При снижении эффективности работы линейной части

Снижение эффективности работы линейной части приводит к росту непроизводительных затрат энергии на перекачку нефти и к снижению пропускной способности нефтепровода. Используя данные примера расчёта из п. 5.4.1 за январь месяц определим изменение диаметра DД, производительности DQ и потребляемой на перекачку мощности DN при снижении коэффициента гидравлической эффективности работы линейной части Е до 0,95.

1.Изменение эффективного диаметра Д_эф по сравнению с эквивалентным Д_экв составит:

2.Изменение фактической производительности Q_ф в сравнении с теоретической Q_m составит:

3. Изменение мощности, требуемой на перекачку нефти N_ф по сравнению с теоретической N_m – при работе на чистую трубу, составит:

Данный пример расчёта показывает достаточную информативность коэффициента гидравлической эффективности работы линейной части.

Определение условий выноса газа и воды из магистральных

Нефтепроводов (МН)

В процессе эксплуатации нефтепроводов приходится решать проблемы выпадения воды в пониженных и скопления «газовых шапок» в повышенных участках трассы МН. Проблема их стравливания через дренажные вентили, вантузы и определение мест их расположения на трассе МН связана с определенными технологическими трудностями. Для предотвращения выделения воды в свободном виде или газа технологией перекачки предусмотрено поддержание определенного режима по минимально допустимому давлению, а также подготовка нефти к транспорту (обезвоживание, дегазация, стабилизация). Однако, эти меры не предотвращают попадание в МН воды, которая затем расслаивается в силу

Рис. 5.4.3. Характеристика насоса 14НДсН, испытанного

на воде (D₂ = 540 мм, n = 960 об/мин)

разности плотностей и скапливается в пониженных по рельефу участках. А в повышенных участках накапливаются пузырьки воздуха или легких углеводородов, содержащиеся в нефти в растворенном или окклюдированном состоянии и выделяющиеся при повышенных температурах или снижении давления перекачки. Вынос и скопление газа и воды происходит при фактических скоростях перекачки, превышающих критические значения, соответствующие условиям их выноса. Скопления воды или газов сужают живое сечение МН, создавая большое гидравлическое сопротивление и увеличивают затраты энергии на перекачку продукта. Удаление воздуха и воды из МН (кроме использования дренажных устройств и вантузов) осуществляют путем создания определенной скорости перекачки или пропуском очистных устройств.

Определение вероятных мест скопления газовоздушных или водяных пробок может быть выполнено по расчётным формулам в соответствии со свойствами продукта и рельефом местности, определенном по сжатому профилю трассы через соотношение длин катетов на отдельных участках, соответствующих подъёмам или спускам (т.е. по тангенсу угла наклона).

Основные расчётные формулы представлены работами И.А. Чарного, А.К. Галлямова и др.

Вынос воды осуществляется при фактической скорости перекачки ( ), превышающей критическую ( ).

, (5.4.18)

где ; (5.4.19)

α – угол наклона восходящего участка к горизонту; ν_н, ν_в– коэффициенты кинематической вязкости, соответственно, нефти и воды; ρ_н, ρ_в– плотности, соответственно, воды и нефти; Д – диаметр трубопровода; λ – коэффициент гидравлического сопротивления при движении жидкости полным сечением

, (5.4.20)

где к_э – эквивалентная шероховатость труб; Re – число Рейнольдса

, (5.4.21)

где Q – объёмная секундная производительность нефтепровода.

Критическую скорость выноса газовоздушной пробки определяют как:

, (5.4.22)

где ; (5.4.23)

ν_г – коэффициент кинематической вязкости для газа; α – угол наклона нисходящего участка к горизонту.

Остальные обозначения аналогичны ф. (5.4.18).

Пример расчета. Определить условия выноса воды и воздуха из МН диаметром 530 ´ 7,5 мм на восходящем и нисходящем участках с углом наклона a в 15°. Производительность Q = 0,2371 м³/с. Свойства нефти, воды и воздуха: r_н = 850 кг/м³; r_в = 1000 кг/м³; n_н = 20,68 сСт; n_в = 1 сСт; n_{воздуха} = 13,28 сСт. Эквивалентная шероховатость труб к_э = 0,2 мм.