Розроблено нові методи локалізації місця витоку газу без припинення процесу транспортування газу та локалізації аварійної ділянки газопроводу. Проведено теоретичні дослідження динаміки руху розробленого пристрою газопроводом з урахуванням впливу аварійного витоку газу. Показано вплив динамічно прикладених навантажень на пристрій для локалізації місця витоку та стопорний вузол під час його зупинки в місці аварійного витоку. Експериментально досліджено динаміку руху моделі пристрою для локалізації місця витоку газу трубопроводом. Встановлено вплив часткового перекриття трубопроводу моделлю розробленого пристрою на ефективність його роботи.

Висвітлено історію та сучасні тенденції розвитку трубопровідного будівництва, подано нормативні документи зі спорудження магістральних трубопроводів, конструктивні схеми прокладання та методику оптимального профілювання трубопроводів. Розглянуто питання з організації та технології виконання підготовчих, земляних, транспортних, ізоляційних, укладальних, очисних робіт і випробування трубопроводів, а також проектування і спорудження підводних, надземних переходів трубопроводів і переходів через автомобільні дороги та залізниці. Висвітлено основні методики розрахунку, які проводяться під час проектування та спорудження переходів. Увагу приділено напружено-деформованому стану, міцності, стійкості, поздовжнім і поперечним переміщенням трубопроводів. Наведено технічні характеристики машин і механізмів, які застосовуються для спорудження трубопроводів, довідкові дані та графіки для розрахунків, висвітлено передові досягнення науки та техніки.

Проаналізовано можливості сучасних програмних комплексів комп'ютерного моделювання. Розглянуто проблеми та задачі трубопровідного транспорту, які можна вирішити за допомогою програмних комплексів комп'ютерного моделювання, обгрунтовано необхідність широкого їх використання під час проектування, спорудження та експлуатації трубопроводів.

Проаналізовано міцність криволінійних ділянок трубопроводів з урахуванням усіх навантажень, які діють на трубопровід, ерозійного зношування стінок труб, наявності корозійних дефектів у місцях мінімального запасу міцності. Визначено мінімальні допустимі значення товщини стінки криволінійних ділянок трубопроводів у місцях ерозійного зношування та корозійних дефектів. Досліджено вплив радіуса згину трубопроводу на його міцність та запропоновано оптимальні за рівнем напружень конструктивні рішення криволінійних ділянок трубопроводу.

Запропоновано методику розрахунку напружено-деформованого стану та перевірки міцності гнучких висячих переходів трубопроводів за допомогою методу скінчених елементів. Визначено місця зосередження найбільших еквівалентних напружень в запропонованій конструкції гнучкого висячого переходу та запропоновано шляхи їх зменшення.

Наведено методику розрахунку впливу інерційної відцентрової сили, обумовленої рухом поршня надземним балковим переходом, прокладеним за схемою пружновикривленого трубопроводу, на стрілку прогину трубопроводу. Встановлено, що температура довкілля є основним чинником, який впливає на надійність надземного балкового переходу, прокладеного за схемою пружновикривленого трубопроводу. Визначено температуру довкілля, перевищення якої може призвести до перевищення стрілки прогину трубопроводу (під час руху поршня переходом) значення максимальної розрахункової стрілки прогину трубопроводу і до зміщення трубопроводу з вільнорухомої опори.

Наведено переваги і недоліки існуючих способів прокладання глибоководних ділянок шельфових трубопроводів (вільне занурення з транспортуванням довгомірних ділянок трубопроводу (довжиною до 10 км) на плаву до місця укладання, S- та J-укладання). Для прокладання шельфових трубопроводів Чорним і Азовським морями, де рух морського транспорту є достатньо інтенсивним, запропоновано спосіб О-укладання. Обгрунтовано доцільність встановлення камер запускання засобів очищення і діагностування шельфових трубопроводів на морських платформах. Здійснено аналіз технологій спорудження трубопроводів, які можуть бути застосовані для прокладання трубопроводів в місцях перетинання з береговою лінією морів, визначено переваги і недоліки кожної з них, виділено основні критерії і фактори, які треба враховувати під час їх вибору. Наведено сферу застосування, перспективи та переваги технологій мікротунелювання, похило-скерованого буріння, які застосовуються для спорудження підводних переходів газонафтопроводів. Встановлено, які ускладнення виникнуть під час розширення сфери їх застосування, та запропоновано конструктивні рішення, які дозволяють усунути ці ускладнення.

