Способ транспорта вязких нефтей и нефтепродуктов по трубопроводу

 

СО!ОЭ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (si)s F 17 0 1/18

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ОРС t« — ть1

К,7г 0, 1 < — t b (21) 4908677/29 (22) 29.12,90 (46) 07.01.93. Бюл. ¹ 1 (71) Государственный институт по проектированию магистральных трубопроводов (72) Л.М.Беккер, Г.А.Вдовин, А,А.Шутов и

P,А. Валеев (56) Авторское свидетельство СССР ¹

892112, кл. F 17 D 1/16, 1978. (54) СПОСОБ ТРАНСПОРТА ВЯЗКИХ НЕФТЕЙ И НЕФТЕПРОДУКТОВ ПО ТРУБОПРОВОДУ

Изобретение относится к трубопроводному транспорту, преимущественно в области вязких и застывающих нефтей.

Известен способ транспорта вязких и застывающих нефтей, заключающийся в предварительной их термической обработке. При данном способе нефть нагревается до определенной температуры, затем охла>кдается и меняет свои реологические свойства — пределы текучести, температуру застывания и затем производится перекачка, Однако при известном способе на свойства термически обработанных нефтей большое влияние оказываютусловия охла>кдения нефти, чем больше в нефти отношение содержания парафинов к содержанию асфальто-смолис ых веществ, тем меньше эффект термической обработки, и наконец, со временем реологические свойства нефти — температура застывания, предел текучести принимают свои первоначальные значения.

Наиболее известным способом транспорта вязких и застывающих нефтей являет„„ЯЛ„„178б335 А1 (57) Сущность изобретения: нефть нагрева- . ют на тепловой станции. Создают дополни-, тельный напор на насосной станции и преобразуют механическую энергию в тепловую, в том числе за счетдросселирования.

Нефть перекачивают до точек с заданной температурой. Дополнительный напор, созданный на насосной станции, передают в точки с заданной температурой, где производят дросселирование нефти с эффектом тепловыделения. ся перекачка с подогревом или "горячая" перекачка, При этом способе перекачиваемую жидкость подогревают на тепловых станциях и и роиз водят перекачку. Расстоя н ие между тепловыми станциями определяют согласно известной формуле В.Г.Шухова: где L — длина участка между тепловыми станциями м

Q — производительность, м /с;

p — плотность перекачиваемой жидкости; кг/мз;

С вЂ” теплоемкость, Дж/кг. град;

k — коэффициент теплопередачи, Вт/м2 град;

D « — внутренний диаметр трубопровода, м;

t> температура начала перекачки, С; тк — температура конца перекачки, С;

tE, — температура окружающей среды, С; т.е, для осуществления процесса транс1786335

0,924 10 7 rhP d

0,403+8,1 10 ск где г == 1 г 0,3

L+ A L-- Lpp, тр

Lqp

5 где Ltр — общая длина трубопровода, км;

L — длина участка без дросселирования, км; . порта жидкости необходимо, чтобы трубопровод работал в таком тепловом режиме, когда конечная температура жидкости на участке между тепловыми станциями была больше или хотя бы равна температуре за- 5. стывания перекачиваемой жидкости или критической точке. К тому же необходимо учитывать, что возмо>кны плановые и внеплановые остановки трубопровода длительностью не более трех суток и при этом для 10 дальнейшего запуска трубопровода, чтобы не проводить дополнительные операции (выталкивание жидкости в аглбары при остановках, разбавление маловязкой жидкостью и т.п,), необходимо ТВУ>КВ выдер>кать 15 такой тепловой режим, при котором коне (ная температура t< жидкости после трехсуточного остывания на участке между тепловыми станциями больше или равна t+ — критической точке. Эти мероприятия учи- 20 тываются при расстановке тепловых станций.

