Ключевые слова

2411-3336

2541-9404

Записки Горного института

Journal of Mining Institute

Санкт-Петербургский горный университет императрицы Екатерины ΙΙ

Empress Catherine II Saint Petersburg Mining University

10.31897/PMI.2022.64

pmi-15857

https://pmi.spmi.ru/pmi/article/view/15857

Геотехнология и инженерная геология

Geotechnical Engineering and Engineering Geology

Improving the method for assessment of bending stresses in the wall of an underground pipeline

Совершенствование метода оценки изгибных напряжений в стенке подземного трубопровода

Aginey

Ruslan V.

Агиней

Р. В.

Aginey

Ruslan V.

Rector@ugtu.net

0000-0002-5982-8983

Ухтинский государственный технический университет (Россия) Ukhta State Technical University (Russia)

Firstov

Alexei A.

Фирстов

А. А.

Firstov

Alexei A.

alekseyfirstov25@gmail.com

0000-0002-3979-9898

Санкт-Петербургский горный университет (Россия) Saint Petersburg Mining University (Russia)

07 11 2022

2022

257 744 754 18 05 2022 21 07 2022 10 11 2022

2022

Р. В. Агиней, А. А. Фирстов

Ruslan V. Aginey, Alexei A. Firstov

Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International (CC BY 4.0)

This article is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License (CC BY 4.0)

https://pmi.spmi.ru/pmi/article/view/15857

Приведены краткие сведения о современных методах определения изгибных напряжений протяженных участков подземных магистральных трубопроводов без доступа к образующей трубопровода. Обоснована необходимость модернизации методов, основанных на определении конфигурации оси трубопровода с поверхности грунта с последующим расчетом по полученным данным изгибных напряжений. Предложена математическая модель, позволяющая при планировании исследования рассчитать оптимальные параметры съемки оси трубопровода с поверхности грунта для трубопровода произвольной конфигурации и глубины залегания. Проведены стендовые испытания трассоискателя БИТА-1 для определения погрешности в измерении глубины залегания оси трубопровода. Доказано, что отклонения показаний трассоискателя относительно истинных значений в узких интервалах глубин залегания подчиняются нормальному распределению и не меняют свой знак. Представлены доверительные интервалы погрешности в определении глубины залегания оси трубопровода для прибора БИТА-1.

Brief information about modern methods for determining the bending stresses of the extended sections of underground main pipelines without access to the pipeline generatrix is given. The necessity of modernizing methods based on determining the configuration of the pipeline axis from the soil surface with subsequent calculation of bending stresses based on the obtained data is substantiated. A mathematical model that allows to calculate the optimal parameters for surveying the axis of the pipeline from the soil surface for a pipeline of arbitrary configuration and depth, when planning a study, is proposed. Bench tests of the BITA-1 pipeline finder were carried out to determine the error in measuring the depth of the pipeline axis. It is proved that the deviations of the pipeline finder data relative to the true values in narrow depth intervals follow a normal distribution and do not change their sign. The confidence intervals of the error in determining the depth of the pipeline axis for the BITA-1 device are presented.

Ключевые слова изгибные напряжения напряженно-деформированное состояние магистральный трубопровод трассоискатель

Keywords bending stresses stress-strain state main pipeline pipeline finder

Litvinenko V. The Role of Hydrocarbons in the Global Energy Agenda: The Focus on Liquefied Natural Gas // Resources. 2020. Vol. 9. Iss. 5. № 59. DOI: 10.3390/resources9050059

Litvinenko V. The Role of Hydrocarbons in the Global Energy Agenda: The Focus on Liquefied Natural Gas. Resources. 2020. Vol. 9. Iss. 5. N 59. DOI: 10.3390/resources9050059

Литвиненко В.С., Цветков П.С., Двойников М.В., Буслаев Г.В. Барьеры реализации водородных инициатив вконтексте устойчивого развития глобальной энергетики // Записки Горного института. 2020. Т. 244. C. 428-438. DOI: 10.31897/PMI.2020.4.5