Наведено тренди сьогодення з технічного обслуговування, ремонту та реконструкції підводних переходів газонафтопроводів через природні і штучні водойми, шельфових та морських газонафтопроводів. Розглянуто сучасні методи виявлення розмитих ділянок підводних газонафтопроводів, технології ремонту ізоляційного покриття під водою, новітні ізоляційні матеріали для підводного ізолювання трубопроводів. Проаналізовано інноваційні технології підсипання і закріплення розмитих, недостатньо заглиблених ділянок підводних трубопроводів та виділено найефективніші з них. Розглянуто інноваційні технології, які можуть бути застосовані для ремонту дефектів стінки труби прибережних та руслових ділянок підводних газонафтопроводів. Це система Aqua-Barrier, яка виконує роль портативної тимчасової дамби, що слугує для вивільнення робочого простору незначної площі від води і дає змогу осушити ділянку глибиною до 1,8 м, шахтні колодязі та кесони, в яких заварюють корозійні дефекти, установлюють муфти, замінюють дефектні ділянки газонафтопроводів, герметизуючи і наповнюючі металеві муфти, композитні муфти, піднімання трубопроводу над поверхнею води, протягування в дефектний трубопровід трубопроводу меншого діаметра (спосіб "труба в трубі"). Запропоновано технологію внутрішньотрубного ремонту важкодоступних ділянок підводних трубопроводів, підводних переходів газонафтопроводів, прокладених способом похило-скерованого буріння, мікротунелювання. Визначено випадки, коли доцільно застосовувати ту чи іншу технологію ремонту, наведено їх конструктивні особливості, переваги і недоліки та запропоновано конструктивні рішення для подолання ускладнень, які можуть виникнути під час їх застосування.

Розглянуто проблемні питання, які виникають під час експлуатації газоконденсатних свердловин на завершальній стадії розробки, зокрема, роботу газоконденсатних свердловин за умов періодичних відборів газу. Експлуатація таких свердловин характеризується неефективним керуванням, що в подальшому приводить до зменшення видобутку газу. Обгрунтовано необхідність забезпечення автоматичного контролю параметрів роботи свердловин шляхом встановлення давачів тиску та температури на гирлі свердловини та вхідній нитці на УКПГ. Таким чином, забезпечується можливість контролювати параметри роботи свердловин в реальному часі та проглядати архівні дані на персональному комп'ютері. Запропоновано автоматизувати пуск та зупинку роботи свердловин шляхом монтажу системи регулювання на вхідній нитці. Дані впровадження надають змогу здійснювати постійний моніторинг за роботою свердловин, тобто буде можливість контролювати і фіксувати зміну тиску та температури, підібрати оптимальний режим роботи, виключити ручне керування. Оперативніше реагувати у разі виникнення різних ускладнень, наприклад, накопичення рідини, відкладання гідратів, і цим самим збільшити відбір вуглеводнів. Обгрунтовано доцільність роботи газоконденсатних свердловин на менший тиск газозбірного колектора, зокрема на дотискуючу компресорну станцію, що надасть можливість зменшити час простою свердловин.

Подано інформацію про спорудження, технічне обслуговування та ремонт підводних і надземних газонафтопроводів. Надано відомості про поточний та капітальний ремонти переходів газонафтопроводів через автомобільні дороги та залізниці. Приділено увагу монтажу та ремонту перекривної арматури та технологічного обладнання газопроводів. Охарактеризовано структуру технічного обслуговування та ремонту перекривної арматури та технологічного обладнання газонафтопроводів. Розглянуто особливості планування та організації періодичного технічного обслуговування та ремонту перекривної арматури та технологічного обладнання.

