авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 ||

Технология транспорта высокопарафинистых нефтей на основе применения депрессорных присадок

-- [ Страница 2 ] --

В главе на основании выполненных исследований по определению оптимальных термо-гидродинамических условий, представлена технология обработки депрессорной присадкой всего объема перекачиваемой нефти и технология обработки депрессорной присадкой пристенного кольцевого слоя нефти, перекачиваемой по трубопроводу.

1. Ввод депрессорной присадки в заданном количестве в турбулентный поток нефти, нагретой до 60-70 оС. Место введения присадки – головная перекачивающая станция, трубопровод после подогревательных устройств;

2. Ввод депрессорной присадки в виде «концентрата» в поток нефти, имеющий температуру 40-50 оС. Место введения присадки – головная перекачивающая станция, трубопровод перед подпорными насосами.

Прохождение нефти через подпорные и магистральные насосы обеспечивает равномерное распределение присадки по всему объему нефти, а последующий нагрев нефти с присадкой в подогревательных устройствах до 60-70 оС обеспечивает повышение депрессорного действия присадки.

«Концентрат» представляет собой раствор присадки в перекачиваемой нефти в отношении 1:1 или 1:2. Применение «концентрата способствует более равномерному распределению присадки по всему объему перекачиваемой нефти.

Введение «концентрата» депрессорной присадки рекомендуется производить по технологической схеме, приведенной на рисунке 8.

Высокопарафинистая нефть заливается в один из резервуаров 1 или 3 в количестве, соответствующем заданному соотношению «присадка – нефть». Отбор нефти из трубопровода 5 желательно производить после места установки распыляющего устройства 6.

Депрессорную присадку нагревают в специальных тепловых камерах 16 до температуры 60-65 оС, при которой присадка переходит в жидкое состояние, и сливается в сборный коллектор 15, из которого присадка подается

насосом 13 (14) в резервуар с нефтью. После слива присадки смесь тщательно перемешивается центробежными насосами 7,8. Для поддержания температуры «концентрата» в пределах 60-65 оС резервуары оборудуются теплообменниками 2,4. Равномерное распределение присадки по объему перекачиваемой нефти осуществляется распыляющим устройством 6, которое устанавливается на оси трубопровода 5. Для исключения механических примесей установлены фильтры 9, 10.

Данная технология успешно применена на трубопроводе Узень-Атырау-Самара.

Существенным недостатком описанной технологии является сравнительно большой расход депрессорных присадок, а также значительные энергозатраты на нагрев нефти при добавлении присадок. В связи с этим предлагается технология с введением депрессорной присадки в кольцевой пристенный слой нефти. На рисунке 9 приведена принципиальная схема осуществления предлагаемого способа на головной перекачивающей станции нефтепровода.

Рисунок 9 – Принципиальная схема реализации способа трубопроводного

транспорта высокопарафинистых нефтей с введением

депрессорной присадки в кольцевой пристенный слой нефти

Высокопарафинистая нефть, находящаяся в резервуаре 1 при температуре выше застывания на несколько градусов, подается насосом 2 в трубопровод 3, где температура нефти по мере продвижения ее по трубопроводу понижается за счет естественного охлаждения. В том месте трубопровода 3, где летняя температура нефти ожидается близкой к температуре застывания, устанавливают кольцевой подогреватель 4 для нагрева кольцевого пристенного слоя нефти до температуры плавления основной массы содержащихся в нефти парафинов и устройство 5 для введения раствора депрессорной присадки в нагретую нефть кольцевого пристенного слоя. Раствор депрессорной присадки с высокопарафинистой нефтью приготовляют в емкости 6 и подают в устройство 5 дозировочным насосом 7. В зимнее время температуру нефти при закачке ее в трубопровод 3 несколько повышают с тем, чтобы нефть к пункту нагрева пристенного слоя нефти и введения присадки поступила бы при той же температуре, что и летом.

В этой же главе приведены тепловой и гидравлический расчеты трубопровода при добавлении депрессорной присадки ко всему объему перекачиваемой нефти и при добавлении депрессорной присадки в кольцевой пристенный слой.

Тепло-гидравлический расчет трубопровода при добавлении депрессорной присадки ко всему объему перекачиваемой нефти выполняется при следующих допущениях и условиях:

  1. На начальном участке трубопровода режим течения нефти будет неизотермическим. Считая этот режим течения условно стационарным, тепловой и гидравлический расчеты трубопровода производятся по формулам стационарного режима.
  2. Закон изменения температуры нефти по длине трубопровода принимается по формуле В.Г. Шухова:
  3. Поскольку перекачиваемая нефть на конечном участке трубопровода может приобрести вязкопластичные свойства, уравнение расхода записывается в виде

. (7)

  1. При определении потерь напора вводится поправка на неизотермичность потока по радиусу трубы. В расчете используется эмпирическая зависимость пластической вязкости от температуры нефти t и концентрации присадки С.
  2. Учитывается возможность присутствия участков с турбулентным и ламинарным режимами течения, а также появление у нефти вязкопластичных свойств, потери напора считаются по отдельным участкам трубопровода. Расчет участков осуществляется с использованием критической температуры tкр, соответствующей переходу турбулентного режима течения в ламинарный, определяемой по формуле

. (8)

Длина турбулентного участка определяется с использованием формулы В.Г. Шухова.

