Evaluation of the influence of multiphase fluid parameters on the natural frequencies of above-ground field pipelines

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

The most common method for constructing field pipelines on permafrost  is above-ground installation on supports. The span between these supports must be determined  to avoid resonance frequencies caused by vortex excitation from wind loads. While many studies have aimed to determine natural frequencies, the impact of multiphase fluids has not been thoroughly explored.The purpose of the study is to determine how the parameters of multiphase fluids influence the natural frequencies of oscillations in above-ground field pipelines.As a leading method, we use solution of the differential equation of the mathematical model of transverse deformations of a rod under the influence of longitudinal forces.The study found that changes in natural frequencies resulting from changes in the parameters of the transported multiphase fluid remain within a manageable range. This assessment considers the fluid solely as an additional mass, both under no pressure conditions and at the maximum allowable pressure for which the pipeline was designed. Additionally, changes in water cut and gas factor affect the density of the overall flow, which, in turn, alters the mass of the transported fluid. This change in mass has a greater influence on natural frequencies than internal pressure.It is demonstrated that, when determining the placement of supports for above-ground field pipelines, it is essential to use the natural frequencies that account for the additional mass, considering both no-pressure and maximum-allowable-pressure conditions.

About the authors

D. A. Cherentsov

Industrial University of Tyumen

S. P. Pirogov

Industrial University of Tyumen; State Agrarian University of the Northern Trans-Urals

Email: pirogovsp@tyuiu.ru

References

  1. СА 03-003-07. Расчеты на прочность и вибрацию стальных технологических трубопроводов : нормативные документы межотраслевого применения по вопросам промышленной безопасности и охраны недр : дата введения 2006-1127 / Российская ассоциация экспертных организаций техногенных объектов повышенной опасности. – Изд. официальное. – Москва : Стандартинформ, 2007. – 72 с. – Текст : непосредственный.
  2. СТАРТ-ПРОФ (версия R 4.87). – Текст : электронный // НТП Трубопровод : сайт. – URL: https://www.truboprovod.ru/software/start
  3. Черенцов, Д. А. Определение частот свободных колебаний надземных участков трубопроводов, транспортирующих несжимаемую жидкость / Д. А. Черенцов, С. П. Пирогов. – doi: 10.31660/0445-0108-2023-3-84-94. – Текст : непосредственный // Известия высших учебных заведений. Нефть и газ. – 2023. – № 3 (159). – С. 84–94.
  4. Феодосьев, В. И. О колебаниях и устойчивости трубы при протекании через нее жидкости / В. И. Феодосьев. – Текст : непосредственный // Инженерный сборник. – Москва : Изд-во АН СССР. – 1951. – Т.10 – С. 169–170.
  5. Ефимов, А. А. Свободные колебания подводных нефтепроводов / А. А. Ефимов. – Текст : непосредственный // Известия высших учебных заведений. Нефть и газ. – 2008. – № 1 (67). – С. 49–55.
  6. Ильин, В. П. Исследование свободных колебаний кривой трубы с потоком жидкости / В. П. Ильин, В. Г. Соколов. – Текст : непосредственный // Успехи строительной механики и теории сооружений : сборник научных статей : к 75-летию со дня рождения В. В. Петрова / Российская академия архитектуры и строительных наук, Саратовский государственный технический университет. – Саратов : СГТУ, 2010. – С. 88–93.
  7. Соколов, В. Г. Уравнения движения криволинейного участка трубопровода с потоком жидкости / В. Г. Соколов, А. В. Березнев // Известия высших учебных заведений. Нефть и газ. – Текст : непосредственный. – 2004. – № 6. – С. 76–80.
  8. Соколов, В. Г. Решение задачи о свободных колебаниях криволинейных участков трубопроводов с протекающей жидкостью / В. Г. Соколов, А. В. Березнёв. – Текст : непосредственный // Известия высших учебных заведений. Нефть и газ. – 2005. – № 1(49). – С. 80–84.
  9. Зарипов, Д. М. Нелинейные колебания трубопровода под действием внутреннего ударного давления жидкости / Д. М. Зарипов. – Текст : непосредственный // Труды Института механики Уфимского научного центра РАН. – Уфа : Гилем, 2016. – Вып. 11. – С. 136–140.
  10. Миронов, М. А. Вынужденные изгибные колебания трубы с потоком жидкости / М. А. Миронов, П. А. Пятаков, А. А. Андреев. – Текст : непосредственный // Акустический журнал. – 2010. – Т. 56, № 5. – С. 684–692.
  11. Шакирьянов, М. М. Пространственные хаотические колебания трубопровода в сплошной среде под действием переменного внутреннего давления / М. М. Шакирьянов. – Текст : непосредственный // Известия Уфимского научного центра РАН. – 2016. – № 4. – С. 35–47.
  12. Пространственные непериодические колебания трубопровода под действием переменного внутреннего давления / Р. Ф. Ганиев, М. А. Ильгамов, А. Г. Хакимов, М. М. Шакирьянов. – Текст : непосредственный // Проблемы машиностроения и надежности машин. – 2017. – № 2. – С. 3–12.
  13. Черенцов, Д. А. Mатематическая модель манометрической пружины в вязкой среде / Д. А. Черенцов, С. П. Пирогов, С. М. Дорофеев. – Текст : непосредственный // Вестник Тюменского государственного университета. Физикоматематическое моделирование. Нефть, газ, энергетика. – 2014. – № 7. – С. 234–241.
  14. Чуба, А. Ю. Определение собственных частот колебаний изогнутых труб некругового поперечного сечения / А. Ю. Чуба, Н. И. Смолин, С. П. Пирогов. – Текст : непосредственный // Известия высших учебных заведений. Нефть и газ. – 2007. – № 1 (61). – С. 77–82.
  15. Пирогов, С. П. Уравнения математической физики в задачах трубопроводного транспорта нефти и газа : учебное пособие / С. П. Пирогов, Д. А. Черенцов, К. С. Воронин ; Министерство науки и высшего образования Российской Федерации, Тюменский индустриальный университет. – Тюмень : ТИУ, 2019. – 96 с. – Текст : непосредственный.
  16. Брилл, Дж. П. Многофазный поток в скважинах / Дж. П. Брилл, Х. Мукерджи ; перевод с английского Ю. В. Русских ; под редакцией М. Н. Кравченко. – Ижевск : Институт компьютерных исследований, 2006. – 384 с. – (Библиотека нефтяного инжиниринга). – Перевод изд.: Multiphase flow in wells / James P. Brill, Hemanta Mukherjee. Richardson, 1999. – Текст : непосредственный.
  17. Рабинович, Е. З. Гидравлика : учебник / Е. З. Рабинович. – Москва : Недра. – 1974. – 296 с. – Текст : непосредственный.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).