, 625000
b Объединенное стратегическое командование Северного флота, 184606, Россия, Североморск, ул. Корабельная, 1А

DOI: 10.28999/2541-9595-2021-11-3-284-292

Аннотация: Для исследования методик оценки влияния ледовой экзарации на подводные трубопроводы проанализирована отечественная и зарубежная нормативно-техническая база в области проектирования, строительства и эксплуатации морских трубопроводных систем, подробно рассмотрены общие подходы к решению данного вопроса. Систематизирован опыт строительства и эксплуатации трубопроводов в условиях замерзающих акваторий, представлены способы их защиты от повреждений в результате дрейфа ледовых образований. Дана оценка характера формирования и особенностей распределения ледово-экзарационных форм по глубине акваторий. Показано, что существующая методология оценки воздействия ледовой экзарации на морские трубопроводы не позволяет в полной мере учесть льдогрунтовое взаимодействие. Установлена целесообразность разработки критериев для определения минимальной безопасной глубины заложения подводных трубопроводов в районах с дрейфующими льдами. Обозначены направления дальнейших исследований механизмов ледового выпахивания, деформаций прилежащего к трубе грунтового массива и поведения заглубленного трубопровода. Полученные результаты позволят дополнить существующую методологию учета воздействия ледовой экзарации на морские трубопроводы, прокладываемые в замерзающих акваториях, с целью обеспечения их безопасности и надежности.

Ключевые слова: морские трубопроводы, ледовая экзарация, борозды выпахивания, торосы, смещение грунта, глубина заложения, арктический шельф

Для цитирования:
Силина И. Г., Иванов В. А., Знаменщиков С. В. Оценка влияния ледовой экзарации на арктические морские трубопроводные системы // Наука и технологии трубопроводного транспорта нефти и нефтепродуктов. 2021. Т. 11. № 3. С. 284–292.

Список литературы:↓

Защита от коррозии

293-303

Применение заводских эпоксидных покрытий для антикоррозионной защиты подземных трубопроводов

А. М. Ефремов a, П. Д. Волянский a, П. О. Ревин b, С. В. Ануфриев b

a ПАО «Транснефть», Пресненская набережная, 4, стр. 2, 123112, Москва, Россия
b ООО «НИИ Транснефть», 117186, Россия, Москва, Севастопольский проспект, 47а

DOI: 10.28999/2541-9595-2021-11-3-293-303

Аннотация: При сооружении трубопроводов в России, странах Европы и Африки наиболее распространенным является применение труб с трехслойными полиэтиленовыми покрытиями. В то же время опыт строительства магистральных нефте- и газопроводов в США, Канаде, ряде других стран свидетельствует о возможности использования эпоксидных покрытий в качестве эффективной антикоррозионной защиты труб. В этой связи была начата научно-исследовательская работа по определению целесообразности применения двухслойных эпоксидных покрытий для антикоррозионной защиты магистральных трубопроводов подземной прокладки, эксплуатируемых организациями системы «Транснефть». Цель настоящего исследования – оценка технической и экономической целесообразности использования эпоксидных покрытий как альтернативы полиэтиленовой изоляции трубопроводов. Были проведены лабораторные исследования образцов трех систем эпоксидных покрытий, осуществлен сравнительный анализ технических свойств эпоксидной и полиэтиленовой изоляции. Установлено, что эпоксидные покрытия превосходят полиэтиленовые по ряду свойств, в частности обладают повышенной стойкостью к температурным воздействиям, УФ-излучению, катодному отслаиванию, а также повышенной механической прочностью, что позволяет обеспечить сохранность покрытия при строительстве трубопроводов методом наклонно-направленного бурения и прокладке в скальных грунтах. Основные мощности по производству сырья для эпоксидных порошковых покрытий локализованы в России, в то время как сырье для полиэтиленовых покрытий в основном производится за рубежом. Установлена экономическая целесообразность применения двухслойного эпоксидного покрытия как альтернативы трехслойному полиэтиленовому покрытию для трубопроводов больших диаметров – более 720 мм. Для внедрения труб с двухслойным эпоксидным покрытием на объектах ПАО «Транснефть» проводится его апробация, включающая строительство опытного участка трубопровода.