Litvinenko V.S., Tsvetkov P.S., Dvoynikov M.V., Buslaev G.V. Barriers to implementation of hydrogen initiatives in the context of global energy sustainable development. Journal of Mining Institute. 2020. Vol. 244, p. 428-438. DOI: 10.31897/PMI.2020.4.5

Двойников М.В., Будовская М.Е. Разработка углеводородной системы заканчивания скважин с низкими забойными температурами для условий нефтегазовых месторождений Восточной Сибири // Записки Горного института. 2022. Т. 253. С. 12-22. DOI: 10.31897/PMI.2022.4

Dvoynikov M.V., Budovskaya M.E. Development of a hydrocarbon completion system for wells with low bottomhole temperatures for conditions of oil and gas fields in Eastern Siberia. Journal of Mining Institute. 2022. Vol. 253, p. 12-22. DOI: 10.31897/PMI.2022.4

Fetisov V.G., Tcvetkov P.S., Müller J.M. Tariff Approach to Regulation of the European Gas Transportation System: Case of Nord Stream // Energy Reports. 2021. Vol. 7. № 6. P. 413-425. DOI: 10.1016/j.egyr.2021.08.023

Fetisov V.G., Tcvetkov P.S., Müller J.M. Tariff Approach to Regulation of the European Gas Transportation System: Case of Nord Stream. Energy Reports. 2021. Vol. 7. N 6, p. 413-425. DOI: 10.1016/j.egyr.2021.08.023

Zhengbing Li, Yongtu Liang, Weilong Ni et al. Pipesharing: economic-environmental benefits from transporting biofuels through multiproduct pipelines // Applied Energy. 2022. Vol. 311. № 18684. DOI: 10.1016/j.apenergy.2022.118684

Zhengbing Li, Yongtu Liang, Weilong Ni et al. Pipesharing: economic-environmental benefits from transporting biofuels through multiproduct pipelines. Applied Energy. 2022. Vol. 311. N 18684. DOI: 10.1016/j.apenergy.2022.118684

Biezma M.V., Andrés M.A., Agudo D., Briz E. Most fatal oil & gas pipeline accidents through history: A lessons learned approach // Engineering Failure Analysis. 2020. Vol. 110. № 104446. DOI: 10.1016/j.engfailanal.2020.104446

Biezma M.V., Andrés M.A., Agudo D., Briz E. Most fatal oil & gas pipeline accidents through history: A lessons learned approach. Engineering Failure Analysis. 2020. Vol. 110. N 104446. DOI: 10.1016/j.engfailanal.2020.104446

Guoyun Shi, Weichao Yu, Kun Wang et al. Time-dependent economic risk analysis of the natural gas transmission pipeline system // Process Safety and Environmental Protection. 2021. Vol. 146. P.432-440. DOI: 10.1016/j.psep.2020.09.006

Guoyun Shi, Weichao Yu, Kun Wang et al. Time-dependent economic risk analysis of the natural gas transmission pipeline system. Process Safety and Environmental Protection. 2021. Vol. 146, p. 432-440. DOI: 10.1016/j.psep.2020.09.006

Исламов Р.Р., Фриндлянд Я.М., Агиней Р.В. Ретроспективный анализ причин отказов на магистральных нефтегазопроводах, работающих в осложненных инженерно-геологических условиях // Оборудование и технологии для нефтегазового комплекса. 2017. № 6. С. 80-87.

Islamov R.R., Fridlyand Ya.M., Aginey R.V. Retrospective analysis of failures causes at the main oil and gas pipelines, working in complicated engineering-geological conditions. Equipment and technologies for oil and gas complex. 2017. N 6, p. 80-87 (in Russian).