Недостатком этого способа транспорта жидкости является то, что учет явления остановки трубопровода уменьшает расстоя- 25

HvIB между тепловыми станциями и на протя>кенных трубопроводах приводит к значительным капитальным и эксплуатационным затратагл по строительству и эксплуатации дополнительных тепловых станций. 30

Целью. изобретения является сокращение числа тепловых станций, Цель достигается тем, что осуществляют нагрев жидкости на тепловой станции, перекачивают ее до критической точки и 35 устанавливают в этой точке дросселирующее устройство, обеспечивающее дросселирование напора с эффектом тепловыделения.

Сущность способа заключается в следу ющем. Определяют конечную температуру

tg (критическую точку) на участке между тепловыми станциями таким образом, чтобы она стала равной после процесса осты вания 45 во время трехсуточной остановки температуре застывания t*, и по ней рассчитывают длину участка согласно формуле В.Г.Шухова (1).

Затем определяют потери напора Ртр по 5 длине рассчитанного участка по известным методикам (см. РД 39-30-139-79 Методика теплового и гидравлического расчета магистральных трубопроводов при стационарных и нестационарных режимах перекачки 5 ньютоновских и неньютоновских нефтей в различных клйматических условиях. Миннефтегазпром, ВНИИСПТнефть, Уфа, 1979, с, 55).

Учитывая разницу между напором, создаваемым насосами в начале трубопровода Раас, и потерями напора на трение Рур на участке между ТС:

Рнае Ртр — Рп + Ь Z Pg=Ь Р, где Pyigg — максимальный напор насосной станции;

Рп — подпор перед насосной станциеи;

PZ — перепад высот начала и конца участка трубопровода, в конце участка (критической точке) устанавливают дросселирующий орган, при этом происходит повышение температуры на следующу1о величину (см РД 39-30-577-81

Методика теплового и гидравлического расчета трубопроводов при стационарной перекачке ньютоновских нефтей с учетом теплоты трения, МинI c I>òåïðîì, Тюменский филиал института "Гипротрубопровод", YHN, 1981, с.15):

Р f — 1, - — коэффициент вос2з ц становле нля; „Г.

d =- -"- " 100;

/Э

Рп =- — — — критерий Прандля;

2 v — кинематическая BA3KGGTb, M /с.

За счет полученной температуры в процессе дросселирования рассчитывают дополнительный участок от критической точки до следующей тепловой станции, Длина дополнительногоо участка h. L определяется по известной формуле В.Г.Шухова, где под знаком логарифма вместо tH подставляют вместо ск + Ь сдр. Таким образом, длина между станциями составит где Läð — длина участка за счет установки дросселирующего органа.

Затем по известной зависимости

1786335

L> р — Дл1ина Участка с ДРосселиРУюЩим орлеаном, км, оп1ределя от число сокращенных тепловых станций, Таким образом, учитывая, что обычно стараются избе>кать дросселирования (см.книгу Тугунов П.И., Нечваль M.Â., Новоселов В.Ф., Ахатов Ш.Н, Эксплуатация магистральных трубопроводов", Башкирское кни>кное издательство, Уфа, 1975, с.50), в .изобретении цель достигается применением дросселирующего органа в качестве источника тепловыделения для увеличения расстояния между тепловыми станциями, что соответствует критериям "новизна" и

"существенные отличия", Предлагаемый способ транспорта жидкости наиболее эффективен в начальный период эксплуатации трубопровода, когда производительность перекачки ниже проектной и ро из водител ы ости.

Для осуществления необходимого теплового режима перекачки жидкости по трубопроводу в начальный период необходимо соору>кение дополнительных тепловых станций, так как длина участка трубопровода прямо пропорциональна производительности перекачки, При выходе трубопровода на проект Iy!n производительность необходимый тепловой режим достичь меньшим количеством перекачивающих станций.

Предлагаемый способ позволяет избежать с!роительства тепловых станций, а при увели-Iåнии производительности перекачки дросселирование прекращается. .Пример. Ис,;Г4=072 м — диаметр трубопровода;

/> = 840 кгlмз — плотность;

С =- 2000 Д>к/кгРС вЂ” теплоемкость, k =- 0,5 Вт/м ° С вЂ” коэффициент теплопереда и;

CI = 0,1 м /с — производительность труз бопровода;

tl = -25" С вЂ” температура окружающей

";. рсды;

tll == 60ОС вЂ” температура начала перекачки, 1* = 20 С вЂ” темпеоатура застывания; р гв = 860 кг/м — плотность;

v =- 8,3»10 м /с — кинематическая вязкость;

). н =- 0,14 Вт/и C — коэффициент теплопроводности; ! <р — 300 км — длина трубопровода; тк = 44,5 C. — критическая температура.

