tumnigИзвестия высших учебных заведений. Нефть и газOil and Gas Studies0445-01083033-8174Industrial University of Tyumen10.31660/0445-0108-2021-2-89-103tumnig-929Research ArticleПРОЕКТИРОВАНИЕ, СООРУЖЕНИЕ И ЭКСПЛУАТАЦИЯ СИСТЕМ ТРУБОПРОВОДНОГО ТРАНСПОРТАDESIGNING, CONSTRUCTION AND OPERATION OF PIPELINE TRANSPORT SYSTEMИмитационное моделирование нестационарных теплофизических процессов при мониторинге надежности магистральных нефтепроводов АрктикиSimulation modeling of non-stationary thermophysical processes when monitoring the reliability of main oil pipelines in the ArcticГоликВ. В.GolikV. V.

Голик Василий Викторович, старший преподаватель кафедры транспорта углеводородных ресурсов

Тюмень

Vasily V. Golik, Senior Lecturer at the Department of Transportation of Hydrocarbon Resources

Tyumen

darkpaint@mail.ruЗеменковЮ. Д.ZemenkovYu. D.

Земенков Юрий Дмитриевич, д. т. н., профессор, заведующий кафедрой транспорта углеводородных ресурсов

Тюмень

Yuri D. Zemenkov, Doctor of Engineering, Professor, Head of the Department of Transportation of Hydrocarbon Resources

Tyumen

ЗеменковаМ. Ю.ZemenkovaM. Yu.

Земенкова Мария Юрьевна, к. т. н., доцент кафедры транспорта углеводородных ресурсов

Тюмень

Maria Yu. Zemenkova, Candidate of Engineering, Associate Professor at the Department of Transportation of Hydrocarbon Resources

Tyumen

ЧижевскаяЕ. Л.ChizhevskayaE. L.

Чижевская Елена Леонидовна, к. э. н., доцент кафедры транспорта углеводородных ресурсов

г. Тюмень

Elena L. Chizhevskaya, Candidate of Economics, Associate Professor at the Department of Transportation of Hydrocarbon Resources

Tyumen

ВоронинК. С.VoroninK. S.

Воронин Константин Сергеевич, к. т. н., доцент кафедры транспорта углеводородных ресурсов

Тюмень

Konstantin S. Voronin, Candidate of Engineering, Associate Professor at the Department of Transportation of Hydrocarbon Resources

Tyumen

Тюменский индустриальный университетРоссияIndustrial University of TyumenRussian Federation2021110620210289103Copyright © Голик В.В., Земенков Ю.Д., Земенкова М.Ю., Чижевская Е.Л., Воронин К.С., 20212021Голик В.В., Земенков Ю.Д., Земенкова М.Ю., Чижевская Е.Л., Воронин К.С.Golik V.V., Zemenkov Y.D., Zemenkova M.Y., Chizhevskaya E.L., Voronin K.S.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://tumnig.tyuiu.ru/jour/article/view/929

Современные условия постоянно развивающегося рынка углеводородов, а также освоение новых северных территорий для большей добычи диктуют необходимость применения современных комплексов для расчета проектируемых трубопроводных систем, а также для прогнозирования их поведения на промежуток времени более десяти лет. Это позволит избежать аварий и экологических катастроф, участившихся в последние годы в связи с износом существующего оборудования. В работе представлен метод мониторинга основных параметров надежности пролегающих подземно нефтепроводов с учетом изменения грунтовых оснований преимущественно в Арктической зоне РФ. Рассматривается участок нефтепровода в качестве объекта мониторинга теплотехнических процессов и влияния их на надежность системы. Описаны основные результаты расчетов участка нефтепровода, смоделированы изменения грунтовых оснований. В качестве примера для повышения надежностных характеристик для расчетов использовалась многослойная труба с пенополиуретановой изоляцией и обетонированием, которая показала наилучшие показатели по итогу моделирования в сравнении с проектной трубой.