При добавлении депрессорной присадки в кольцевой пристенный слой в общем случае на трубопроводе может быть три температурных режима течения двухкомпонентной системы:

- температура нефти с присадкой изменяется от температуры нагрева нефти при введении присадки (первый участок трубопровода);

- температура всей нефти изменяется от конечной температуры 1-го участка трубопровода до температуры грунта (2-й участок трубопровода);

- нефть принимает температуру грунта – изотермический режим течения (3-й участок трубопровода).

Тепло-гидравлический расчет дается для каждого из режимов, при этом вводятся некоторые допущения и учитываются варианты размывания границы раздела пристенный слой - нефть.

Четвертая глава посвящена применению депрессорных присадок при «горячей» перекачке и при перекачке смесей высокопарафинистых нефтей с маловязкими нефтями.

При эксплуатации «горячего» нефтепровода можно выделить три этапа, представляющие наибольшую сложность: пуск в эксплуатацию, плановая остановка, начальный или конечный период эксплуатации. Дозированное применение депрессорных присадок на каждом из указанных этапов позволяет повысить безопасность работы «горячего» трубопровода.

При пуске «горячего» трубопровода концентрация депрессорной присадки в нефти может быть как постоянной, так и переменной.

В работе решается задача определения минимально допустимой постоянной концентрации присадки в нефти, обеспечивающей нормальный пуск трубопровода.

Потери напора при закачке в холодный трубопровод подогретой нефти с добавкой депрессорной присадки определяется с использованием уравнения Букингема

, (9)

где - пластическая вязкость нефти; - предельное динамическое напряжение сдвига нефти представляют зависимости от температуры нефти и концентрации депрессорной присадки (2), (3;4).

Поскольку интеграл уравнения (9) не выражается в элементарных функциях, решение его первой части дается по методу Чебышева, решение второй части также имеет приближенный характер. Используя выражение для предельного динамического напряжения сдвига нефти, определяется переменная координата его появления.

Уравнения для h, h не решаются относительно концентрации присадки в нефти, поэтому величина минимально допустимой концентрации присадки в нефти, обеспечивающей нормальный пуск «горячего» нефтепровода, определяется графоаналитическим путем.

Время остановки «горячего» трубопровода строго ограничено. Однако, на практике возможны случаи, когда требуется время остановки трубопровода значительно большее, чем безопасное. Одним из способов увеличения безопасного времени остановки является улучшение реологических характеристик высокопарафинистой нефти путем добавления депрессорных присадок.

Поскольку депрессорные присадки являются довольно дорогостоящими реагентами, важно знать минимально допустимую концентрацию присадки в нефти, которая обеспечит возобновление перекачки. Дозировка присадки в нефть может иметь постоянный и переменный характер. Более экономичное расходование присадки может быть достигнуто при переменной концентрации присадки в нефти.

В работе предлагается расчет дозировки депрессорной добавки для обоих случаев. При решении используется зависимость предельного статического напряжения сдвига от температуры нефти и концентрации депрессорной присадки (6).

В начальный период эксплуатации «горячего» трубопровода производительность нефтепровода бывает меньше проектной. Эксплуатация нефтепровода затруднена из-за быстрого охлаждения нефти по длине трубопровода. В этом случае задача транспорта нефти решается за счет строительства дополнительных станций подогрева, путем применения способа циклической перекачки подогретой нефти или улучшения реологических характеристик высокопарафинистых нефтей путем добавления депрессорных присадок. Тепловой и гидравлический расчет трубопровода выполняется по формулам стационарного режима течения с использованием найденных зависимостей реологических параметров высокопарафинистых нефтей от концентрации присадки и температуры.

Для проведения экспериментов на опытно промышленной установке необходимо было разработать технические средства, которые позволили бы исключить наличие газа в системе; поддерживать динамические уровни жидкости как при нормальной работе, так и при резкой перегрузке имеющихся на установке емкостей; осуществлять переключение насосных агрегатов при существующей технологии.

Технические средства, решающие перечисленные задачи, были разработаны. Первые два из них защищены патентами Российской федерации на полезную модель [69, 70], на третью разработку получено положительное решение [80] о выдаче патента Российской Федерации на изобретение.

Разработанные технические средства могут быть использованы для повышения эффективности эксплуатации магистральных нефтепроводов, транспортирующих любые нефти.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

1. Установлено, что наиболее эффективными депрессорными присадками к высокопарафинистым нефтям являются присадки фирм «Esso Chemical» и «Shell». Для каждой конкретной высокопарафинистой нефти необходимо подбирать свои наиболее эффективные депрессорные присадки. Для мангышлакской нефти наиболее эффективной депрессорной присадкой является ЕСА 4242.

