Эволюция акустических импульсов в поврежденных подземных трубопроводах

В.Ш. Шагапов¹ , Э.В. Галиакбарова² , З.Р. Хакимова²

¹Институт механики им. Р.Р. Мавлютова - обособленное структурное подразделение УФИЦ РАН, г. Уфа, 450054, Россия

²Уфимский государственный нефтяной технический университет, г. Уфа, 450062, Россия

ОРИГИНАЛЬНАЯ СТАТЬЯ

Полный текст PDF

DOI: 10.26907/2541-7746.2021.1.48-58

Для цитирования: Шагапов В.Ш., Галиакбарова Э.В., Хакимова З.Р. Эволюция акустических импульсов в поврежденных подземных трубопроводах // Учен. зап. Казан. ун-та. Сер. Физ.-матем. науки. – 2021. – Т. 163, кн. 1. – С. 48–58. – doi: 10.26907/2541-7746.2021.1.48-58.

For citation: Shagapov V.Sh., Galiakbarova E.V., Chakimova Z.R. Evolution of acoustic pulses in damaged underground pipelines. Uchenye Zapiski Kazanskogo Universiteta. Seriya Fiziko-Matematicheskie Nauki, 2021, vol. 163, no. 1, pp. 48–58. doi: 10.26907/2541-7746.2021.1.48-58. (In Russian)

Аннотация

Исследована динамика импульсного сигнала, распространяющегося по углеводородной жидкости, которой заполнен нефтепродуктопровод. Последний находится в грунте и имеет участок, подверженный коррозии. Полагается, что длина волны сканирующего импульса меньше длины пораженного участка и что интенсивность утечки углеводородной жидкости полностью лимитируется проницаемостью грунта. Получены дисперсионные выражения для распространения импульсного сигнала на участке с коррозионным повреждением. Проанализированы зависимости фазовой скорости, коэффициента затухания и коэффициента отражения на границе поврежденного участка от частоты сигнала. Исследовано влияние радиуса канала и проницаемости грунта на коэффициент затухания, а также влияние радиуса канала на фазовую скорость.