Chio Lam, Wenxing Zhou. Statistical analyses of incidents on onshore gas transmission pipelines based on PHMSA database // International Journal of Pressure Vessels and Piping. 2016. Vol. 145. P. 29-40. DOI: 10.1016/j.ijpvp.2016.06.003

Chio Lam, Wenxing Zhou. Statistical analyses of incidents on onshore gas transmission pipelines based on PHMSA database. International Journal of Pressure Vessels and Piping. 2016. Vol. 145, p. 29-40. DOI: 10.1016/j.ijpvp.2016.06.003

Гольянов А.И., Гольянов А.А., Кутуков С.Е. Обзор методов оценки энергоэффективности магистральных нефтепроводов // Проблемы сбора, подготовки и транспорта нефти и нефтепродуктов. 2017. №4 (110). С. 156-170. DOI: 10.17122/ntj-oil-2017-4-156-170

Golyanov A.I., Golyanov A.A., Kutukov S.E. Review of main pipelines energy efficiency estimation methods. Problems of gathering, treatment and transportation of oil and oil products. 2017. N 4 (110), p. 156-170 (in Russian). DOI: 10.17122/ntj-oil-2017-4-156-170

Овчинников Н.Т. Методические вопросы применения радиусов изгиба при мониторинге состояния трубопроводов // Наука и технологии трубопроводного транспорта нефти и нефтепродуктов. 2018. Т.8. № 3. С. 278-289. DOI: 10.28999/2541-9595-2018-8-3-278-289

Ovchinnikov N.Т. Technical issues of applying the curvature radii in monitoring the pipeline conditions. Science & Technologies: Oil and Oil Products Pipeline Transportation. 2018. Vol. 8. N 3, p. 278-289 (in Russian). DOI: 10.28999/2541-9595-2018-8-3-278-289

Аскаров Р.М., Валеев А.Р., Исламов И.М., Тагиров М.Б. Оценка влияния геодинамических зон, пересекающих магистральные газопроводы, на их напряженно-деформированное состояние // Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. 2019. Т. 330. № 11. С. 145-154. DOI: 10.18799/24131830/2019/11/2358

Askarov R.M., Valeev A.R., Islamov I.M., Tagirov M.B. Analysis of the effect of geodynamic zones crossing the main gas pipelines on their stress-strain state. Bulletin of the Tomsk Polytechnic University. Geo Assets Engineering. 2019. Vol. 330. N 11, p. 145-154. DOI: 10.18799/24131830/2019/11/2358

Bakesheva A.T., Fetisov V.G., Pshenin V.V. A refined algorithm for leak location in gas pipelines with determination of quantitative parameters // International Journal of Engineering Research and Technology. 2019. Vol. 12. № 12. P. 2867-2869.

Bakesheva A.T., Fetisov V.G., Pshenin V.V. A refined algorithm for leak location in gas pipelines with determination of quantitative parameters. International Journal of Engineering Research and Technology. 2019. Vol. 12. N 12, p. 2867-2869.

Гумеров А.К., Сильвестров С.А. Совершенствование методов оценки допустимых значений радиуса упругого изгиба трубопровода // Нефтегазовое дело. 2018. Т. 16. № 4. С. 96-107. DOI: 10.17122/ngdelo-2018-4-96-107

Gumerov A.K., Silvestrov S.A. Development of estimation methods of allowable values of a pipeline elastic bending radius. Neftegazovoye delo. 2018. Vol. 16. N 4, p. 96-107 (in Russian). DOI: 10.17122/ngdelo-2018-4-96-107

Sultanbekov R., Islamov Sh., Mardashov D. et al. Research of the influence of marine residual fuel composition on sedimentation due to incompatibility // Journal of Marine Science and Engineering. 2021. Vol. 9. № 1067. DOI: 10.3390/jmse9101067

Sultanbekov R., Islamov Sh., Mardashov D. et al. Research of the influence of marine residual fuel composition on sedimentation due to incompatibility. Journal of Marine Science and Engineering. 2021. Vol. 9. N 1067. DOI: 10.3390/jmse9101067

Krivokrysenko E.A., Popov G.G., Bolobov V.I., Nikulin V.E. Use of Magnetic Anisotropy Method for Assessing Residual Stresses in Metal Structures // Key Engineering Materials. 2020. Vol. 854. P. 10-15. DOI: 10.4028/www.scientific.net/KEM.854.10

Krivokrysenko E.A., Popov G.G., Bolobov V.I., Nikulin V.E. Use of Magnetic Anisotropy Method for Assessing Residual Stresses in Metal Structures. Key Engineering Materials. 2020. Vol. 854, p. 10-15. DOI: 10.4028/www.scientific.net/KEM.854.10