Розглянуто конструкції елементів газотранспортної системи, де відбувається складний рух газового потоку, зміна напряму потоку, ерозійне зношування стінки труби. Встановлено, де вздовж лінійної частини газопроводів розміщуються такі елементи. Здійснено аналіз складу та фізичних властивостей накопичень, які знаходяться у внутрішній порожнині газопроводів. Встановлено, що малов'язкі накопичення, продукти корозії внутрішньої стінки труби знаходяться в порожнині газопроводів на значній віддалі від компресорних станцій, а, отже, ерозійне зношування фасонних елементів, які містяться в обв'язці компресорної станції на виході є не таким інтенсивним як на вході в компресорну станцію. Високов'язкі застигаючі накопичення у внутрішній порожнині газопроводів знаходяться у малорухомому вигляді і на величину ерозійного зношування фасонних елементів газопроводів практично не впливають. Розглянуто механізм ерозії фасонних елементів лінійної частини газопроводів, методології вивчення та прогнозування ерозії. Встановлено, що основними параметрами, які впливають на величину ерозійного зношування, є розмір частинок, які знаходяться у внутрішній порожнині газопроводів, їх форма, властивості, швидкість, кут удару. Побудовано схеми руху твердих частинок фасонними елементами лінійної частини газопроводів та визначено місця, де відбувається найінтенсивніше їх зіткнення з стінкою трубопроводу. Розроблено методику розрахунку швидкості ерозії відводів газопроводів та наведено заходи, які нададуть змогу зменшити швидкість ерозійного зношування фасонних елементів лінійної частини газопроводів.

Обгрунтовано доцільність застосування внутрішньотрубних засобів для обстеження та ремонту важкодоступних ділянок газонафтопроводів, прокладених під водою на значних глибинах, в важкодоступній болотистій, гірській місцевості та споруджених способом похило-скерованого буріння. Здійснено характеристику дефектів, які виникають під час спорудження та експлуатації трубопроводів. Встановлено, які види дефектів можливі на важкодоступних ділянках газонафтопроводів. Наведено тренди сьогодення з внутрішньотрубного обстеження та ремонту важкодоступних ділянок газонафтопроводів. Проаналізовано технічні можливості засобів внутрішньотрубного обстеження (інтелектуальних поршнів, кроулерів), встановлено їх переваги та недоліки. Класифіковано та здійснено аналіз існуючих методів внутрішньотрубного ремонту, включаючи пакери, лайнери (С, U - лайнери, примус лайнери, лайнери панчохи), наплавлення (роботизованими апаратами, ручним дуговим зварюванням), металеві вставки (труба в трубі, внутрішньотрубні муфти), виділено особливості, переваги та недоліки кожного з них, зроблено висновки про придатність того чи іншого методу для ремонту різних дефектних ділянок газонафтопроводів. Наведено пріоритети розвитку внутрішньотрубних технологій ремонту важкодоступних ділянок газонафтопроводів. Встановлено, що найуніверсальнішими та найекономічнішими технологіями внутрішньотрубного ремонту є внутрішньотрубні роботи - сучасний світовий тренд в ремонті трубопроводів. Наведено конструктивні частини внутрішньотрубних роботів, види їх шасі, їх переваги та недоліки, виділено найперспективніші з них для вирішення задач ремонту важкодоступних ділянок магістральних газонафтопроводів різних діаметрів.

Розглянуто основні механізми ерозійного зношування (ЕЗ) металевої поверхні твердими частинками. Наведено схеми механізму ЕЗ. Проаналізовано чинники, за якими розрізняють тип ЕЗ. Встановлено, що найважливішими з усіх чинників є швидкість частинок, кут атаки та інтенсивність зіткнення частинок зі стінкою трубопроводу, саме вони найчастіше зустрічаються у всіх моделях ЕЗ. Побудовано залежності швидкості ЕЗ від кута атаки для пластичних і крихких матеріалів. Розглянуто вплив зміни температури на механізм і швидкість ЕЗ. Встановлено, що зі збільшенням температури матеріал пом'якшуватиметься, а, отже, зростатиме швидкість ЕЗ. Проаналізовано вплив режиму течії продукту на ЕЗ стінки труби. Встановлено, що за турбулентного режиму течії продукту частинки можуть неодноразово контактувати з поверхнею. Натомість за ламінарного режиму течії частинки переважно рухаються разом із потоком і можуть не пошкоджувати поверхню, що зменшує швидкість ЕЗ.

