ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ ПОДВОДНОГО МОРСКОГО ГАЗОПРОВОДА С УЧЕТОМ РАЗЖИЖЕНИЯ ГРУНТА И ПАРАМЕТРОВ ЭКСПЛУАТАЦИИ

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Представленная краткая информация о неожиданном всплытии двух ниток на подводном переходе через Байдарацкую губу на Ямале свидетельствует о том, что при разработке проектов не были проведены полные исследования, посвященные вопросам обеспечения прочности и устойчивости и сохранения в проектном положении газопроводов. Для выявления одной из основных причин всплытия поставлена и решена задача о напряженно-деформированном состоянии подводного участка морского газопровода с учетом частичного и полного обводнения грунта в отдельных подземных частях. Рассматриваемый подводный участок подводного газопровода в расчетной схеме условно делится на три части. В его средней части находится размытая оголенная часть, которая образуется вследствие разжижения и размыва грунта. К ней слева и справа примыкают подземные части. За математическую модель рассчитываемого участка газопровода принимается одномерная стержневая система в упругой среде, состоящая из криволинейных и прямолинейных трехслойных стержней трубчатого сечения и их узлов сопряжения. Напряженно-деформированное состояние стержневого элемента описывается системой дифференциальных уравнений, которая состоит из геометрических и физических нелинейных соотношений, нелинейных дифференциальных уравнений равновесия. Решение поставленной задачи осуществляется методом конечных элементов в перемещениях. Численным экспериментом найдены критические значения параметров эксплуатации и формы изгиба газопровода, предшествующие его всплытию для разных длин размытой оголенной части, изменения состояния грунта в подземных частях и различных значений параметров эксплуатации газопровода.