Xia Mengying, Hong Zhang. Stress and Deformation Analysis of Buried Gas Pipelines Subjected to Buoyancy in Liquefaction Zones // Energies. 2018. Vol. 11. № 9. № 2334. DOI: 10.3390/en11092334

Xia Mengying, Hong Zhang. Stress and Deformation Analysis of Buried Gas Pipelines Subjected to Buoyancy in Liquefaction Zones. Energies. 2018. Vol. 11. N 9. N 2334. DOI: 10.3390/en11092334

МастобаевБ.Н., АскаровР.М., КитаевС.В. идр. Выявление потенциально опасных участков магистральных газопроводов на пересечениях с геодинамическими зонами // Трубопроводный транспорт: теория и практика. 2017. № 3 (61). С. 38-43.

Mastobayev B.N., Askarov R.M., Kitayev S.V. Identifying potentially hazardous areas of the main gas pipelines intersecting geodynamic zones. Truboprovodnyy transport: teoriya i praktika. 2017. N 3 (61), p. 38-43 (in Russian).

Adegboye M.A., Wai-Keung Fung, Karnik A. Recent Advances in Pipeline Monitoring and Oil Leakage Detection Technologies: Principles and Approaches // Sensors. 2019. Vol. 19(11). № 2548. DOI: 10.3390/s19112548

Adegboye M.A., Wai-Keung Fung, Karnik A. Recent Advances in Pipeline Monitoring and Oil Leakage Detection Technologies: Principles and Approaches. Sensors. 2019. Vol. 19 (11). N 2548. DOI: 10.3390/s19112548

Варшицкий В.М., Студенов Е.П., Козырев О.А., Фигаров Э.Н. Упругопластический изгиб трубопровода при комбинированном нагружении // Наука и технологии трубопроводного транспорта нефти и нефтепродуктов. 2021. Т. 11. № 4. С. 372-377. DOI: 10.28999/2541-9595-2021-11-4-372-377

Varshitsky V.M., Studenov E.P., Kozyrev O.A., Figarov E.N. Elastic-plastic bending of the pipeline under combined loading. Science & Technologies: Oil and Oil Products Pipeline Transportation. 2021. Vol. 11. N 4, p. 372-377. DOI: 10.28999/2541-9595-2021-11-4-372-377

Болобов В.И., Попов Г.Г. Методика испытаний трубопроводных сталей на стойкость к «ручейковой» коррозии // Записки Горного института. 2021. Т. 252. С. 854-860. DOI: 10.31897/PMI.2021.6.7

Bolobov V.I., Popov G.G. Methodology for testing pipeline steels for resistance to grooving corrosion. Journal of Mining Institute. 2021. Vol. 252, p. 854-860. DOI: 10.31897/PMI.2021.6.7

Коршак А.А., Гайсин М.Т., Пшенин В.В. Использование метода структурной минимизации среднего риска для идентификации массоотдачи испаряющейся нефти при наливе в танкеры // Нефтяное хозяйство. 2019. № 10. С. 108-111. DOI: 10.24887/0028-2448-2019-10-108-111

Korshak A. A., Gaisin M. T., Pshenin V.V. Method of structural minimization of the average risk for identification of mass transfer of evaporating oil at tanker loading. Neftyanoe khozyaystvo. 2019. N 10, p. 108-111. DOI: 10.24887/0028-2448-2019-10-108-111

Агиней Р.В., Исламов Р.Р., Мамедова Э.А. Определение напряженно-деформированного состояния участка трубопровода под давлением по результатам измерения коэрцитивной силы // Наука и технологии трубопроводного транспорта нефти и нефтепродуктов. 2019. Т. 9. № 3. С. 284-294. DOI: 10.28999/2541-9595-2019-9-3-284-294

Aginey R.V., Islamov R.R., Mamedova E.A. Determination of stress-strain state of the pressure pipeline section by the coercive force measurement results. Science & Technologies: Oil and Oil Products Pipeline Transportation. 2019. Vol. 9. N 3, p. 284-294 (in Russian). DOI: 10.28999/2541-9595-2019-9-3-284-294

