«Автоматизация и информатизация ТЭК»

Неустановившееся движение несжимаемой жидкости в трубопроводе с отбором и подкачкой

УДК: 622.691.4:532.5:617.443
DOI: -

Авторы:

¹ Ухтинский государственный технический университет, Ухта, Россия

Ключевые слова: нефтепровод, давление, практически несжимаемая жидкость, уравнение гиперболического типа, отбор, подкачка, преобразование Фурье

Аннотация:

Высокое давление, при котором работают магистральные нефтегазопроводы, является основным силовым фактором воздействия на линейную часть транспортной системы. Обеспечение безаварийной ситуации трубопроводных систем требует создания эффективных методов как на стадии проектирования, так и в период эксплуатации. Целью настоящей работы является исследование динамики нестационарного давления капельной жидкости на участке трубопровода. В статье рассматривается горизонтальный участок нефтепровода. Транспортируемой средой является практически несжимаемая жидкость. На рассматриваемом участке имеются точки отбора и подкачки. На основе уравнения неразрывности и динамического уравнения движения составлено дифференциальное уравнение гиперболического типа. Уравнение учитывает инерционные свойства и трение жидкости о стенки трубы. В этом же уравнении отражены подкачка и отбор с заданными массовыми расходами. Поставленная задача решена при граничных условиях первого рода. Получены расчетные зависимости в виде явных функций. Рассмотрены асимптотические продолжения. Результаты расчетов представлены в виде графиков. Полученные расчетные формулы позволяют вычислить нестационарное давление для трубопроводов с различными характеристиками при начальном и граничных условиях. Тем самым под контроль попадает один из факторов возникновения аварийной ситуации.

Список литературы:

1. Жуковский Н.Е. О гидравлическом ударе в водопроводных трубах // Бюллетени Политехнического общества, состоящего при Императорском Техническом училище. – 1899. – Т. 9, № 5. – С. 255–290.
2. Чарный И.А. Неустановившееся движение реальной жидкости в трубах. – М.: Недра, 1975. – 296 с.
3. Бобровский С.А., Щербаков С.Г., Гусейн-заде М.А. Движение газа в газопроводах с путевым отбором. – М.: Наука, 1972. – 192 с.
4. Сложные трубопроводные системы / В.В. Грачев, М.А. Гусейнзаде, Б.И. Ксенз, Е.И. Яковлев. – М.: Недра, 1982. – 256 с.
5. Сидлер И.В., Новицкий Н.Н., Гражданцева Е.Ю. Альтернативные методы решения гиперболической системы уравнений в упрощенной задаче гидравлического удара // Автоматизация и информатизация ТЭК. – 2023. – № 9(602). – С. 53–60. – DOI: 10.33285/2782-604X-2023-9(602)-53-60
6. Чарный И.А. Основы газовой динамики. – М.: Гостоптехиздат, 1961. – 200 с.
7. Басниев К.С., Дмитриев Н.М., Розенберг Г.Д. Нефтегазовая гидромеханика. – М.; Ижевск: Ин-т компьютер. исслед., 2005. – 544 с.
8. Альтшуль А.Д., Киселев П.Г. Гидравлика и аэродинамика (основы механики жидкости): учеб. пособие для вузов. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Стройиздат, 1975. – 323 с.
9. Рабинович Е.З. Гидравлика: учеб. пособие для вузов. – М.: Недра, 1980. – 278 с.
10. Гельфанд И.М., Шилов Г.Е. Обобщенные функции и действия над ними. – 2-е изд. – М.: Физматгиз, 1959. – 470 с.
11. Ильин В.А., Позняк Э.Г. Основы математического анализа. – М.: Наука, 1965. – 572 с.
12. Пискунов Н.С. Дифференциальное и интегральное исчисления: учеб. пособие для вузов: в 2 т. Т. 1. – М.: Интеграл-Пресс, 2001. – 416 с.
13. Кувакина А.О., Чупров И.Ф. Давление газа в трубопроводе с отбором или подкачкой // Нефтегазовое дело. – 2022. – Т. 20, № 3. – С. 176–181. – DOI: 10.17122/ngdelo-2022-3-176-181
14. Выгодский М.Я. Справочник по высшей математике. – М.: Наука, 1977. – 872 с.
15. Градштейн И.С., Рыжик И.М. Таблицы интегралов, рядов и произведений / под ред. А. Джеффри, Д. Цвиллингера. – 7-е изд. – СПб.: БХВ-Петербург, 2011. – 1232 с.
16. СП 36.13330.2012. Магистральные трубопроводы. Актуализированная редакция СНиП 2.05.06-85*. – Введ. 2013–07–01. – М.: Госстрой, 2013. – 92 с.
17. Евгеньев А.Е. Гидравлический расчет простых трубопроводов: программир. пособие / отв. ред. П.Д. Волков, Г.Д. Розенберг. – М.: МИНХиГП, 1975. – 65 с.
18. Дроздова Ю.А., Кравченко М.Н., Разбегина Е.Г. Гидравлический расчет сложных трубопроводов. – М.: РГУ нефти и газа (НИУ) им. И.М. Губкина, 2016. – 75 с.
19. Луценко М.Е., Чухарева Н.В. Проектирование промысловых нефтепроводов, подверженных влиянию нестационарных процессов // Трансп. и хранение углеводородов: тез. докл. III Междунар. науч.-техн. конф. молодых ученых, Омск, 21 апр. 2022 г. – Омск: ОмГТУ, 2022. – С. 71–73.
20. Физические величины: справ. / А.П. Бабичев, Н.А. Бабушкина, А.М. Братковский [и др.]; под. ред. И.С. Григорьева, Е.3. Мейлихова. – М.: Энегроатомиздат, 1991. – 1232 с.