Ключевые слова: эпоксидное покрытие, полиэтиленовое покрытие, антикоррозионная защита, подземный трубопровод.

Для цитирования:
Применение заводских эпоксидных покрытий для антикоррозионной защиты подземных трубопроводов / А. М. Ефремов [и др.] // Наука и технологии трубопроводного транспорта нефти и нефтепродуктов. 2021. Т. 11. № 3. С. 293–303.

Список литературы:↓

Энергетика и электрооборудование

304-309

Методика критериальной оценки энергоэффективности магистральных насосов

Е. А. Рябцев a

a ООО «НИИ Транснефть», 117186, Россия, Москва, Севастопольский проспект, 47а

DOI: 10.28999/2541-9595-2021-11-3-304-309

Аннотация: В настоящее время об энергоэффективности насосного агрегата судят на основании результатов приемо-сдаточных испытаний – по значению КПД в номинальной рабочей точке. Опыт эксплуатации насосов на объектах нефтепроводного транспорта показывает, что реальная рабочая точка насоса отличается от номинальной. Данное расхождение объясняется вариативностью режимов работы насосных установок. В этой связи предлагается оценивать энергоэффективность насоса по результатам испытаний исходя из реальных условий функционирования насосного оборудования – в рабочем диапазоне, необходимом для перекачки нефти (нефтепродуктов) с учетом изменения потребной подачи и напора гидросистемы. Существующие методики оценки энергоэффективности насосов в рабочем диапазоне имеют ограничения для применения на объектах магистральных нефтепроводов. В настоящей работе предлагается использовать с этой целью критериальную оценку по характерным точкам в диапазоне подач. Сформулированы основные положения разработанной методики. Сделан вывод о том, что ее применение при приемо-сдаточных испытаниях позволит улучшить качество оборудования, поставляемого на производственные объекты, а следовательно, энергоэффективность НПС.

Ключевые слова: магистральный насос, КПД насоса, энергетическая эффективность, рабочая характеристика насоса, технологический режим.

Для цитирования:
Рябцев Е. А. Методика критериальной оценки энергоэффективности магистральных насосов // Наука и технологии трубопроводного транспорта нефти и нефтепродуктов. 2021. Т. 11. № 3. С. 304–309.

Список литературы:↓

Экология

310-319

Применение отработанных нефтепродуктов как топлива для термического обезвреживания отходов

А. В. Николаева a, В. А. Кожевников a, В. А. Черных a, О. В. Найденов b, Р. Р. Давлетяров b, А. В. Сальников b

a ООО «НИИ Транснефть», 117186, Россия, Москва, Севастопольский проспект, 47а
b ООО «Транснефть – Порт Приморск», 188910, Россия, Ленинградская обл., Выборгский район, Приморск, Портовый проезд (Приморская тер.) 7

DOI: 10.28999/2541-9595-2021-11-3-310-319

Аннотация: Все процессы оборота нефти и нефтепродуктов сопровождаются образованием различных нефтесодержащих отходов, часть которых составляют отработанные нефтепродукты, имеющие энергетическую ценность. Кроме того, в народном хозяйстве образуются массивы отходов иного происхождения, которые также требуют утилизации и/или обезвреживания. В процессе реконструкции инсинераторного комплекса ООО «Транснефть – Порт Приморск» реализована энерго- и ресурсосберегающая технология термического обезвреживания твердых отходов. Разработана и внедрена в эксплуатацию установка КТО-100, сжигающая в качестве топлива отработанные нефтепродукты и дизельное топливо. Теплота, полученная в процессе термического обезвреживания отходов, поступает в тепловую сеть участка очистных сооружений на собственные нужды предприятия. Результаты испытаний и контроля состава промышленных выбросов КТО-100 за время опытной эксплуатации подтвердили устойчивые показатели минимальных (существенно ниже действующих нормативов) концентраций загрязнителей. Установка КТО-100, реализованная на базе ООО «Транснефть – Порт Приморск», соответствует регламентированным на федеральном уровне критериям наилучшей доступной технологии. При реконструкции инсинераторного комплекса в ООО «Транснефть – Порт Приморск» применены инновационные материалы и реализованы технические решения в совокупности, которой на сегодня нет аналогов в России.

Ключевые слова: инсинератор, отработанные нефтепродукты, дизельное топливо, энергосбережение, наилучшая доступная технология, охрана окружающей среды.