The use of modern complexes for calculating the designed pipeline systems and for predicting their behavior for a period of more than ten years is necessary in modern conditions of the constantly developing hydrocarbon market and the development of new northern territories for greater oil production. It will allow avoiding accidents and environmental disasters that have become more frequent in recent years due to the deterioration of existing equipment. The article presents a method for monitoring the main reliability parameters of underground oil pipelines, taking into account changes in soil foundations, mainly in the Arctic zone of the Russian Federation. An oil pipeline section is considered as an object for monitoring of heat engineering processes and their influence on the reliability of the system. We describe the main results of calculations of the oil pipeline section and simulate changes in soil foundations. We used a multilayer pipe with polyurethane foam insulation and coating for the calculations to improve the reliability characteristics. This pipe has showed the best results of modeling in comparison with the design pipe.

многолетнемерзлые грунтырастеплениемагистральный нефтепроводмеханическая безопасностьpermafrost soilsthawingmain oil pipelinemechanical safetyReferencesГолик, В. В. Мониторинг теплофизических параметров магистральных трубопроводов в сложных инженерно-геологических условиях арктической зоны РФ / В. В. Голик, Ю. Д. Земенков, А. А. Гладенко. – Текст : непосредственный // Техника и технология нефтехимического и нефтегазового производства. Материалы 10-й Международной научнотехнической конференции «Техника и технология нефтехимического и нефтегазового производства» (Омск, 26–29 февраля 2020 года). – Омск : Омский государственный технический университет, 2020. – С. 230–231.Golik, V. V., Zemenkov, Yu. D., & Gladenko, A. A. (2020). Monitoring teplofizicheskikh parametrov magistral'nykh trubopro-vodov v slozhnykh inzhenerno-geologicheskikh usloviyakh arkticheskoy zony RF. Tekhnika i tekhnologiya neftekhimicheskogo i neftegazovogo proizvodstva. Materialy 10-y Mezhdunarodnoy nauchno-tekhnicheskoy konferentsii "Tekhnika i tekhnologiya neftekhimicheskogo i neftegazovogo proizvodstva" (Omsk, February, 26-29). Omsk, Omsk State Technical University Publ., pp. 230-231. (In Russian).Математическое моделирование нестационарного температурного взаимодействия теплопроводов и сезоннопромерзающих грунтов / Б. В. Моисеев, Н. П. Кушакова, Н. В. Налобин [и др.]. – Текст : непосредственный // Композиционные строительные материалы : сборник научных трудов международной научно-практической конференции. – Пенза : ПензГАСА, 2002. – С. 261–264.Moiseev, B. V., Kushakova, N. P., Nalobin, N. V. Moiseev, B. V., Kushakova, N. P., & Nalobin, N. V. (2002). Mathematical modeling of non-stationary temperature interaction of heat pipelines and seasonally freezing soils. Composite building materials: Collection of scientific papers of the international scientific-practical conference. Penza, PenzGASA Publ., pp. 261-264. (In Russian).Mathematic simulation of the effect of a buried oil pipeline on permafrost soils / V. V. Golik, B. V. Moiseev, S. G. Gulkova, Yu. D. Zemenkov. – DOI 10.1088/1757-899X/445/1/012004. – Текст : непосредственный // International Conference Transport and Storage of Hydrocarbons, 29–31 August 2018 (Tyumen). IOP Conference Series : Materials Science and Engineering. – Vol. 445. – P. [1–5].Golik, V. V., Moiseev, B. V., Gulkova, S. G., & Zemenkov, Yu. D. (2018). Mathematic simulation of the effect of a buried oil pipeline on permafrost soils. International Conference Transport and Storage of Hydrocarbons, August, 29-31 (Tyumen). IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 445, pp. [1-5]. (In English). DOI: 10.1088/1757-899X/445/1/012004Системный анализ и мониторинг энерготехнологических комплексов. Методические указания по выполнению курсового проекта для студентов направления 21.04.01 Нефтегазовое дело программы «Надежность и безопасность объектов транспорта углеводородных ресурсов» всех форм обучения / Cост. М. Ю. Земенкова [и др.] ; Тюменский индустриальный университет. – Тюмень : ТИУ, 2019. – 40 с. – Текст : непосредственный.Zemenkova, M. Yu. (Comp.) (2019). Sistemnyy analiz i monitoring energotekhnologicheskikh kompleksov. Metodicheskie ukazaniya po vypolneniyu kursovogo proekta dlya studentov napravleniya 21.04.01 Neftegazovoe delo programmy "Nadezhnost' i bezopasnost' ob''ektov transporta uglevodorodnykh resursov" vsekh form obucheniya. Tyumen, Industrial University of Tyumen Publ., 40 p. (In Russian).Zemenkova, M. Yu. (2019). Neural network monitoring and predictive control of the reliability and safety of gas distribution networks using deep learning algorithms / M. Yu. Zemenkova. – DOI 10.1088/1757-899X/663/1/012006. – Текст : непосредственный // International Conference on Extraction, Transport, Storage and Processing of Hydrocarbons and Minerals, 19–20 August 2019 (Tyumen). IOP Conference Series : Materials Science and Engineering. – Vol. 663 (1). – P. [1–8].Zemenkova, M. Yu. (2019). Neural network monitoring and predictive control of the reliability and safety of gas distribution networks using deep learning algorithms. International Conference on Extraction, Transport, Storage and Processing of Hydrocarbons and Minerals, August, 19-20 (Tyumen). IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 663 (1), pp. [1–8]. (In English). DOI: 10.1088/1757-899X/663/1/012006Zemenkova, M. Y. Mathematic Modeling of Complex Hydraulic Machinery Systems When Evaluating Reliability Using Graph Theory / M. Y. Zemenkova, A. N. Shipovalov, Y. D. Zemenkov. – DOI 10.1088/1757-899X/127/1/012056. – Текст : непосредственный // International Scientific and Practical Conference on Urgent Problems of Modern Mechanical Engineering 17–18 December 2015 (Yurga). IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. – Vol. 127. – P. [1–9].Zemenkova, M. Y., Shipovalov, A. N., & Zemenkov, Y. D. (2015). Mathematic Modeling of Complex Hydraulic Machinery Systems When Evaluating Reliability Using Graph Theory. International Scientific and Practical Conference on Urgent Problems of Modern Mechanical Engineering December, 17-18 (Yurga). IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 127, pp. [1-9]. (In English). DOI: 10.1088/1757-899X/127/1/012056Энерготехнологические комплексы при проектировании и эксплуатации объектов транспорта и хранения углеводородного сырья : учебник для студентов / Ю. Д. Земенков, Б. В. Моисеев, Ю. В. Богатенков [и др.] ; под общей редакцией Б. В. Моисеева ; Министерство образования и науки Российской Федерации, Тюменский государственный нефтегазовый университет. – Тюмень : Вектор Бук, 2016. – 256 с. – Текст : непосредственный.Zemenkov, Yu. D., Moiseev, B. V., Bogatenkov, Yu. V., Nalobin, N. V., & Dudin, S. M. (2016). Energotekhnologicheskie kompleksy pri proektirovanii i ekspluatatsii ob''ektov transporta i khraneniya uglevodorodnogo syr'ya. Tyumen, Vektor Buk Publ., 256 р. (In Russian).Golik, V. V. Complex thermophysical modeling of processes in the foundation soil of oil pipelines in the Arctic and offshore conditions / V. V. Golik, Yu. D. Zemenkov, I. F. Shagbanov. – DOI 10.1088/1757-899X/952/1/012014. – Текст : непосредственный // International Conference on Extraction, Transport, Storage and Processing of Hydrocarbons & Materials (ETSaP 2020) 24–25 August 2020 (Tyumen). IOP Conference Series : Materials Science and Engineering. – Vol. 952. – P. [1–5].Golik, V. V., Zemenkov, Yu. D., & Shagbanov, I. F. (2020). Complex thermophysical modeling of processes in the foundation soil of oil pipelines in the Arctic and offshore conditions. International Conference on Extraction, Transport, Storage and Processing of Hydrocarbons & Materials (ETSaP 2020), August, 24-25 (Tyumen). IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 952, pp. [1-5]. (In English). DOI: 10.1088/1757-899X/952/1/012014Improving the Efficiency of Administrative Decision-Making when Monitoring Reliability and Safety of Oil and Gas Equipment / M. Zemenkova, V. Shalay, Y. Zemenkov, E. Kurushina. – DOI 10.1051/matecconf/20167307001. – Текст : непосредственный // MATEC Web of Conferences. – 2016. – Vol. 73. – P. [1–8].Zemenkova, M., Shalay, V., Zemenkov, Y., & Kurushina, E. (2016). Improving the Efficiency of Administrative Decision-Making when Monitoring Reliability and Safety of Oil and Gas Equipment. MATEC Web of Conferences, 73, pp. [1-8]. (In English). DOI: 10.1051/matecconf/20167307001Tabunschikov, Yu. A. Mathematical models of thermal conditions in buildings / Yu. A. Tabunschikov. − USA, CRC Press, 1993. − 220 p. − Текст : непосредственный.Tabunschikov, Yu. A. (1993). Mathematical models of thermal conditions in buildings. USA, CRC Press, 220 p. (In English).Innovative technologies as a means of the development of future engineers' professional mobility abroad / M. B. Balikaeva, E. L. Chizhevskaya, G. Ya. Grevtseva [et al.]. – DOI 10.1088/1757-899X/441/1/012007. – Текст : непосредственный // International Scientific and Practical Conference on Innovations in Engineering and Technology, 28–29 June 2018 (Veliky Novgorod). IOP Conference Series : Materials Science and Engineering. – Vol. 441. – Р. [1–5].Balikaeva, M. B., Chizhevskaya, E. L., Grevtseva, G. Ya., Kotlyarova, I. O., & Volkova, M. A. (2018). Innovative technologies as a means of the development of future engineers' professional mobility abroad. International Scientific and Practical Conference on Innovations in Engineering and Technology, June, 28-29 (Veliky Novgorod). IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 441, pp. [1-5]. (In English). DOI 10.1088/1757-899X/441/1/012007Голубин, С. И. Научно-методические основы прогноза взаимодействия подземных газопроводов с засоленными многолетнемерзлыми грунтами полуострова Ямал : специальность 25.00.08 «Инженерная геология, мерзлотоведение и грунтоведение» : автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук / Голубин Станислав Игоревич. – Москва, 2012. – 23 с. – Место защиты : Российский государственный геологоразведочный университет им. С. Орджоникидзе (РГГРУ). – Текст : непосредственный.Golubin, S. I. (2012). Nauchno-metodicheskie osnovy prognoza vzaimodeystviya podzemnykh gazoprovodov s zasolennymi mnogoletnemerzlymi gruntami poluostrova Yamal. Avtoref. diss. … kand. geol.-mineral. nauk. Moscow, 23 p. (In Russian).Губайдуллин, А. А. Приложения механики многофазных систем к разведке, добыче и транспорту нефти и газа / А. А. Губайдуллин. – Текст : непосредственный // Известия высших учебных заведений. Нефть и газ. – 1999. – № 2. – С. 49–61.Gubaydullin, A. A. (1999). Prilozheniya mekhaniki mnogofaznykh sistem k razvedke, dobyche i transportu nefti i gaza. Izvestiya vysshikh uchebnykh zavedeniy. Neft' i gaz, (2), pp. 49-61.Тепло- и массообмен. Теплотехнический эксперимент : справочник / Под общей редакцией В. А. Григорьева, В. М. Зорина. – Москва : Энергоиздат, 1982. – 512 с. – Текст : непосредственный.Grigor'ev, V. A., & Zorin, V. M. (Eds.) (1982). Teplo- i massoobmen. Teplotekhnicheskiy eksperiment : spravochnik. Moscow, Energoizdat Publ., 512 p. (In Russian).Mathematical modelling of the interaction of a multilayer pipeline with permafrosts in RF Arctic zone / V. V. Golik, B. V. Moiseev, A. A. Gladenko [et al.]