Numerical simulation of the stress-strain state of pipelines ballasted with weighting materials in a swamp

Мұқаба

Дәйексөз келтіру

Толық мәтін

Аннотация

Relevance. The surfaced section of a gas pipeline, ballasted with weights, in a swamp qualifies as «damaged» and must be decommissioned.

Aim. To establish the effect of the weight of weighting agents on a gas pipeline ascent in a swamp. The weight depends on the concentration of moles soluble in water, changes in the values of the physico-mechanical characteristics of the soil due to its watering, and the parameters of the gas pipeline operation.

Objects. Sections of a gas pipeline, ballasted with weights, in a swamp in a watered area.

Methods. Modeling the stress-strain state of a gas pipeline, ballasted with weighting agents, in a swamp by a one-dimensional rod system consisting of rods and their coupling nodes; integration by the Godunov orthogonal run method of a normal system of nonlinear ordinary differential equations describing the stress-strain state of the rods and compiling a solution of systems of algebraic equilibrium equations in the coupling nodes, taking into account the impact of weighting agents on stress-strain state.

Results. The paper introduces the brief information on the surfacing of gas pipelines with weights installed on them. The authors have set and solved the problem of the stress-strain state of the section of the gas pipeline consisting of the middle underwater part, ballasted with reinforced concrete weights, and the extreme flooded underground parts. The analysis of the stress-strain state of the gas pipeline established the following main reasons for its ascent: uneven unequal sedimentation of the base soil on the extreme parts, in which the pipe remains in a trench filled with soil; reducing the weight of weighting agents in water due to an increase in the specific gravity of water due to the growth of concentration of moles dissolved in water. The authors found the critical values of the operating parameters, at which the bulging of the pipe with an upward deflection arrow begins, preceding the ascent of the gas pipeline.

Авторлар туралы

Rail Zaripov

Ufa Federal Research Center of the Russian Academy of Sciences

Хат алмасуға жауапты Автор.
Email: rail.zaripov@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-3081-2136

Dr. Sc., Leading Researcher, P.P. Mavlyutov Institute of Mechanics

Ресей, 69, Oktyabrya avenue, Ufa, 450054

Radik Masalimov

Ufa State Petroleum Technical University

Email: masalimovrb@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-9500-8157

