Підвищення ефективності функціонування нафтопроводів шляхом урахування реологічних особливостей нафт Прикарпаття - Автореферат

Це визначає їх низьку температуру застигання, невелику кінематичну вязкість та високі транспортабельні властивості у широкому діапазоні робочих температур, що дає змогу реалізувати традиційну ізотермічну технологію перекачування по магістральних нафтопроводах. У той же час частина сортів нафт Прикарпатського регіону характеризуються підвищеним вмістом парафіну та асфальто-смолистих речовин, що робить їх високовязкими і швидкозастигаючими рідинами, які характеризуються низькими транспортабельними властивостями при температурах, що відповідають умовам навколишнього середовища. В Україні зазначена технологія використовується на нафтопроводі Долина-Дрогобич для транспортування високовязкої і швидкозастигаючої нафти Долинських родовищ (далі - долинська нафта). Тематика роботи є частиною планових державних науково-технічних програм з розвитку нафтогазового комплексу України і базується на результатах держбюджетної науково-дослідної роботи, що входила в координаційні плани Міністерства освіти і науки України "Підвищення ефективності функціонування систем газо-та нафтопостачання" (2001-2003 рр), робота виконувалась у рамках державної науково-технічної програми "Новітні технології розвитку паливно-енергетичного комплексу", розділ "Розробка технологій розвитку нафтогазового комплексу, в тому числі експортно-імпортних нафто - і газопроводів". Окрім того, робота базується на результатах госпдоговірних тем №178/ 2002 "Визначення граничних параметрів нафти і розробка оптимальних режимів роботи нафтопроводу Долина-Дрогобич" та № 161/03 "Дослідження реологічних властивостей сумішей, утворених при змішуванні у різноманітних пропорціях долинської нафти та нафти сорту URALS", у розробці яких автор приймав безпосередню участь.Вагомий внесок в розвиток перекачування високовязких нафт і нафтопродуктів з підігрівом внесли вчені московської наукової школи В.Г. Дослідження реологічних властивостей долинської нафти має важливе значення для правильного вибору способу її транспортування та обґрунтування режимів роботи технологічного обладнання нафтопроводу. Тому знання структурно-механічних характеристик долинської нафти у конкретних температурних умовах перекачування має вирішальне значення для забезпечення нормальних режимів експлуатації єдиного в Україні неізотермічного нафтопроводу Долина-Дрогобич. З метою виявлення реологічних властивостей долинської нафти нами були проведені багатосерійні експериментальні дослідження за допомогою приладу "Реотест-2". Аналіз реологічних кривих, одержаних під час всіх серій експериментів, дає змогу зробити висновок, що при температурах, нижчих за 50 ОС, долинська нафта може бути віднесена до вязкопластичних рідин, рух яких у трубопроводі в широкому діапазоні градієнтів швидкості адекватно описується рівнянням Шведова-Бінгама: .Традиційна методика розрахунку коефіцієнта гідравлічного опору в магістральних нафтопроводах полягає у використанні різних математичних моделей залежно від того, в якій зоні турбулентного режиму відбувається процес перекачування нафти. Для коефіцієнта гідравлічної опору в неізотермічному нафтопроводі використаємо узагальнену математичну модель Лейбензона, в якій число Рейнольдса і коефіцієнти режиму руху та на відміну від існуючих методик є величинами змінними для кожного перерізу трубопроводу : . Слід зазначити, що на відміну від існуючих методів розрахунку нафтопроводів, у рівняннях (9) і (10) коефіцієнти режиму руху рідини, кінематична вязкість та розрахункові комплекси є складними функціями температури нафти, а отже і лінійної координати х. Це дало змогу одержати універсальну математичну модель неізотермічного руху рідини у трубопроводі, яка залежно від особливостей реологічних властивостей рідини може описати теплогідравлічний режим нафтопроводу при перекачуванні як ньютонівських, так і неньютонівських рідин. На базі створених математичних моделей усталеного неізотермічного руху ньютонівської і вязкопластичної рідини та емпіричних коефіцієнтів реологічної моделі Шведова-Бінгама для долинської нафти нами розроблена універсальна методика теплогідравлічного розрахунку неізотермічного нафтопроводу, яка включає такі розрахункові блоки: визначення температури переходу від неньютонівського турбулентного руху до неньютонівського ламінарного руху; теплогідравлічний розрахунок ділянки з турбулентним ньютонівським рухом; теплогідравлічний розрахунок ділянки з турбулентним неньютонівським рухом та теплогідравлічний розрахунок ділянки нафтопроводу з ламінарним неньютонівським рухом нафти.На основі виконаних комплексних експериментальних і теоретичних досліджень закономірностей реологічних, термодинамічних та гідродинамічних процесів неізотермічного перекачування високовязких рідин вирішено важливу науково-технічну задачу підвищення ефективності роботи та запобігання "заморожування" нафтопроводів шляхом розробки методів їх теплогідравлічних розрахунків, які враховують реологічні особливості нафт Прикарпаття. Експер

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