Для цитирования:
Применение отработанных нефтепродуктов как топлива для термического обезвреживания отходов // А. В. Николаева [и др.] // Наука и технологии трубопроводного транспорта нефти и нефтепродуктов. 2021. Т. 11. № 3. С. 310–319.

Список литературы:↓

320-327

Оценка экологических рисков при выполнении работ на объектах строительства

Р. Н. Ситдикова, Е. А. Вайчулис a

a ООО «Транснефть Надзор», 57, 119180, Россия, Москва, ул. Большая Полянка

DOI: 10.28999/2541-9595-2021-11-3-320-327

Аннотация: Соблюдение требований законодательства Российской Федерации и международных соглашений по охране окружающей среды является обязательным при выполнении всех видов строительно-монтажных работ. Организация эффективного производственного (строительного) контроля за соблюдением требований экологической безопасности позволяет минимизировать риски аварий, инцидентов, отказов оборудования, избежать штрафов, сверхлимитных платежей, репутационных потерь. С целью снижения природоохранных нарушений при проведении работ на объектах строительства предложено применение риск-ориентированного подхода в рамках производственного контроля. Для расчета показателя риска авторами проведен анализ нарушений природоохранного законодательства, определены значимые расчетные параметры, разработаны формы проверочных листов контроля соблюдения требований природоохранного законодательства подрядной организацией при проведении строительных работ. Апробация риск-ориентированного подхода осуществлена на объектах технического перевооружения организаций системы «Транснефть». По результатам апробации даны предложения для внесения изменений в нормативную документацию ПАО «Транснефть».

Ключевые слова: экологическая безопасность строительства, экологическая безопасность, строительный контроль, оценка рисков, риск-ориентированный подход, управление рисками.

Для цитирования:
Ситдиков Р. Н., Вайчулис Е. А. Оценка экологических рисков при выполнении работ на объектах строительства // Наука и технологии трубопроводного транспорта нефти и нефтепродуктов. 2021. Т. 11. № 3. С. 320–327.

Список литературы:↓

Техническое регулирование

328-337

Совершенствование системы оценки соответствия с целью повышения качества трубной продукции

О. В. Аралов a, И. В. Буянов a, С. И. Вьюнов a, М. А. Ткачук a

a ООО «НИИ Транснефть», 117186, Россия, Москва, Севастопольский проспект, 47а

DOI: 10.28999/2541-9595-2021-11-3-328-337

Аннотация: Нормирование качества трубной продукции является ключевым инструментом, влияющим на системную надежность, безопасность и эффективность функционирования объектов магистральных трубопроводов. В статье рассмотрены особенности оценки соответствия стальных труб, предназначенных для строительства, ремонта и реконструкции линейной части нефте- и нефтепродуктопроводов. Проведен сравнительный анализ технических требований к трубной продукции, установленных отраслевыми нормативными документами, международными и национальными стандартами. Выделены проблемные вопросы, связанные с оценкой соответствия труб, применяемых на объектах нефтепроводного транспорта. Отмечено, что проблема повышения качества труб актуальна как для операторов магистральных трубопроводов, так и для заводов – изготовителей трубной продукции. На основе практического опыта определено, что наилучшие результаты в области контроля и повышения качества труб обеспечивает реализация комплекса мероприятий, сочетающего «классическую» процедуру оценки соответствия (сертификации) с методической базой, позволяющей на основе статистических данных об отказах и браке в условиях эксплуатации трубной продукции эффективно решать задачи по управлению ее качеством.

Ключевые слова: качество труб, сертификация и контроль качества, оценка соответствия, трубная продукция, надежность трубопровода

Для цитирования:
Совершенствование системы оценки соответствия с целью повышения качества трубной продукции / О. В. Аралов [и др.] // Наука и технологии трубопроводного транспорта нефти и нефтепродуктов. 2021. Т. 11. № 3. С. 328–337.