Cand. Sc., Associate Professor

Ресей, 1, Kosmonavtov street, Ufa, 450064

Әдебиет тізімі

  1. Dimov L.A., Bogushevskaya E.M. Main pipelines in swamps and flooded areas. Moscow, Gornaya Kniga Publ. House, Moscow State Mining University, 2010. 392 p. (In Russ).
  2. Bykov L.I., Mustafin F.M., Rafikov S.K., Nechval A.M., Lavrentiev A.E. Typical calculations in the design, construction and repair of gas and oil pipelines. St. Petersburg, Nedra Publ., 2011. 748 p. (In Russ).
  3. Sharygin V.M., Yakovlev A.Ya. Laying and ballasting of gas pipelines in difficult conditions. Moscow, Tsentralitneftegaz Publ., 2009. 228 p. (In Russ).
  4. Vasiliev G.G., Goryainov Yu.A., Saksagansky A.I. Advantages and disadvantages of modern approaches to ballasting underwater crossings. NGS, 2012, no. 1, pp. 30–37. (In Russ).
  5. Islamgaleeva L.F., Zaripov R.M. The influence of the degree of flooding of the soil of adjacent underground areas on the stress-strain state of an underwater gas pipeline. Electronic scientific journal Oil and gas business, 2011, no. 6, pp. 116–129. (In Russ).
  6. An E.V., Rashidov T.R. Seismodynamics of underground pipelines interacting with water-saturated finely dispersed soil. Proceedings of the Russian Academy of Sciences. Solid state mechanics, 2015, no. 3, pp. 89–104. (In Russ).
  7. Kozhaeva K.V. Zhdanov R.R., Azmetov H.A. Investigation of the effect of longitudinal force on the intensity of ballasting of an underwater pipeline. Problems of collecting, preparing and transporting oil and petroleum products, 2022, no. 1 (335), pp. 66–77. (In Russ).
  8. Lapteva T.I., Mansurov M.N., Shabarchina M.V., Kopaeva L.A. Offshore pipelines in the transit zone of the Arctic shelf. Ensuring efficiency. Oil&Gas Journal Russia, 2018, no. 9, pp. 78–84. (In Russ).
  9. Shestov A.S., Marchenko A.V., Ogorodov S.A. Mathematical modeling of the impact of ice formations on the bottom of the Baydaratskaya bay of the Kara Sea. Proceedings of the Central Research Institute named after Academician A.N. Krylov, 2011, Iss. 5, no. 63 (347), pp. 105–118. (In Russ).
  10. Zaripov R.M., Masalimov R.B. Numerical modeling of the stress-strain state of an underwater marine gas pipeline taking into account soil liquefaction and operation parameters. Izvestiya Rossiyskoy akademii nauk. Solid state mechanics, 2023, no. 4, pp. 152–166. (In Russ).
  11. Zaripov R.M., Masalimov R.B. Using compensators in an underwater section of an offshore gas pipeline to prevent it from surfacing. Bulletin of the Tomsk Polytechnic University. Geo Assets Engineering, 2023, vol. 334, no. 2, pp. 196–205. (In Russ).
  12. Zaripov R.M., Bahtizin R.N., Masalimov R.B. Investigation of the influence of changes in ground conditions and operating parameters of an underwater section of an offshore oil pipeline on its possible ascent. Oil industry, 2023, no. 6, pp. 83–87. (In Russ).
  13. Shammazov A.M., Zaripov R.M., Chichelov V.A., Korobkov G.E. Calculation and ensuring the strength of pipelines in difficult engineering and geological conditions. Vol. 2. Assessment and ensuring the strength of pipelines. Moscow, Inter Publ. House, 2006. 564 p. (In Russ).
  14. Bi K., Hao H. Using pipe-in-pipe systems for subsea pipeline vibration control. Engineering Structures, 2016, vol. 109, pp. 75–84. doi: 10.1016/j.engstruct.2015.11.018.
  15. Davaripour F., Quinton B.W.T., Pike K. Effect of damage progression on the plastic capacity of a subsea pipeline. Ocean Engineering, 2021, vol. 234. doi: 10.1016/j.oceaneng.2021.109118.
  16. Palmer A.C., King R.A. Subsea pipeline engineering. Oklahoma, PWC, 2004. 570 p.
  17. 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 Engineering, 2015, vol. 108, pp. 21–32. doi: 10.1016/j.oceaneng.2015.07.049.
  18. Cheng A., Chen N.-Z. Corrosion fatigue crack growth modelling for subsea pipeline steels. Ocean Engineering, 2017, vol. 142, pp. 10–19. doi: 10.1016/j.oceaneng.2017.06.057.
  19. Wang Z., Tang Y. Study on symmetric buckling mode triggered by dual distributed buoyancy sections for subsea pipelines. Ocean Engineering, 2020, vol. 216. doi: 10.1016/j.oceaneng.2020.108019.
  20. Chen Y., Dong S. Buckling analysis of subsea pipeline with idealized corrosion defects using homotopy analysis method. Ocean Engineering, 2021, vol. 234. doi: 10.1016/j.oceaneng.2021.108865.
  21. Peek R., Yun H. Flotation to trigger lateral buckles in pipelines on a flat seabed. Journal of Engineering Mechanics, 2007, vol. 4, pp. 442–451. doi: 10.1061/(ASCE)0733-9399(2007)133:4(442) .
  22. Zhao E., Qu K., Mu L., Kraatz S., Shi B. Numerical study on the hydrodynamic characteristics of submarine pipelines under the impact of real-world tsunami-like waves. Water, 2019, vol. 11, no. 2 (221).
  23. Huang B., Liu J., Lin P., Ling D. Uplifting behavior of shallow buried pipe in liquefiable soil by dynamic centrifuge test. Hindawi publishing corporation scientific world journal, 2014. doi: 10.1155/2014/838546.
  24. ASME B31.8-2007. Gas transmission and distribution piping systems. USA, The American society of mechanical engineers, 2007. 201 p.
  25. DNV RP E305. On-Bottom stability of submarine pipelines. Nigeria, Veritas offshore technology and services, 1988. 50 p.
  26. SNiP 2.05.06-85*. Main pipelines. Moscow, FSUE TSPP Publ., 2005. 60 p. (In Russ).
  27. Einbinder A.B., Kamerstein A.G. Calculation of main pipelines for strength and stability. Reference manual. Moscow, Nedra Publ., 1982. 341 p. (In Russ).
  28. Korobkov G.E., Zaripov R.M., Shammazov I.A. Numerical modeling of the stress-strain state and stability of pipelines and reservoirs in complicated operating conditions. St. Petersburg, Nedra Publ. house, 2009. 409 p. (In Russ).
  29. Myachenkov V.I., Maltsev V.P. Methods and algorithms for calculating spatial structures on an EU computer. Moscow, Mashinostroenie Publ., 1984. 280 p. (In Russ).
  30. Ilgamov M.A. A model of the ascent of an underwater pipeline. Physics. Technical sciences. DAN, 2022, vol. 504, pp. 12–16. (In Russ).
  31. SP 22.13330.2016 updated version of SNiP 2.02.01-83* "Foundations of buildings and structures". Moscow, Standartinform Publ., 2016. 220 p. (In Russ).

Қосымша файлдар

Қосымша файлдар
Әрекет
1. JATS XML
Жүктеу


Creative Commons License
Бұл мақала лицензия бойынша қолжетімді Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».