2. Исследованиями показано, что существенное влияние на реологические температурные свойства высокопарафинистой нефти оказывают величины концентрации присадки, термо- и гидродинамические условия охлаждения. Для исследованных нефтей условия, обеспечивающие наибольший депрессорный эффект – это концентрация присадки в нефти – 0,15 – 0,2 % от веса нефти, при температуре нагрева нефти – 60…70 оС и скорости охлаждения нефти 10 – 20 оС/час.

3. Депрессорные присадки ЕСА способны значительно снижать реологические параметры высокопарафинистых нефтей. Рекомендуемая для мангышлакских нефтей, депрессорная присадка ЕСА 4242 при 20 оС и концентрации присадки 0,2 % вес. уменьшает пластическую вязкость более, чем в 2 раза; предельное динамическое напряжение сдвига – в 3,5 раза; предельное статическое напряжение у нефти с присадкой отсутствует, а у исходной = 209 н/м2.

4. На основании экспериментальных данных получены эмпирические зависимости реологических параметров нефти от температуры концентрации депрессорной присадки ЕСА 4242.

5. В целях экономии депрессорной присадки и снижения энергозатрат на нагрев нефти предлагается добавлять депрессорную присадку не в весь объем перекачиваемой по трубопроводу нефти, а только в кольцевой пристенный слой нефти в трубе.

6. Разработана методика гидравлического расчета трубопровода при перекачке нефти с депрессорной присадкой как ко всему объему перекачиваемой нефти, так и с добавкой присадки только к кольцевому пристенному слою нефти.

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах:

  1. Тогашева А.Р., Карамышев В.Г. Транспорт высокопарафинистых нефтей с использованием депрессорных присадок // Мониторинг и безопасность трубопроводных систем,- 2004, №3.- С.5-7.
  2. Тогашева А.Р., Карамышев В.Г., Хазипов Р.Х. Применение депрессорных присадок при трубопроводном транспорте высокопарафинистых нефтей // Тр. ин-та / Институт проблем транспорта энергоресурсов.- 2006.- вып. 66.- С.218-220.
  3. Гумеров А.Г., Карамышев В.Г., Тогашева А.Р., Бекбаулиева А.А. Подготовка нефти в процессах обезвоживания и обессоливания. // Тр. ин-та / Институт проблем транспорта энергоресурсов.- 2006.- вып. 66.- С.7-12.
  4. Гумеров А.Г., Карамышев В.Г., Тогашева А.Р. Подготовка высокообводненной нефти к трубопроводному транспорту // Тр. ин-та / Институт проблем транспорта энергоресурсов.- 2006.- вып. 66.- С.140-146.
  5. Гумеров А.Г., Карамышев В.Г., Тогашева А.Р., Хазипов Р.Х. Применение деэмульгаторов в процессах подготовки нефти к транспорту // Тр. ин-та / Институт проблем транспорта энергоресурсов.- 2006.- вып. 66.- С.27-54.
  6. . Болотов В.В., Тогашева А.Р., Бекбаулиева А.А. Выбор вариантов перекачки при проектировании нового нефтепровода // Проблемы сбора, подготовки и транспорта нефти и нефтепродуктов.- №1(67).- С.12-16.
  7. Федоров В.Т., Стрижков И.В., Бекбаулиева А.А., Тогашева А.Р. К вопросу о степени нагрева нефти при прохождении насосного агрегата // Проблемы и методы обеспечения надежности и безопасности систем транспорта нефти, нефтепродуктов и газа / Научно-практическая конференция. XIV Международная специализированная выставка «Газ. Нефть. Технологии 2006», 23-26 мая 2006.- г. Уфа.- С.155-156.
  8. Патент на полезную модель № 65259 МПК G05D 9/00 Гидростатический регулятор уровня концевой ступени сепарации / А.Г. Гумеров, В.Г. Карамышев, А.Р. Тогашева, А.А. Бекбаулиева, В.В. Болотов.- 2007106212; Заявл. 19.02.2007; Опубл. 27.07.2007; Бюл. №21.- С.1.
  9. Патент на полезную модель № 65173 МПК F16L 55/07 Устройство для удаления газа из трубопровода / А.Г. Гумеров, В.Г., Карамышев, В.В. Болотов, А.Р. Тогашева,- 2007106209; Заявл. 19.02.2007; Опубл. 27.07.2007; Бюл. №21.- С.2.
  10. Бигалиев А.Б., Жанбуршге Е.П., Орамалов Е.Е., Тогашева А.Р. Современное состояние трубопроводного транспорта в районах Мангистауской области и пути их решения // Материалы научно-практической конференции «Наука и молодежь». Актау, 2002.- С.4-8.

Соискатель А..Р. Тогашева



Pages:     | 1 ||
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.