Ключевые слова: импульс, трубопровод, жидкость, фильтрация, грунт

Литература

1. Васильев Г.Г., Коробков Г.Е., Коршак А.А., Лурье М.В., Писаревский В.М., Прохоров А.Д., Сощенко А.Е., Шаммазов А.М. Трубопроводный транспорт нефти. – М.: Недра, 2002. – Т. 1 – 406 с.
2. Biot M.A. Propagation of elastic waves in a cylindrical bore containing a fluid // J. Appl. Phys. – 1952. – V. 23, No 9. – P. 497–509. – doi: 10.1063/1.1702365.
3. Shagapov V.Sh., Khlestkina N.M., Lhuillier D. Acoustic waves in channels with porous and permeable walls // Transp. Porous Media. – 1999. – V. 35, No 3. – P. 327–344. – doi: 10.1023/A:1006507026697.
4. Булатова З.А., Гумерова Г.А., Шагапов В.Ш. Об эволюции акустических волн в каналах, имеющих участки с проницаемыми стенками и окруженных неоднородной пористой средой // Акуст. журн. – 2002. – Т. 48, № 3.– С. 300–308.
5. Шагапов В.Ш., Булатова З.А., Щеглов А.В. К возможности акустического зондирования газовых скважин // Инж.-физ. журн. – 2007. – Т. 80, № 4. – С. 118–126.
6. Nigmatulin R.I., Gubaydullin A.A., Shagapov V.Sh. Numerical investigation of shock and thermal waves in porous saturated medium with phase transitions // Porous Media: Physics, Models, Simulation: Proc. Int. Conf. / Ed. by A. Dmitrievsky, M. Panfilov. – World Sci. Publ., 2000. – P. 3–31. – doi: 10.1142/9789812817617_0001.
7. Хусаинов И.Г. Акустическое зондирование перфорированных скважин короткими волнами // Прикл. механика и техн. физика. – 2013. – Т. 54, № 1. – С. 86–93.
8. Шагапов В.Ш., Галиакбарова Э.В., Хакимова З.Р. К теории акустического сканирования трубопроводов с поврежденными участками // Труды Ин-та механики им. Р.Р. Мавлютова УНЦ РАН. – 2016. – Т. 11, № 2. – С. 263–271. – doi: 10.21662/uim2016.2.038.
9. Галиакбарова Э.В., Галиакбаров В.Ф. Импульсное сканирование нефтепроводов для обнаружения утечек // Проблемы сбора, подготовки и транспорта нефтепродуктов. – 2012. – № 3. – С. 162–168.
10. Галиакбарова Э.В. Волновые исследования нефтепродуктопроводов для обнаружения «утечек» // Нефтегазовое дело. – 2012. – Т. 10, № 2. – С. 44–48.
11. Пат. 2197679. Российская Федерация. Способ определения места утечки жидкости из трубопровода / В.Ф. Галиакбаров, А.А. Гольянов, Г.Е. Коробков. – № 2001108766/06, заявл. 03.04.2001, опубл. 27.01.2003. – 4 с.
12. Пат. 2606719. Российская Федерация. Система контроля состояния трубопровода / В.Ф. Галиакбаров, Э.В. Галиакбарова, В.Д. Ковшов, Ф.М. Аминев, З.Р. Хакимова. – № 2015154274, заявл. 16.12.2015, опубл. 10.01.2017, Бюл. № 1. – 11 с.
13. Шагапов В.Ш., Галиакбарова Э.В., Хакимова З.Р. К теории акустического зондирования трубчатых каналов, содержащих участки с нарушением герметичности // Инж.-физ. журн. – 2018. – Т. 91, № 3. – С. 709–719.
14. Шагапов В.Ш., Галиакбарова Э.В., Хусаинов И.Г., Хакимова З.Р. Акустическое сканирование поврежденных трубопроводов, находящихся в грунте // Прикл. механика и техн. физика. – 2018. – Т. 59, № 4. – С. 169–178. – doi: 10.15372/PMTF20180420.
15. Исакович М.А. Общая акустика. – М.: Наука, 1973. – 496 с.
16. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Гидродинамика. – М.: Наука, 1986. – 733 с.
17. Кочин Н.Е., Кибель И.А., Розе Н.В. Теоретическая гидродинамика. – М.: Физматгиз, 1963. – Ч. II. – 728 с.
18. Тихонов А.Н., Самарский А.А. Уравнения математической физики. – М.: Наука, 1972. – 736 с.
19. Ефимов В.А. Математический анализ (специальные разделы) – М.: Высш. шк., 1980. – Ч. I. – 279 с.
20. Губайдуллин А.А., Болдырева О.Ю. Компьютерное моделирование волновых процессов в пористых средах // Вестн. кибернетики. – 2016. – № 2. – С. 103–111.

Поступила в редакцию 25.11.2020

Шагапов Владислав Шайхулагзамович, доктор физико-математических наук, профессор, главный научный сотрудник

Институт механики им. Р.Р. Мавлютова – обособленное структурное подразделение УФИЦ РАН

пр-т Октября, д. 71, г. Уфа, 450054, Россия E-mail: Shagapov@rambler.ru

Галиакбарова Эмилия Вильевна, кандидат физико-математических наук, доцент кафедры информационных технологий и прикладной математики

Уфимский государственный нефтяной технический университет ул. Космонавтов, д. 1, г. Уфа, 450062, Россия

E-mail: emi.galiakbar@yandex.ru

Хакимова Зульфия Разифовна, старший преподаватель кафедры информационных технологий и прикладной математики

Уфимский государственный нефтяной технический университет ул. Космонавтов, д. 1, г. Уфа, 450062, Россия

E-mail: zulfya.hakimova@yandex.ru

Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.