Обгрунтовано доцільність розроблення рекомендацій з вибору сучасних технологій безтраншейного ремонту трубопроводів теплогазових мереж, мереж водопостачання, водовідведення міст України, доцільність розроблення нормативно-технічної бази, проведення експертиз, наукового опрацювання, підготовки висококваліфікованих працівників, випробування та масштабного впровадження в Україні безтраншейних технологій ремонту трубопроводів міст, що надасть змогу забезпечити їх необхідну надійність і експлуатаційну довговічність. Розглянуто порядок підготовки трубопроводів теплогазових мереж до безтраншейного ремонту (очищення, контроль якості очищення та геометрії внутрішньої порожнини трубопроводів). Наведено тренди сьогодення з безтраншейного ремонту теплогазових мереж різними матеріалами. Проаналізовано технічні можливості сучасних безтраншейних технологій і встановлено їх придатність для ремонту трубопроводів теплогазових мереж міст України. Класифіковано та здійснено аналіз існуючих в світі методів безтраншейного ремонту теплогазових мереж, включаючи лайнери (методи "труба в трубі", "U-лайнер", "Swigeling", протягування полімерної труби з руйнуванням дефектного трубопроводу, "Прімус Лайн", "панчоха"), нанесення цементно-піщаного або цементно-полімерного покриття на внутрішню поверхню дефектного сталевого трубопроводу. Виділено можливості, особливості, діапазон технічних параметрів, переваги та недоліки кожного з них, зроблено висновки про придатність того чи іншого методу для ремонту різних дефектних ділянок трубопроводів теплогазових мереж. Наведено чинники, які треба враховувати під час прийняття рішення про ремонт теплогазових мереж безтраншейними технологіями.

Здійснено 3D моделювання обв'язки компресорної станції і її фасонних елементів (відводів, трійників), де відбувається складний рух газового потоку, зміна напряму потоку, ерозійне зношування стінки труби. На основі програмних комплексів ANSYS Fluent, ANSYS CFX розроблено методику моделювання динаміки руху газу фасонними елементами обв'язки компресорної станції. Математична модель базується на розв'язанні рівнянь Нав'є-Стокса і перенесення енергії, замкнених двопараметричною k-e моделлю турбулентності Лаундера-Шарма з застосуванням пристінної функції з відповідними початковими і граничними умовами. Досліджено структуру потоку у відводах та трійниках обв'язки компресорної станції. У трійниках моделювання виконувалось для різних схем руху газу (газ рухається магістраллю трійника і з магістралі направляється у відвід трійника; газ рухається відводом трійника і з нього спрямовується у магістраль трійника, в якій частина газового потоку перетікає в одну з сторін магістралі, а друга - в іншу; газ рухається відводом трійника і з нього спрямовується у одну з сторін магістралі трійника). Результати моделювання були візуалізовані в постпроцесорах програмних комплексів побудовою ліній течії, полів модуля швидкостей та тиску на контурах і в повздовжніх і поперечних перерізах, заливки модуля швидкостей та тиску в внутрішній порожнині фасонних елементів. Визначались точні значення швидкості, тиску в різних точках внутрішньої порожнини фасонних елементів. Виявлено місця виникнення конфузорних та дифузорних ефектів, вихрів, реверсного руху газу, "застійного склепіння", відривання потоку газу від стінки досліджуваних фасонних елементів, місця можливих зіткнень частинок, які переносяться потоком, з стінкою фасонних елементів. Такі результати відкривають можливості для повного і всебічного дослідження ерозійного зношування, напружено-деформованого стану фасонних елементів обв'язки компресорної станції і прилеглих до них ділянок трубопроводу.