About the authors

Р. Зарипов

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

Author for correspondence.
Email: rail.zaripov@gmail.com
Россия, Уфа

Р. Масалимов

Уфимский государственный нефтяной технический университет

Author for correspondence.
Email: masalimovrb@mail.ru
Россия, Уфа

References

  1. Лаптева Т.И., Мансуров М.Н. Разработка методов, обеспечивающих работоспособность морских газопроводов в условиях арктического шельфа // Надежность и безопасность эксплуатации линейной части магистральных газонефтепроводов: Сборник научных трудов экспертно-инжиниринговой компании “ЭКСИКОМ” № 1. М.: РГУ нефти и газа, 2018. С. 27–30.
  2. Лаптева Т.И. Повышение безопасной эксплуатации морских трубопроводов в сложных инженерно-геологических условиях арктического шельфа // Нефть. Газ. Новации. 2018. № 5. С. 63–65.
  3. 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
  4. Лаптева Т.И., Мансуров М.Н., Шабарчина М.В., Копаева Л.А. Морские трубопроводы в транзитной зоне арктического шельфа. Обеспечение // Oil & Gas J. Russ. 2018. № 9. С. 78–84.
  5. Лаптева Т.И. Разработка методов обеспечения работоспособности морских нефтегазопроводов в сложных инженерно-геологических условиях арктического шельфа: Автореф. дис. … д-ра техн. наук. Москва: ООО Газпром ВНИИГАЗ, 2019. 47 с.
  6. Bi K., Hao H. Using pipe-in-pipe systems for subsea pipeline vibration control // Eng. Struct. 2016. V. 109. P. 75–84. https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2015.11.018
  7. Davaripour F., Quinton B.W.T., Pike K. Effect of damage progression on the plastic capacity of a subsea pipeline // Ocean Eng. 2021. V. 234. 109118. https://doi.org/10.1016/j.oceaneng.2021.109118
  8. Cheng A., Chen N.-Z. Corrosion fatigue crack growth modelling for subsea pipeline steels // Ocean Eng. 2017. V. 142. P. 10–19. https://doi.org/10.1016/j.oceaneng.2017.06.057
  9. Васильев Г.Г., Горяинов Ю.А., Саксаганский А.И. Достоинства и недостатки современных подходов к балластировке подводных переходов // НГС. 2012. № 1. С. 30–37.
  10. Правила классификации и построение морских подводных трубопроводов. НД № 020301-005. СПб.: Российский морской регистр судоходства, 2017. 171 с.
  11. Palmer A.C., King R.A. Subsea pipeline engineering. Oklahoma: PWC, 2004. 570 p.
  12. 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)
  13. Огородов С.А. Роль морских льдов в динамике рельефа береговой зоны. М.: МГУ, 2011. 173 с.
  14. Шестов А.С., Марченко А.В., Огородов С.А. Математическое моделирование воздействия ледяных образований на дно Байдарацкой губы Карского // Труды ЦНИИ им. Акад. А.Н. Крылова. 2011. Вып. 5. № 63 (347). С. 105–118.
  15. Ан Е.В., Рашидов Т.Р. Сейсмодинамика подземных трубопроводов, взаимодействующих с водонасыщенным мелкодисперсным грунтом // Изв. РАН МТТ. 2015. № 3. С. 89–104.
  16. 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 Eng. 2015. V. 108. P. 21–32. https://doi.org/10.1016/j.oceaneng.2015.07.049
  17. Bi K., Hao H. Using pipe-in-pipe systems for subsea pipeline vibration control // Eng. Struct. 2016. V. 109. P. 75–84. https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2015.11.018
  18. Исраилов М.Ш. Связанные сейсмические колебания трубопровода в бесконечной упругой среде // Изв. РАН МТТ. 2016. № 1. С. 57–66.
  19. Cheng A., Chen N.-Z. Corrosion fatigue crack growth modelling for subsea pipeline steels // Ocean Eng. 2017. V. 142. P. 10–19. https://doi.org/10.1016/j.oceaneng.2017.06.057
  20. Новиков А.И., Лаптева Т.И., Копаева Л.А., Бохан А. Морские трубопроводы в транзитной зоне. Методы защиты от ледово-экзарационных воздействий // Offshоre Rus. 2017. № 4 (18). С. 62–67.
  21. Ильгамов М.А. Динамика трубопровода при действии внутреннего ударного давления // Изв. РАН МТТ. 2017. № 6. С. 83–96.
  22. Акуленко Л.Д., Гавриков А.А., Нестеров С.В. Собственные колебания трубопровода на упругом основании, транспортирующего жидкость // Изв. РАН МТТ. 2018. № 1. С. 123–133.
  23. Зарипов Р.Ф., Коробков Г.Е. Защита арктических трубопроводов // Деловой журнал Neftegaz.RU. 2018. № 12 (84). С. 28–33. ID: 36467795.
  24. Шакирьянов М.М. Пространственные нелинейные колебания трубопровода при действии внутреннего ударного давления // Изв. РАН. МТТ. 2019. № 6. С. 76–84. https://doi.org/10.1134/S0572329919060114
  25. Wang Z., Tang Y. Study on symmetric buckling mode triggered by dual distributed buoyancy sections for subsea pipelines // Ocean Eng. 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 Eng. 2021. V. 234. P. 108865. https://doi.org/10.1016/j.oceaneng.2021.108865
  27. Ильгамов М.А. Модель всплытия подводного трубопровода // ДАН. Физика. Тех. науки. 2022. Т. 504. С. 12–16. https://doi.org/10.31857/S2686740021010053
  28. Болотин В.В., Новичков Ю.Н. Механика многослойных конструкций. М.: Машиностроение, 1980. 376 с.
  29. Шаммазов А.М., Зарипов Р.М., Чичелов В.А., Коробков Г. Е. Расчет и обеспечение прочности трубопроводов в сложных инженерно-геологических условиях. Численное моделирование напряженно-деформированного состояния и устойчивости. Т. 1. М.: Изд-во Интер, 2005. 706 с. ISBN: 5-98761-006-0.
  30. 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. ISBN 978-5-94089-129-2.
  31. Шаммазов А.М., Зарипов Р.М., Чичелов В.А. и др. Расчет и обеспечение прочности трубопроводов в сложных инженерно-геологических условиях. Т. 2. Оценка и обеспечение прочности трубопроводов. М.: Изд-во “Интер”, 2006. 564 с.
  32. Айнбиндер А.Б. Камерштейн А.Г. Расчет магистральных трубопроводов на прочность и устойчивость. Справочное пособие. М.: Недра, 1982. 341 с.
  33. Светлицкий В.А. Механика трубопроводов и шлангов. М.: Машиностроение, 1982. 280 с.
  34. Мяченков В.И., Мальцев В.П. Методы и алгоритмы расчета пространственных конструкций на ЭВМ ЕС. М.: Машиностроение, 1984. 280 с.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2.

Download (524KB)
Indexing metadata
3.

Download (68KB)
Indexing metadata
4.

Download (669KB)
Indexing metadata
5.

Download (709KB)
Indexing metadata
6.

Download (673KB)
Indexing metadata
7.

Download (519KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2023 Р.М. Зарипов, Р.Б. Масалимов