"Самопроизвольная" остановка "горячих" нефтепроводов
Анализ механизма снижения производительности нефтепроводов со станциями подогрева нефти ("горячих" трубопроводов), транспортирующих парафиновые застывающие нефти. Пути повышения вязкости нефти. Примеры "самопроизвольной" остановки реальных нефтепроводов.
| Рубрика | Геология, гидрология и геодезия |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 31.08.2018 |
| Размер файла | 111,4 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
«Самопроизвольная» остановка «горячих» нефтепроводов
В.Н. Дегтярев,
А.В. Пименов
Застывающие парафиновые нефти, как правило, транспортируются по трубопроводам с путевым подогревом, по так называемым «горячим» трубопроводам.
Температура нефти в начале трубопровода с использованием огневых печей поддерживается на уровне 65-45 °С, при котором парафин практически растворен в нефти и нефть является ньютоновской жидкостью.
По мере снижения температуры нефти в процессе ее перекачки парафин начинается выделяться в объеме нефти в виде твердых кристаллов. При незначительном количестве кристаллов парафина нефть является гетерофазной системой, остается ньютоновской жидкостью с повышенной вязкостью.
При достижении определенной температуры, условно называемой температурой массовой кристаллизацией парафина Ткр, начинается создание объемной решетки парафина в нефти.
Механизм образования структурной решетки парафина - сложный, зависящий от химического состава нефти, количества в ней парафинов и асфальтосмолистых веществ, а также от условий нагрева и последующего охлаждения нефти.
При образовании структурной решетки кристаллы парафина могут взаимодействовать между собой непосредственно, срастаясь и образуя дендритную конфигурацию, но в большей степени они взаимодействуют между собой через сольватные оболочки образованием коагуляционных структур.
Этим объясняется тот факт, что относительно небольшое количество твердых кристаллов парафина (10-20%) может создать прочную объемную решетку, в ячейках которой иммобилизируется жидкая часть нефти. В определенной степени аналогом такой объемной структурной решетки можно считать пчелиные соты.
Образование структурной решетки парафина даже невысокой прочности превращает нефть в неньютоновскую систему, вязкость которой при постоянной температуре зависит от градиента скорости ее течения (от интенсивности ее деформации).
Если при перекачке парафиновой нефти в области проявления ею неньютоновских свойств снижается ее скорость течения, то происходит тиксотропное упрочнение ранее разрушенных связей в структурной решетке и вязкость ее возрастает. Рост вязкости может быть еще более интенсивным при одновременном снижении и температуры перекачиваемой нефти.
Ниже нами дается описание малоизученного механизма «самопроизвольной» остановки «горячего» нефтепровода, транспортирующего парафиновые застывающие нефти.
На рис. 1 графически представлен процесс «самопроизвольной» остановки «горячего» нефтепровода с насосно-перекачивающей станцией (НПС), оснащенной центробежными насосами.
Рис. 1. Графическая интерпретация процесса «самопроизвольной» остановки нефтепровода: 1, 2, … - H-Q нефтепровода; I, II, … - H-Q насосной станции
Римскими цифрами обозначены гидравлические характеристики Q=H трубопровода, арабскими - гидравлические характеристики центробежной НПС.
Точка А характеризует стационарную совместную работу НПС и нефтепровода. Соответственно QА - производительность нефтепровода, НА - напор НПС, обеспечивающий эту производительность.
В какой-то момент происходит незапланированное отключение печей нагрева нефти, что приводит к следующим явлениям:
1) из-за снижения температуры нефти, поступающей на прием насосов, возрастает ее вязкость, что приводит к изменению характеристики H-Q насосов (кривая 2);
2) происходит рост гидравлических сопротивлений (кривая II).
Рабочая точка переместится в т. В, соответственно, снизится и производительность трубопровода QB.
Следует отметить, что скорость снижения производительности зависит от условий охлаждения трубопровода и реологических свойств перекачиваемой нефти.
Отрезок А-В на рис. 1 представлен в виде прямой, тогда как он может иметь более сложную конфигурацию.
С какого-то момента температура нефти на конечном участке нефтепровода может снизиться до температуры проявления нефтью неньютоновских свойств. В этом случае снижение производительности будет проходить еще интенсивнее, т. к. рост вязкости нефти связан не только со снижением ее температуры, но и со снижением градиента скорости потока.
Дальнейший рост вязкости нефти на приеме насосов будет снижать их производительность, тем самым снижая градиент скорости в трубе, и соответственно вязкость нефти в линейной части трубопровода за счет тиксотропии будет возрастать, что вызовет дополнительный сброс производительности НПС (т.т. С, D, E).
Производительность трубопровода будет последовательно снижаться. Расходы QC, QD, QE отвечают промежуточным положениям гидравлических характеристик трубопровода (III, IV, V) и НПС (3, 4, 5).
Описанный процесс автоматического самопроизвольного сброса производительности приведет к остановке перекачки. Это происходит в случае роста гидравлических сопротивлений в трубопроводе до величины Ho, при которой Q=0.