Розроблено і побудовано багатофункціональний експериментальний стенд-макет лінійної частини газопроводу для комплексних досліджень руху двофазних потоків прозорими фасонними елементами трубопроводів, руху внутрішньотрубних засобів трубопроводами, ефективності очищення трубопроводів різними способами. Наведена принципова схема експериментального стенду, описана методика експериментальних досліджень ерозійного зношування фасонних елементів (відводів, трійників) трубопроводів. Місця інтенсивного ерозійного зношування відводів, трійників виявлялись експериментальним шляхом та комп'ютерним моделюванням багатофазних потоків в програмному комплексі ANSYS Fluent R17.0 Academic. Для трійників дослідження виконувались для різних схем руху потоку (потік рухається магістраллю трійника і з магістралі частина потоку перетікає у відвід трійника; потік рухається магістраллю трійника із магістралі направляється у відвід трійника; потік рухається відводом трійника і з нього спрямовується у одну з сторін магістралі трійника). Для експериментального виявлення місць ерозійного зношування фасонних елементів трубопроводів їх внутрішня поверхня фарбувалась трьома шарами червоної фарби. Місце інтенсивного ерозійного зношування прозорих фасонних елементів трубопроводів визначалось шляхом виявленням місць їх внутрішньої поверхні з видаленою двофазним потоком фарбою. Результати комп'ютерного моделювання були візуалізовані в постпроцесорі програмного комплексу побудовою полів швидкості ерозійного зношування на контурах фасонних елементів. Отримані результати є корисними для фахівців, які займаються обстеженням магістральних газопроводів.

Обгрунтовано доцільність реконструкції трубопровідних комунікацій українських міст безтраншейними технологіями. Описано технологію безтраншейної реконструкції протягуванням поліетиленової труби меншого діаметра у зношений сталевий трубопровід - метод "труба в трубі". Наведено переваги цього методу. Здійснено аналіз можливостей існуючих тягових засобів для виконання таких робіт. Розроблено технологію безтраншейної реконструкції трубопровідних комунікацій протягуванням нового поліетиленового трубопроводу в зношений сталевий очисним поршнем. До очисного поршня штангою кріпиться ділянка нового поліетиленового трубопроводу. Поршень рухається під тиском повітря, яке подається в запоршневий простір компресором. Міжтрубний простір в робочому котловані герметизується ущільнювальною системою, яка хомутом або фланцем кріпиться до зношеного сталевого трубопроводу. Виконано математичне моделювання процесу протягуванням трубопроводу очисним поршнем. Отримано залежності для розрахунку сил опору, які діють на рухому систему, а саме, сили механічного тертя манжет поршня до стінок сталевого трубопроводу, сили тертя поліетиленової труби до сталевої, сили тертя поліетиленової труби в манжетах ущільнювальної системи. Отримано залежності, які дають змогу розрахувати необхідний тиску в запоршневому просторі, щоб поршень протягнув новий поліетиленовий трубопровід усією довжиною реконструйованого горизонтального чи похилого зношеного сталевого трубопроводу. За розрахунковим тиском в запоршневому просторі підбирають обладнання для виконання робіт.

Описано технологію безтраншейної реконструкції трубопровідних комунікацій "Тяговий поршень", яка полягає в протягуванні поршнем нового поліетиленового трубопроводу в зношений сталевий. Поршень рухається під тиском повітря, яке подається в запоршневий простір компресором. Міжтрубний простір в робочому котловані герметизується ущільнювальною системою. Розроблено і побудовано експериментальний стенд для визначення сил опору, які діють на рухому систему під час реконструкції трубопровідних комунікацій технологією "Тяговий поршень", наведено його принципову схему. Експериментально визначено зусилля, яке необхідне для протягування одного погонного метра поліетиленового трубопроводу зношеним сталевим трубопроводом, силу тертя манжет поршня до стінок зношеного сталевого трубопроводу та силу тертя поліетиленової труби в манжетах ущільнювальної системи. Визначено суму експериментально визначених сил опору, які діють на рухому систему під час протягування поршнем нового поліетиленового трубопроводу в зношений сталевий. Розроблено і побудовано експериментальну установку для дослідження динаміки протягування поршнем нового поліетиленового трубопроводу в зношений сталевий. Виконавши експериментальні випробування, встановлено, що розроблена технологія "Тяговий поршень" може застосовуватись для реконструкції трубопровідних комунікацій. Експериментальні дослідження виконувались для різних нахилів зношеного сталевого трубопроводу до горизонту, різних витрат повітря, різних зовнішніх діаметрів поліетиленових труб. Експериментально визначено закономірності зміни тиску повітря на початку трубопроводу в часі під час руху поршня сталевою трубою та протягування поршнем поліетиленової труби зношеною сталевою. Досліджено залежність швидкості протягування від об'ємної витрати повітря та від довжини протягнутої ділянки. Виконавши експериментальні випробування, встановлено, що розроблена технологія "Тяговий поршень" може застосовуватись для реконструкції трубопровідних комунікацій.

