Стаття

Дослідження впливу геометричної форми та матеріалу поршнів на ефективність очищення трубопроводів

Сергій Стецюк, Ярослав Дорошенко, Роберт Бондаренко, Олександр Філіпчук, Юлія Дорошенко
Анотація

Для підвищення гідравлічної ефективності трубопроводів, зменшення швидкості внутрішньотрубної корозії необхідне регулярне очищення їх внутрішньої порожнини від різноманітних забруднень. Особливо це стосується трубопровідних систем збирання газу газових родовищ, тепло- та газопостачання, забруднення яких призводить до зменшення обсягів видобування газу, суттєвого зростання енерговитрат на транспортування. Традиційні методи очищення таких трубопровідних систем не завжди дають змогу підвищити гідравлічну ефективність трубопроводів, до того ж супроводжуються виробничо-технологічними втратами газу. Запобігти цьому можна застосуванням очисних поршнів, однак через цілий ряд ускладнень для таких трубопроводів необхідна розробка і підбір поршнів підвищеної прохідної здатності та дослідження впливу їх матеріалу і геометричної форми на ефективність очищення трубопроводів. Тому метою роботи є дослідження динаміки руху очисних поршнів різної геометричної форми із різних гіперпружних матеріалів горизонтальними і пониженими ділянками трубопроводів та процесів їх очищення. Для таких досліджень розроблено технології виготовлення дослідних зразків очисних поршнів різної геометричної форми з різних гіперпружних матеріалів. Щоб дослідити динаміку руху кожного дослідного зразка, визначити його прохідну здатність та оцінити ефективність очищення ним трубопроводів, розроблено та змонтовано експериментальну установку зі скляних труб і відводів, яка містить протяжні горизонтальні і понижену ділянки. Експериментально визначено прохідну здатність кожного дослідного зразка очисного поршня та ефективність очищення ним трубопроводу. За результатами досліджень здійснено коректування геометричної форми дослідних зразків очисних поршнів для підвищення їхньої прохідної здатності. Також розроблено план прогресивної верифікації поршня для очищення трубопровідних систем збирання газу газових родовищ, тепло-, газопостачання, що дає змогу підібрати максимально ефективний поршень

Завантажити статтю

Отримано 26.06.2023

Доопрацьовано 21.11.2023

Прийнято 30.12.2023

https://doi.org/10.69628/pdogf/4.2023.26
Сторінки 26-43

ЦИТУВАТИ

Stetsiuk, S., Doroshenko, Ya., Bondarenko, R., Filipchuk, O., & Doroshenko, Yu. (2023). Investigation of the influence of the geometric shape and material of pigs on the efficiency of pipeline cleaning. Prospecting and Development of Oil and Gas Fields, 23(4), 26-43. https://doi.org/10.69628/pdogf/4.2023.26

Використані джерела

 