1. Определяем длину участка с параметрами тн =- 60ОС: 1к = 44,5 C:

ЯЯС в i вв ! п

К Э tll,— tBB

0,1 840 2000 60 + 25

05 zt 07 445+25

= 30000 м = 30 км

Определяем потери напора на участке напора на участке согласно методике (см, РД 39-139-79 Методик теплового и гидрав10 лического расчета магистральныхтрубопроводов при стационарных и нестационарных режимах перекачки ньютоновских и неньютоновских нефтей в различных климатических условиях. Миннефтепром, 15 ВНИИСПТнефть, Уфа, 1979, программа

"RASNEF"):

Рср = 5 10 Па (5атм).

20 Учитывая, что прочностные свойства трубопровода рассчитаны на 55 атм; а насосы развивают такой же напор, создается в начале трубопровода давление 55 атм, а на тридцатом километре устанавливается

25 дросселирующий орган (например, задвижка), на котором с Л P = Рндс Ртр = 50.атм

=- 5 ° 10 Па (для наглядности примера пренебрежем значениями Рл, Л Z) происходит дросселирование, при этом происходит по30 вышение температуры на следующую величину:

0,924 10 r ЬР д

Лт,р—

0,403+8,1 10 tg — 1OO = 3,49; р

40 р > С Р 8,3 10 840 2000 — 1003

0,14

P 1-I — 1 1003 — 1

r=1+0.З p— - l в О,З у з 1PP3 з

0,924 . 10 3,99 . 5 10 3,49.

0,403 + 8,1 10 44,5

50 =8,5 С, С учетом повышения температуры на

8,5 С, т,е. ек + Л тдр = 53 С, рассчитываем длину дополнительного участка Л L до следующей тепловой станции, выполняя условие, чтобы минимальная температура на участке была не меньше 44,5 С:

Л = ОввС, в, — Лв — в, и

К#О ян т к

1786335

Очевидно, что применение дросселирующего органа, установленного в критической точке и обеспечивающего дросселирование с эффектом тепловыделения, позволяет увеличить расстояние между

5 тепловыми станциями, тем самым позволяя сократить число тепловых станций с десяти до шести, что приводит к значительной экономии капитальных затрат.

Формула изобретения

10 Способ транспорта вязких нефтей и нефтепродуктов по трубопроводу, включающий нагрев нефти на тепловой станции, создание дополнительного напора на насосной станции и преобразование меха15 нической энергии в тепловую, в том числе за счет дросселирования, и ее перекачку до критической точки с заданной температурой, отличающийся тем, что дополнительный напор, созданный на насосной

20 станции, передают в критические точки с заданной температурой, где производят дросселирование нефти с эффектом тепловыделения.

0,1 840 2000 53 + 25

0,5 л 0,7 44,5 + 25

= 17629 = 17,5 км

Таким образом, L p = L+ ЛЕ = 30+ 17,5=

- 47,5 км. Определяем число сокращаемых тепловых станций и = — — — — — =10-6=4

Lz 4 т 300 300

L L яр 30 475

Если производительность перекачки

Q = 0,1 м /с являлась для рассматриваез мого трубопровода начальной, то при увеличении производительности перекачки до

0,16 м /с дросселирование прекращается, так как длина участка с параметрами t>< = 60 и tK - 44,5 по расчетам раздела 1 достигнет

47,5 км. В данном случае (начало эксплуатации трубопровода) не понадобится строить дополнительно четыре тепловые станции.

Корректор М.Ткач

Составитель Л.Беккер

Техред M.Ìîðãåíòàë

Редактор

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, yn,Гагарина, 101

Заказ 240 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5