Yi Shuai, Xin-Hua Wang, Can Feng et al. A novel strain-based assessment method of compressive buckling of X80 corroded pipelines subjected to bending moment load // Thin-Walled Structures. 2021. Vol. 167. № 108172. DOI: 10.1016/j.tws.2021.108172

Yi Shuai, Xin-Hua Wang, Can Feng et al. A novel strain-based assessment method of compressive buckling of X80 corroded pipelines subjected to bending moment load. Thin-Walled Structures. 2021. Vol. 167. N 108172. DOI: 10.1016/j.tws.2021.108172

Мамедова Э.А. Совершенствование методов оценки и мониторинга изгибных напряжений в стенках труб подземных магистральных нефтегазопроводов: Автореф. дис. … канд. техн. наук. Ухта: Ухтинский государственный технический университет, 2021. 23 с.

Mamedova E.A. Improving methods for assessing and monitoring bending stresses in the pipe walls of underground oil and gas pipelines: Avtoref. dis. … kand. tekhn. nauk. Ukhta: Ukhtinskii gosudarstvennyi tekhnicheskii universitet, 2021, p. 23 (in Russian).

Chmelko V., Garan M., Šulko M. Strain measurement on pipelines for long-term monitoring of structural integrity // Measurement. 2020. Vol. 163. № 107863. DOI: 10.1016/j.measurement.2020.107863

Chmelko V., Garan M., Šulko M. Strain measurement on pipelines for long-term monitoring of structural integrity. Measurement. 2020. Vol. 163. N 107863. DOI:10.1016/j.measurement.2020.107863

Щипачев А.М., Горбачев С.В. Влияние послесварочной обработки на скорость сплошной коррозии и микроструктуру сварных соединений сталей 20 и 30ХГСА // Записки Горного института. 2018. Т. 231. C. 307-311. DOI: 10.25515/PMI.2018.3.307

Schipachev A.M., Gorbachev S.V. Influence of Post-welding Processing on Continuous Corrosion Rate and Microstructure of Welded Joints of Steel 20 and 30 KhGSA. Journal of Mining Institute. 2018. Vol. 231, p. 307-311. DOI: 10.25515/PMI.2018.3.307

Andres M. Biondi, Jingcheng Zhou, Xu Guo et al. Pipeline structural health monitoring using distributed fiber optic sensing textile // Optical Fiber Technology. 2022. Vol. 70. № 102876. DOI: 10.1016/j.yofte.2022.102876

Andres M. Biondi, Jingcheng Zhou, Xu Guo et al. Pipeline structural health monitoring using distributed fiber optic sensing textile. Optical Fiber Technology. 2022. Vol. 70. N 102876. DOI: 10.1016/j.yofte.2022.102876

Zhaoming Zhou, Jia Zhang, Xuesong Huang, Xishui Guo. Experimental study on distributed optical-fiber cable for high-pressure buried natural gas pipeline leakage monitoring // Optical Fiber Technology. 2019. Vol. 53. № 02028. DOI: 10.1016/j.yofte.2019.102028

Zhaoming Zhou, Jia Zhang, Xuesong Huang, Xishui Guo. Experimental study on distributed optical-fiber cable for high-pressure buried natural gas pipeline leakage monitoring. Optical Fiber Technology. 2019. Vol. 53. N 02028. DOI: 10.1016/j.yofte.2019.102028

Кузьбожев А.С., Бирилло И.Н., Бердник М.М. Исследование влияния шага измерений профиля газопровода на точность расчета радиусов изгиба его оси // Научные труды НИПИ Нефтегаз ГНКАР. 2018. № 4. С. 43-49. DOI: 10.5510/OGP20180400370

Kuzbozhev A.S., Birillo I.N., Berdnik M.M. Study of the influence of the measurement interval of a gas pipeline profile on the computational accuracy of the bending radii of its axis. Proceedings. 2018. Iss. 4, p. 43-49. DOI: 10.5510/OGP20180400370

Варшицкий В.М., Фигаров Э.Н., Лебеденко И.Б. Исследование напряженного состояния трубопроводов с ненормативной кривизной оси // Наука и технологии трубопроводного транспорта нефти и нефтепродуктов. 2018. Т. 8. № 3. С. 273-277. DOI: 10.28999/2541-9595-2018-8-3-273-277