. – Текст : электронный // AIP Conference Proceedings 28 August 2019. – Vol. 2141, Issue 1. – URL: https://doi.org/10.1063/1.5122161.Golik, V. V., Moiseev, B. V., Gladenko, A. A., Zemenkov, Yu. D., & Trifonova, E. N. (2019). Mathematical modelling of the interaction of a multilayer pipeline with permafrosts in RF Arctic zone. AIP Conference Proceedings, August, 28, 2141(1). (In English). Available at: https://doi.org/10.1063/1.5122161Mathematic simulation of the effect of a buried oil pipeline on permafrost soils / V. V. Golik, B. V. Moiseev, S. G. Gulkova, Yu. D. Zemenkov. – DOI 10.1088/1757-899X/445/1/012004. – Текст : непосредственный // International Conference Transport and Storage of Hydrocarbons, 29–31 August 2018 (Tyumen). IOP Conference Series : Materials Science and Engineering. – Vol. 445. – Р. [1–5].Golik, V. V., Moiseev, B. V., Gulkova, S. G., & Zemenkov, Yu. D. (2018). Mathematic simulation of the effect of a buried oil pipeline on permafrost soils. International Conference Transport and Storage of Hydrocarbons, August, 29-31 (Tyumen). IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 445, рр. [1-5]. (In English). DOI: 10.1088/1757-899X/445/1/012004Thermal impact of buried reservoirs with industrial waste of the fuel and energy complex on frozen soils / M. Yu. Zemenkova, P. Yu. Mikhailov, A. B. Shabarov, U. Yu. Shastunova. – DOI 10.1088/1757-899X/952/1/012008. – Текст : непосредственный // International Conference on Extraction, Transport, Storage and Processing of Hydrocarbons & Materials, 24–25 August 2020 (Tyumen). IOP Conference Series : Materials Science and Engineering. – Vol. 952 (1) – Р. [1–8].Zemenkova, M. Yu., Mikhailov, P. Yu., Shabarov, A. B., & Shastunova, U. Yu. (2020). Thermal impact of buried reservoirs with industrial waste of the fuel and energy complex on frozen soils. International Conference on Extraction, Transport, Storage and Processing of Hydrocarbons & Materials, 24-25 August 2020 (Tyumen). IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 952 (1), рр. [18]. (In English). DOI 10.1088/1757-899X/952/1/012008Аспекты надежности и диагностики нефтегазовых объектов : монография / Б. В. Моисеев, Ю. Д. Земенков, М. Н. Чекардовский [и др.] ; под общей редакцией Ю. Д. Земенкова ; Министерство науки и высшего образования Российской Федерации, Тюменский индустриальный университет. – Тюмень : ТИУ, 2019. – 422 с. – Текст : непосредственный.Moiseev, B. V., Zemenkov, Yu. D., Chekardovskiy, M. N., Chekardovskiy, S. M., Zemenkova, M. Yu., Razboynikov A. A.,… Fedorova, O. B. (2019). Aspekty nadezhnosti i diagnostiki neftegazovykh ob''ektov. Tyumen, Industrial University of Tyumen Publ., 422 p. (In Russian).Yakupov, A. U. Temperature condition of a stopped underground oil pipeline / A. U. Yakupov, K. S. Voronin, D. A. Cherentsov. – DOI 10.1088/1757-899X/663/1/012013. – Текст : непосредственный // International Conference on Extraction, Transport, Storage and Processing of Hydrocarbons and Minerals 19–20 August 2019 (Tyumen). IOP Conference Series : Materials Science and Engineering . – Vol. 663. – Р. [1–6].Yakupov, A. U., Voronin, K. S., & Cherentsov, D. A. (2019). Temperature condition of a stopped underground oil pipeline. International Conference on Extraction, Transport, Storage and Processing of Hydrocarbons and Minerals, August, 19-20 (Tyumen). IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 663, pp. [1-6]. (In English). DOI: 10.1088/1757-899X/663/1/012013

The authors declare that there are no conflicts of interest present.