Проаналізовано зарубіжний досвід будівництва промислових трубопроводів із гнучких композитних труб для транспортування вуглеводнів. Обгрунтовано доцільність застосування таких труб у газонафтовому комплексі України. Описано конструкції гнучких композитних труб, дана коротка характеристика матеріалів, з яких вони виготовляються, розглянуто їх переваги над сталевими. Наведено найбільших виробників гнучких композитних труб та технічні характеристики їх продукції. Розглянуто схеми та способи прокладання гнучких композитних трубопроводів. Описано технологію підготовки гнучких композитних труб до транспортування та наведено засоби, які застосовують для виконання вантажно-розвантажувальних, транспортних робіт. Описано вимоги, які встановлюються до розроблення траншей, призначених для прокладання одно- і багатониткових гнучких композитних трубопроводів. Наведено технології та засоби, які застосовуються для розмотування гнучких композитних труб із барабанів й бухт перед їх укладанням. Проаналізовано методи з'єднання гнучких композитних труб між собою та з технологічним обладнанням, сталевими трубами, фонтанною арматурою. Розглянуто конструкції накидних кінцевих, міжтрубних та спеціальних фітингів та описано технологію їх встановлення. Наведено способи, технології та вимоги до укладання гнучких композитних трубопроводів у траншею, наземного їх прокладання та покладання в місці виходу гнучкої композитної труби на поверхню землі з метою кріплення до сталевого трубопроводу, технологічного обладнання тощо. Встановлено особливості прокладання гнучких композитних трубопроводів через автомобільні дороги, водні перешкоди і болота як траншейними, так і безтраншейними технологіями, особливості безтраншейної реконструкції гнучкими композитними трубами дефектних, зношених сталевих трубопроводів, особливості очищення внутрішньої порожнини гнучких композитних трубопроводів та їх випробування.

На основі аналізу складу газорідинних потоків трубопроводів різного призначення (магістральних, промислових і міжпромислових газопроводів, нафтопроводів, теплопроводів, водопроводів) встановлено, щоу внутрішній порожнині практично усіх ненових металевих трубопроводів, не залежно від їх призначення, містяться різноманітні шкідливі домішки. У більшості випадків у трубопроводах має місце складна багатокомпонентна суміш шкідливих домішок різного походження: газовий конденсат, вода, мастило, продукти внутрішньотрубної корозії, будівельне сміття, винесені з свердловини частинки порід, окалина, яка відшарувалась від труб, парафіни, різні мінеральні солі, відклади шламу, пісок, грунт, біоплівка тощо. Описано види і властивості характерних шкідливих домішок, виявлених у внутрішній порожнині металевих трубопроводів різного призначення, визначено причини їх наявності у трубопровідних газорідинних потоках. Залежно від призначення трубопроводу шкідливі домішки можуть накопичуватись у його внутрішній порожнині, відкладатись на внутрішніх стінках або рухатись у потоці транспортованого продукту. Розглянуто параметри, які чинять істотний вплив на процеси накопичення у внутрішній порожнині трубопроводів різного призначення та відкладення на внутрішніх стінках трубопроводів різноманітних шкідливих домішок і наведено можливі місця їх накопичень або відкладань. Виконано аналіз негативних наслідків, які відбуваються у разі накопичень або відкладань шкідливих домішок у внутрішній порожнині трубопроводів, їх руху трубопроводом і ударяння до стінок фасонних елементів (відводів, трійників, перехідників тощо). Наведено основні критерії, за якими оцінюється гідравлічний стан забруднених шкідливими домішками трубопроводів, від значення яких залежать енерговитрати на транспортування.