Varshitsky V.M., Figarov E.N., Lebedenko I.B. Stress analysis of the pipeline condition with the non-normative curvature of the axis. Science & Technologies: Oil and Oil Products Pipeline Transportation. 2018. Vol. 8. N 3, p. 273-277. DOI: 10.28999/2541-9595-2018-8-3-273-277

Середенок В.А. Разработка методики реконструкции магистральных газопроводов методов «труба в трубе» на осложненных участках трассы: Автореф. дис. … канд. техн. наук. Ухта: Ухтинский государственный технический университет, 2020. 22 с.

Seredenok V.A. Development of a methodology for the reconstruction of main gas pipelines using the “pipe in pipe” methods on complicated sections of the route: Avtoref. dis. … kand. tekhn. nauk. Ukhta: Ukhtinskii gosudarstvennyi tekhnicheskii universitet, 2020, p. 22 (in Russian).

Aginey R.V., Firstov A.A., Kapachinskikh Zh.Yu. To the question of determining bending stress of a buried pipeline from the ground surface // International Conference on Innovations, Physical Studies and Digitalization in Mining Engineering (IPDME) 2020, 23-24 April 2020, St. Petersburg, Russian Federation. Journal of Physics: Conference Series. Vol. 1753. № 012068. DOI: 10.1088/1742-6596/1753/1/012068

Rosenblatt M. Remarks on Some Nonparametric Estimates of a Density Function // The Annals of Mathematical Statistics. 1956. Vol. 27. Iss. 3. P. 832-837 DOI: 10.1214/aoms/1177728190

Rosenblatt M. Remarks on Some Nonparametric Estimates of a Density Function. The Annals of Mathematical Statistics. 1956. Vol. 27. Iss. 3, p. 832-837. DOI: 10.1214/aoms/1177728190

Shapiro S.S., Wilk M.B. An analysis of variance test for normality (complete samples) // Biometrika. 1965. Vol. 52. Iss. 3-4, P. 591-611. DOI: 10.1093/biomet/52.3-4.591

Shapiro S.S., Wilk M.B. An analysis of variance test for normality (complete samples). Biometrika. 1965. Vol. 52. Iss. 3-4, p. 591-611. DOI: 10.1093/biomet/52.3-4.591

Pedregosa F., Varoquaux G., Gramfort A. et al. Scikit-learn: Machine Learning in Python // Journal of Machine Learning Research. 2011. Vol. 12. P. 2825-2830.

Pedregosa F., Varoquaux G., Gramfort A. et al. Scikit-learn: Machine Learning in Python. Journal of Machine Learning Research. 2011. Vol. 12, p. 2825-2830.

Kingma D.P., Ba J. Adam: A method for stochastic optimization // 3rd International Conference for Learning Representations, San Diego, 2015. http://arxiv.org/abs/1412.6980 (дата обращения 15.01.2021).

Kingma D.P., Ba J. Adam: A method for stochastic optimization. 3rd International Conference for Learning Representations, San Diego, 2015. URL: http://arxiv.org/abs/1412.6980 (дата обращения 15.01.2021).

Спиридович Е.А. Повышение надежности магистральных газопроводов в условиях коррозионного растрескивания под напряжением: Автореф. дис. … д-ра техн. наук. М.: ООО «Гизпрогазцентр», 2014. 50 с.

Spiridovich E.A. Improving the reliability of main gas pipelines under stress corrosion cracking: Avtoref. dis. … d-ra tekhn. nauk. Мoscow: OOO “Gizprogaztsentr”, 2014, p. 50 (in Russian).

Lumley T., Diehr P., Emerson S., Lu Chen. The Importance of the Normality Assumption in Large Public Health Data Sets // Annual Review of Public Health. 2002. Vol. 23. P. 151-169. DOI: 10.1146/annurev.publhealth.23.100901.140546

Lumley T., Diehr P., Emerson S., Lu Chen. The Importance of the Normality Assumption in Large Public Health Data Sets. Annual Review of Public Health. 2002. Vol. 23, p. 151-169. DOI: 10.1146/annurev.publhealth.23.100901.140546