Реальное проявление эффекта самопроизвольной остановки нефтепроводов иллюстрируются следующими примерами.
Пуск нефтепровода длиной 134 км и диаметром 500 мм (Ю. Мангышлак)
Нефтепровод перед пуском был заполнен высокопарафиновой нефтью с температурой застывания 23 0С. Температура нефти в нефтепроводе составляла 20 0С.
Пуск осуществляется подачей в трубопровод нефти, нагретой до 56-74 0С, с помощью центробежного насоса 8 М.С.
Динамика производительности трубопровода и изменения вязкости вытесняемой нефти представлена на рис. 2.
Рис. 2. Самопроизвольная остановка нефтепровода D=500 мм
В первые трое суток по мере замещения нефти, находящейся в трубе, нагретой нефтью, производительность трубопровода постепенно возрастала. Возрастал градиент скорости течения нефти и, соответственно, снижалась ее вязкость.
За трое суток работы нефтепровода более половины находящейся в нем нефти было замещено нагретой нефтью, после чего 10 августа нагревательные печи были отключены и начался процесс самопроизвольной остановки нефтепровода по описанной выше схеме.
Производительность начала снижаться, эффективная вязкость невытесненной из трубы нефти с температурой 20 0С за счет тиксотропии стала резко возрастать, что привело к росту гидравлических сопротивлений в трубе и еще более снизило производительность насоса. В течение последующих трех суток вязкость возросла до 55 стокс, и после 13 августа производительность снизилась до нуля.
Перекачка по нефтепроводу прекратилась.
Остановка нефтепровода диаметром 300 мм и длиной более 100 км
«Горячий» нефтепровод с насосной станцией, оснащенной центробежными насосами, транспортирует парафиновую застывающую нефть.
Конечный участок нефтепровода проходит по заболоченной местности и пересекает несколько ручьев и мелких рек.
Коэффициент теплопередачи от трубопровода на этом участке очень велик, температура нефти на нем в зимнее время близка к температуре ее застывания, нефть при этом является неньютоновской жидкостью, вязкость которой зависит от градиента скорости.
самопроизвольный остановка нефтепровод парафиновый
Рис. 3. Самопроизвольная остановка нефтепровода D = 300 мм
Ниже дается описание процесса самопроизвольной остановки нефтепровода в результате отключения печей подогрева нефти на несколько суток.
При прекращении нагрева нефти началось снижение температуры нефти на основной длине горячего нефтепровода и в приемных коллекторах НПС привело к определенному росту вязкости нефти и снижению производительности насосов. Это, в свою очередь, вызвало рост вязкости нефти на «холодном» конце трубопровода.
Основную роль в увеличении гидравлических сопротивлений в трубопроводе сыграло резкое повышение вязкости нефти на «холодном» участке трубопровода, связанное с тиксотропным упрочнением структурной решетки практически при неизменяющейся температуре.
Рис. 3 иллюстрирует зависимость производительности нефтепровода от величины эффективной вязкости нефти на концевом «холодном» участке нефтепровода.
В течение примерно трех суток повышение вязкости вело к росту гидравлических сопротивлений, снижению производительности перекачки (снижению градиента скорости), что автоматически привело к дальнейшему росту вязкости нефти, в первую очередь на «холодном» участке трубопровода, и соответственному росту гидравлических сопротивлений и т. д. по схеме, представленной на рис. 1.
При вязкости нефти порядка 80 стокс нефтепровод останавливается.
Таким образом, нами показано, что одной из проблем обеспечения эксплуатационной надежности «горячих» нефтепроводов является недопущение процесса самопроизвольной их остановки.
Это может быть достигнуто как конструктивными решениями на этапе проектирования (теплоизоляция, резервирование мест оперативного подключения передвижных насосных установок по трассе нефтепровода и т. д.), так и расчетом времени безопасной остановки таких нефтепроводов и разработкой комплекса мероприятий, обеспечивающих их пуск за период времени, меньшем времени безопасной остановки.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Изучение схемы магистральных нефтепроводов ОАО "Ураслибнефтепровод". Анализ грузооборота по транспортировке нефти по маршрутным поручениям. Обеспечение эффективной работы системы магистральных нефтепроводов, техническое обслуживание и ремонт оборудования.
отчет по практике [1,2 M], добавлен 02.03.2015История формирования системы магистральных нефтепроводов в России. Преимущества данного способа транспорта нефти и газа, обеспечившие его всемирное развитие. Недостатки использования трубопроводов. Расчет пропускной способности вертикального сепаратора.
контрольная работа [27,3 K], добавлен 14.03.2014Особенности инженерно-геологических изысканий при проектировании и строительстве магистральных трубопроводов на территории Северо-Западного Кавказа. Физико-географические условия трассы нефтепроводов Тенгиз - Астрахань - Чёрное море и Тихорецк - Туапсе.
дипломная работа [2,8 M], добавлен 09.10.2013Исторические сведения о нефти. Геология нефти и газа, физические свойства. Элементный состав нефти и газа. Применение и экономическое значение нефти. Неорганическая теория происхождения углеводородов. Органическая теория происхождения нефти и газа.