  1.  Borregales, M., Ensalzado, R., & Asuaje, M. (2014). CFD analysis of phenomena attributed to pigging run in a straight pipeline. In Proceedings of the ASME 2014 international mechanical engineering congress & exposition IMECE 2014 (pp. 1-9). Montreal: ASME. doi: 10.1115/IMECE2014-37452.
  2. Cao, Y., Zhen, Y., Shi, Y., Zhang, S., Sun, Y., & Nie, W. (2018). Stress distribution of the power section cup of pipeline inspection gauges by finite element method. Journal of Pipeline Systems Engineering and Practice, 9(2), 1-11. doi: 10.1061/(ASCE)PS.1949-1204.0000308.
  3. Chen, Z., Qiu, X., & Yang, L. (2022). Deformation and stress analysis of cup on pipeline inspection gauge based on reverse measurement. Energy Science & Engineering, 10(7), article number 25092526. doi: 10.1002/ese3.1241.
  4. Den Heijer, A. (2016). Frictional behaviour of pigs in motion. (Master’s thesis, Delft University of Technology, Mekelweg, Netherlands).
  5. Doroshenko, Y.V., Karpash, O.M., & Gozhaev, B.N. (2019). Research on the composition of pipeline gas-liquid flows and the impact of harmful impurities in them on pumping modes and energy consumption for transportation. Exploration and Development of Oil and Gas Fields, 4(73), 35-45. doi: 10.31471/1993-9973-2019-4(73)-35-45.
  6. Grudz, Ya.V., & Melnytska, L.I. (2016). Unstationary processes in a gas pipeline during the movement of mechanical devices. Prospecting and Development of Oil and Gas Fields, 1(58), 69-81.
  7. Grudz, Ya.V., & Slobodian, N.B. (2020). Increasing the efficiency of cleaning gas pipes by adjusting the movement speed of cleaning devices. Oil and Gas Power Engineering, 1(33), article number 2935. doi: 10.31471/1993-9868-2020-1(33)-29-35.
  8. Kim, S., Jeong, J., Yoo, K., Yoo, H., & Seo, Y. (2022). Experimental investigation on speed excursion of PIG due to friction variation in natural gas pipeline. Journal of Natural Gas Science and Engineering, 104, article number 104659. doi: 10.1016/j.jngse.2022.104659.
  9. Kim, S., Jongyeon, J., Yoo, K., Yoo, H., & Seo, Y. (2022). Experimental investigation on speed excursion of PIG due to friction variation in natural. Journal of Natural Gas Science and Engineering, 104(1), article number 104659. doi: 10.1016/j.jngse.2022.104659.
  10. Kondrat, R.M., Uhrynovskyi, A.V., Petryshak, V.S., & Sapozhkova, T.S. (2013). Characteristics and selection of cleaning devices for cleaning the internal cavity of pipelines. Prospecting and Development of Oil and Gas Fields, 3(48), 48-61.
  11. Lesani, M., Rafeeyan, M., & Sohankar, A. (2012). Dynamic analysis of small pig through two and three-dimensional liquid pipeline. Journal of Applied Fluid Mechanics, 5(2), 7583. doi: 10.36884/jafm.5.02.12170.
  12. Liang, Z., Jiawei, Z., & He, H. (2020). Modeling and simulation of pigging for a gas pipeline using a bypass pig. Mathematical Problems in Engineering, 1-12. doi: 10.1155/2020/2047352.
  13. Lie, R., & Craig, S. (2009). Operational pigging programs and stuck pig recovery from gas export pipeline. In Materials of the PPSA seminar (pp. 1-9). Aberdeen: Pigging Products & Services Association.
  14. Matta, L. (2008). Pipe explosion during pigging procedure. Pipeline and Gas Journal, 235(10), 84-86.
  15. Molyneux, D. (2017). Dewatering unpiggable gas gathering line with elastomeric pig. In Materials of the PPSA seminar (pp. 1-4). Aberdeen: Pigging Products & Services Association.
  16. Nieckele, A., Braga, M., & Azevedo, L. (2000). Transient pig motion through non-isothermal gas and liquid pipelines. In 3rd International pipeline conference (pp. 611-618). Calgary, Alberta: ASME. doi: 10.1115/IPC2000-175.
  17. O’Donoghue, A. (2002). Why pigs get stuck, and how to avoid it. In Pipeline pigging, integrity assessment, and repair conference (pp. 1-16). Amsterdam: Pipeline Research Limited.
  18. Solghar, A., & Davoudian, M. (2012). Analysis of transient PIG motion in natural gas pipeline. Mechanics & Industry,13, 293-300. doi: 10.1051/meca/2012039.
  19. Stetsiuk, S. (2022). Experimental studies of the effectiveness of cleaning the internal cavity of pipelines with pistons made of hyperelastic materials. Oil and Gas Power Engineering. 2(38), 62-75. doi: 10.31471/1993-9868-2022-2(38)-62-75.
  20. Volovetskyi, V.B., Doroshenko, Ya.V., Bugai, A.O., Kogut, G.M., Raiter, P.M., Femiak, Y.M., & Bondarenko, R.V. (2022). Developing measures to eliminate of hydrate formation in underground gas storages. Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering, 111(2), 64-77. doi: 10.5604/01.3001.0015.9996.
  21. Volovetskyi, V.B., Doroshenko, Ya.V., Kogut, G.M., Dzhus, A.P., Rybitskyi, I.V., Doroshenko, J.I., & Shchyrba, O.M. (2021). Investigation of gas gathering pipelines operation efficiency and selection of improvement methods. Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering, 107(2), 59-74. doi: 10.5604/01.3001.0015.3585.
  22. Wang, W., Huang, Q., Liu, Y., & Sepehrnoori, K. (2015). Experimental study on mechanisms of wax removal during pipeline pigging. In SPE annual technical conference and exhibition held in Houston (pp. 1-25). Texas: Society of Petroleum Engineers. doi: 10.2118/174827-MS.
  23. Ward, P., & Cockfield, D. (2018). Development of the pathfinder foam caliper pig. In Materials of the PPSA seminar (pp. 1-10). Aberdeen: Pigging Products & Services Association.
  24. Winters, B. (2011). Cleaning pig designs and applications. In Nace central area conference (pp. 1-24). Houston, Texas: Williams.
  25. Zhou, J., Deng, T., Peng, J., Liang, G., Zhou, X., & Gong, J. (2019). Experimental study on pressure pulses in longdistance gas pipeline during the pigging process. Science Progress, 103(1), 1-23. doi: 10.1177/0036850419884452.
  26. Zhu, X., Fu, C., Wang, Y., & Zhang, S. (2023). Experimental research on the contact force of the bi-directional pig in oil and gas pipeline. Petroleum Science, 20(1), 474-481. doi: 10.1007/s11249-017-0830-z.