Введение к работе
Актуальность темы диссертации.
С каждым годом в России и других странах увеличивается добыча высоковязких нефтей (ВВН).
Одновременно улучшается и углубляется отбор лёгких фракций из нефти, которые увеличивают долю вязких нефтяных остатков.
В настоящее время мировые запасы ВВН составляют 810 млрд. тонн, что почти в пять раз выше запасов нефтей малой и средней вязкости. Значительными запасами таких энергетических ресурсов обладает и Российская Федерация.
Канада, Венесуэла, Эквадор и другие страны в настоящее время ведут активную добычу и транспортировку нефтей с плотностью почти 1 т/м3 и высокой вязкостью, в сотни раз больше вязкости воды.
Наиболее дешёвым видом транспорта был и остаётся трубопроводный. В ближайшем будущем перекачка ВВН трубопроводным транспортом будет играть решающую роль.
Транспортировка ВВН ввиду их большой вязкости и, как следствие, больших потерь на трение без применения специальных методов экономически нецелесообразна.
Среди технологий, используемых для трубопроводного транспорта ВВН, наибольшее распространение получили перекачка с предварительным подогревом («горячая» перекачка), смешивание вязкой нефти с маловязкими разбавителями, а также широко используемый за рубежом комбинированный метод, когда одновременно используется и подогрев и разбавление.
Проблемами трубопроводного транспорта ВВН с применением «горячей» перекачки и разбавлением занимались в разное время Абрамзон Л.С., Агапкин В.М., Алиев Р.А., Блейхер Э.М., Губин В.Е., Кривошеин Б.Л., Коршак А.А., Новосёлов В.Ф., Тугунов П.И., Черникин В.И., Юфин В.А. и другие учёные.
Если научные проблемы технологии «горячей» перекачки изучены достаточно хорошо, то исследования технологии разбавления и в особенности комбинированного метода перекачки требуют дальнейшего продолжения и развития.
В связи с этим остаются актуальными исследования по перекачке ВВН с использованием одновременного подогрева и разбавления для решения проблем при проектировании трубопроводов для перекачки ВВН и эксплуатации уже имеющихся при их переводе на перекачку таких нефтей.
Целью диссертационной работы является разработка методов технологического расчёта и оптимизация эксплуатационных затрат при перекачке ВВН.
При использовании технологии совместного разбавления и подогрева новым и обязательным этапом расчётов на стадии проектирования становится выбор температуры подогрева и количества разбавителя. Реализация такой технологии связана определенными затратами, которые в случае комбинированного метода складываются из затрат на перекачку, затрат на подогрев и затрат на разбавление смеси. При этом, при увеличении количества разбавителя и начальной температуры затраты на перекачку снижаются, а затраты на разбавление и подогрев увеличиваются. Поэтому при технико-экономическом обосновании проекта нужно решить задачу выбора количества разбавителя и температуры подогрева, для которых суммарные эксплуатационные затраты минимальны.
Реализация другой важной задачи связана с возможным переводом действующего нефтепровода и нефтеперекачивающей станции с заданной суммарной гидравлической характеристикой для перекачки планируемого количества ВВН. В этом случае значение объёма разбавителя и величину начальной температуры для перекачки заданного расхода ВВН следует подобрать таким образом, чтобы обеспечивалась совместная работа трубопровода и имеющихся нефтеперекачивающих станций без установки
новых насосных агрегатов и увеличения числа перекачивающих станций. При этом суммарные затраты на перекачку были бы минимальными.
Для достижения поставленной цели в работе потребовалось решить следующие задачи:
на стадии проектирования разработать методику и алгоритмы для нахождения оптимальных значений количества разбавителя и температуры подогрева, при которых обеспечивается минимум затрат;
на стадии эксплуатации разработать методику технологического расчёта действующих участков трубопровода при заданном расходе ВВН для определения количества разбавителя и температуры подогрева (на стадии эксплуатации), обеспечивающих минимум затрат на перекачку.
Научная новизна работы заключается в разработке научных основ гидравлического и теплового расчета перекачки ВВН по трубопроводам при совместном подогреве и разбавлении и оптимизация эксплуатационных затрат при такой технологии перекачки.
Практическая цепность и внедрение результатов работы.
Результаты исследований позволяют научно обосновать выбор количества разбавителя и начальной температуры подогрева при проектировании и эксплуатации нефтепроводов для перекачки ВВН.
Работа направлена на решение вопросов транспорта ВВН, что соответствует Энергетической стратегии Российской Федерации на период до 2020 года об увеличении добычи и транспортировки высоковязких нефтей.
Апробапия работы.
Основные положения диссертационной работы и результаты исследований автора докладывались и обсуждались на научно методических семинарах и конференциях:
59-й студенческой научной конференции, (Москва, РГУ нефти и газа, апрель 2005 г.);
60-й студенческой научной конференции, (Москва, РГУ нефти и газа, апрель 2006 г.);
6-ой научно-технической конференции молодёжи
ОАО «Гипротрубопровод», (Москва, ноябрь 2006 г.).
Публикации.
По материалам диссертации опубликованы 4 печатные работы, в том числе 2 статьи - в журналах, входящих в перечень ведущих рецензируемых научных журналов и изданий в соответствии с требованиями ВАК Минобразования и науки РФ.
Структура работы.
Диссертационная работа состоит из введения, четырёх глав с выводами, основных выводов.
Общий объём диссертации 125 страниц, включая 32 рисунка и 6 таблиц, а также список литературы из 85 наименований.