курсовая работа [3,2 M], добавлен 23.01.2013Химический и механический состав нефти в зависисости от месторождения. Нефти парафинового и асфальтового основания. Химическая классификация нефти по плотности и углеводородному составу. Геохимические, генетические и технологические классификации.
презентация [128,6 K], добавлен 22.12.2015Характеристики сжимаемости и упругости нефти. Относительное изменение объема пластовой нефти при изменении давления на единицу. Зависимость коэффициента сжимаемости от состава пластовой нефти, температуры и абсолютного давления. Определение усадки нефти.
презентация [212,7 K], добавлен 20.10.2014Литолого-стратиграфическая характеристика разреза. Тектоническое строение. Нефтеносность продуктивных пластов. Запасы нефти и растворённого газа. Анализ эффективности, применяемых методов интенсификации добычи нефти и повышения нефтеотдачи пластов.
дипломная работа [3,4 M], добавлен 06.09.2014Расчет материального баланса установки подготовки нефти. Расчет сепаратора первой, второй и конечной ступени сепарации. Расчет резервуара для товарной нефти и насоса для откачки пластовой воды. Технология глубокого обезвоживания и сепарации нефти.
дипломная работа [1,2 M], добавлен 10.12.2013Залежи нефти в недрах Земли. Нефтеразведка с помощью геологических, геофизических, геохимических и буровых работ. Этапы и способы процесса добычи нефти. Химические элементы и соединения в нефти, ее физические свойства. Продукты из нефти и их применение.
реферат [16,9 K], добавлен 25.02.2010Исследование геологической природы нефти и газа. Изучение плотности, вязкостных свойств, застывания и плавления, загустевания и размягчения, испарения, кипения и перегонки нефти. Групповой химический состав нефти. Физические свойства природного газа.
реферат [363,1 K], добавлен 02.12.2015Способы разрушения нефтяных эмульсий. Обезвоживание и обессоливание нефти. Электрические методы разрушения водонефтяных эмульсий. Способы очистки нефти от механических и агрессивных примесей. Гидраты природных газов. Стабилизация, дегазация нефти.
реферат [986,1 K], добавлен 12.12.2011Общая характеристика основных свойств нефти и газа: пористости, вязкости, плотности, сжимаемости. Использование давления насыщения нефти газом. Физические свойства коллекторов. Соотношение коэффициентов эффективной пористости и водонасыщенности.
презентация [349,7 K], добавлен 07.09.2015Условия залегания и свойства газа, нефти и воды в пластовых условиях. Физические свойства нефти. Главные свойства нефти в данных условиях, принципы и этапы отбора проб. Нефтенасыщенность пласта, характер и направления движения нефти внутри него.
курсовая работа [1000,9 K], добавлен 19.06.2011Общие сведения о перегонке и ректификации нефти и газов. Перегонка нефти на топливные фракции и мазут. Технология простой перегонки нефтяных смесей. Перегонка нефти на установках АТ. Описание атмосферной колонны. Расчет стриппинг-секций, высоты колонны.
дипломная работа [2,6 M], добавлен 11.07.2012Анализ процессов разработки залежей нефти как объектов моделирования. Расчет технологических показателей разработки месторождения на основе моделей слоисто-неоднородного пласта и поршевого вытеснения нефти водой. Объем нефти в пластовых условиях.
контрольная работа [101,6 K], добавлен 21.10.2014Транспортировка сырой нефти по сети трубопроводов от скважин к хранилищам. Характер износа оборудования. Организация ремонтных работ оборудования по перекачке нефти и газа. Анализ технологической цепочки по ремонту, монтажу и пуску оборудования.
курсовая работа [306,4 K], добавлен 03.02.2011Общие сведения, геолого-физическая характеристика Мишкинского месторождения. Физико-гидродинамическое описание продуктивных коллекторов. Свойства и состав нефти газа, конденсата и воды, оценка их запасов. Пути повышения эффективности проведения ОПЗ.
дипломная работа [4,0 M], добавлен 23.08.2008Анализ неорганической и органической теорий происхождения нефти и газа. Залегание нефти и газа в месторождении, состав коллекторов, их формирование и свойства. Проблемы коммерческой нефте- и газодобычи на шельфе Арктики, устройство ледостойких платформ.
презентация [3,5 M], добавлен 30.05.2017Предназначение и классификация нефтяных трубопроводов, проблема их коррозионного износа и обеспечение защиты с помощью футерования полиэтиленовыми трубами. Возможности программного комплекса для проектирования магистральных и промысловых нефтепроводов.
реферат [37,6 K], добавлен 20.11.2012Изучение методов системы разработки месторождений нефти и газа. Определение рациональной системы извлечения нефти из недр. Выбор оборудования для хранения нефти после добычи из залежей, а также для транспортировки. Описание основных видов резервуаров.
курсовая работа [970,7 K], добавлен 11.11.2015