Список литературы:↓

338-345

Проблемы регулирования применения химических реагентов для обеспечения безопасности и эффективности процессов добычи, подготовки и транспортировки нефти

И. И. Хасбиуллин a, А. А. Шматков a

a ООО «НИИ Транснефть», 117186, Россия, Москва, Севастопольский проспект, 47а

DOI: 10.28999/2541-9595-2021-11-3-338-345

Аннотация: Химические реагенты активно используются в нефтяной отрасли для решения практических задач и совершенствования технологических процессов. При этом на сегодняшний день в России не определен единый, регламентированный нормативно-правовым документом надлежащей юридической силы, порядок применения и контроля качества химических реагентов при добыче, сборе, подготовке и трубопроводном транспорте нефти. С целью обоснования необходимости совершенствования технического регулирования в указанной области проведен анализ нормативно-правовой базы, требований к данному виду химической продукции, процедуры ее сертификации, правил и порядка допуска к применению. Установлено, что в настоящее время использование химических реагентов в нефтяной отрасли почти в полной мере регулируется внутренними нормативными документами компаний – потребителей этих химических веществ, что имеет издержки и недостаточно для эффективного функционирования системы технического регулирования в рассматриваемой области. Представляется целесообразным вернуться к ранее существовавшей практике общего нормативно-правового регулирования применения химических реагентов в процессах добычи, сбора, подготовки и трубопроводного транспорта нефти, а также обязательной сертификации данного вида продукции. Необходимо продолжать деятельность по обеспечению эффективности и безопасности применения химических реагентов: совершенствовать нормативную базу и систему контроля качества, разрабатывать новые методики испытаний и инструкции по применению. Все эти меры должны реализовываться не только на отраслевом, но и на государственном уровне.

Ключевые слова: химические реагенты, противотурбулентные присадки, депрессорные присадки, ингибиторы парафиноотложений, сертификация продукции.

Для цитирования:
Хасбиуллин И. И., Шматков А. А. Проблемы регулирования применения химических реагентов для обеспечения безопасности и эффективности процессов добычи, подготовки и транспортировки нефти // Наука и технологии трубопроводного транспорта нефти и нефтепродуктов. 2021. Т. 11. № 3. С. 338–345.

Список литературы:↓

Автоматика, телемеханика и связь

346-356

Применение методов статического анализа исходного кода для обеспечения безопасности АСУТП

А. В. Кныш a, Д. А. Кобзев a, О. Н. Давиденко a, С. А. Детистов a, И. А. Шечев b, А. А. Хенерина b, И. И. Уляшев b

a ПАО «Транснефть», 123112, Россия, Москва, Пресненская набережная, 4, стр. 2
b АО «Транснефть – Верхняя Волга», 603006, Россия, Нижний Новгород, пер. Гранитный, 4/1

DOI: 10.28999/2541-9595-2021-11-3-346-356

Аннотация: В условиях существующего многообразия автоматизированных систем управления технологическими процессами (АСУТП), возрастающих рисков компьютерных инцидентов, обусловленных развитием информационных технологий, неизменно актуальными являются вопросы повышения качества программного обеспечения (ПО) АСУТП. В настоящей статье на примере АСУТП организаций системы «Транснефть» представлена возможность использования методов статического анализа исходного кода ПО с целью обеспечения информационной безопасности АСУТП. Рассмотрены причины низкого качества ПО и подходы к его повышению. Проанализированы методы анализа исходного кода ПО (статический, динамический, интерактивный), сделан вывод о том, что наиболее перспективной является комбинация трех видов статического анализа: сигнатурного анализа, анализа потока управления, анализа потока данных. Указанная комбинация легла в основу методики выявления ошибок, потенциально опасных конструкций, логических бомб и неиспользуемых переменных в ПО АСУТП, разработанной в рамках научно-исследовательской работы «Создание системы анализа исходного кода программного обеспечения автоматизированных систем управления технологическими процессами». Основным достоинством созданной методики является ее инвариантность по отношению к языкам программирования и разновидностям дефектов. При этом общий алгоритм поиска дефектов остается неизменным: меняются только сигнатуры, правила выявления.

Ключевые слова: автоматизированная система управления технологическими процессами, информационная безопасность, программное обеспечение, прикладное программное обеспечение, статический анализ, исходный код.

Для цитирования:
Применение методов статического анализа исходного кода для обеспечения безопасности АСУТП / А. В. Кныш [и др.] // Наука и технологии трубопроводного транспорта нефти и нефтепродуктов. 2021. Т. 11. № 3. С. 346–356.

Список литературы:↓