Введение к работе
Актуальность работы
Из-за непрерывного выпадения из перекачиваемого продукта различного рода осадков, образования внутренних газовоздушных скоплений и воды сечение трубопровода уменьшается. Это ведет к снижению пропускной способности и увеличению гидравлического сопротивления. При этом удельные расходы электроэнергии на транспорт углеводородов возрастают. Вследствие несовершенства существующих методов внутренней очистки трубопроводов наблюдается отклонение действующего эффективного диаметра от расчетного. Кроме того, 5 % существующих трубопроводов, имеющих сложную конфигурацию и переменное сечение, из-за отсутствия соответствующих очистных устройств вообще не очищается.
Не менее важной является проблема надежной работы трубопроводного транспорта, требующая проведения периодических испытаний трубопровода. При организации и проведении испытаний магистральных трубопроводов наибольшие трудности возникают при заполнении испытываемых участков водой, а затем продуктом. При проведении этих операций нередко происходит образование скопления воды и воздуха в трубопроводе, что ведет к потере качества продукта, образованию значительного объема водонефтяной эмульсии, при сбросе которой в земляные амбары происходит загрязнение окружающей природной среды. Водяные и газовоздушные скопления, оставшиеся после испытания, увеличивают гидравлическое сопротивление трубопровода.
В трубопроводном транспорте нефти и нефтепродуктов существуют также задачи разделения двух различных жидкостей, например, при последовательной перекачке нефтей или нефтепродуктов. Вследствие неэффективности существующих разделителей, перекачка ведётся прямым
4 контактированием, что приводит к образованию смеси и потере качества
контактируемых жидкостей.
В трубопроводном транспорте традиционно используются и развиваются механические очистные устройства, для пуска и приема которых нефтепроводы оборудуются специальными камерами. Однако ни одна из известных механических конструкций не может эффективно использоваться в трубопроводах переменного диаметра, технологических трубопроводах нефтеперекачивающих станций, проходить сечение трубопровода, где установлены датчики или другие приборы, сохранять достаточно высокую степень герметичности на протяженных участках трубопровода, продвигать перед собой большое количество загрязнений без застревания.
Одним из наиболее перспективных средств повышения качества очистки трубопроводов и разделения продуктов является применение гелевых поршней, особенно их применение целесообразно, как показывает зарубежный опыт, на морских трубопроводах, протяженность которых в России будет расти. Поэтому весьма актуальной является разработка рекомендаций по повышению эффективности их использования в трубопроводном транспорте углеводородов на основе исследования реологических свойств гелевых поршней.
Цель диссертационной работы
Разработка и совершенствование технологии получения и применения гелевых поршней в трубопроводном транспорте нефти, нефтепродуктов и газа с учетом реологических и прочностных требований.
Основные задачи исследований
-
На основе анализа условий применения гелевых систем в трубопроводном транспорте установить основные факторы, позволяющие управлять технологическими характеристиками гелевых поршней.
-
Изучить составы гелевых поршней, применяемых при решении техноло-
5 гических задач трубопроводного транспорта углеводородов, и разработать их
классификацию.
-
Создать методологию исследования реологических свойств гелевьгх поршней, имеющих технологическое значение при перекачке с углеводородами, включающую перечень приборно-измерительного лабораторного оборудования, методы обработки результатов, и экспериментально исследовать реологические свойства гелевых поршней на основе водных растворов полиакриламида (ПАА) с целью изучения процесса движения гелевого поршня в трубопроводе.
-
Установить взаимосвязь между вязкостью гелевой композиции на основе ПАА и концентрациями компонентов.
-
Разработать методику управления технологическими характеристиками гелевых поршней при их применении в нефтегазопроводах.
Методы исследований
Поставленные в работе задачи решались путем системного анализа, планирования экспериментов, проведения теоретических, лабораторных исследований. Математическая обработка результатов исследований велась с использованием современного пакета программы Statgraphics.
Научная новизна
1 Получена формула для определения максимального значения скорости
движения гелевого поршня в нефтегазопроводах с учетом обеспечения
сплошности его потока.
2 Разработана новая классификация гелевых поршней, дающая возмож
ность прогнозировать перспективные направления исследований по совершен
ствованию технологии применения гелей при перекачке углеводородов.
3 Экспериментально доказано проявление эффекта реопексии при
движении гелевого поршня, что имеет большое значение при его применении
для очистки внутренней полости трубопроводов, поскольку собранные гелем загрязнения будут находиться во взвешенном состоянии.
Практическая ценность
Результаты выполненных автором исследований вошли в «Методику составления и управления технологическими характеристиками гелевых поршней», утвержденную ОАО «Уралтранснефтепродукт».
Полученные в работе результаты используются в учебном процессе при подготовке инженеров, бакалавров и магистров по направлению «Нефтегазовое дело».
Апробация работы
Основные материалы диссертации доложены:
на 55, 56, 57, 58, 59, 60 научно-технических конференциях студентов, аспирантов и молодых ученых, г. Уфа, 2004,2005,2006,2007,2008,2009,2010;
на международных учебно-научно-практических конференциях «Трубопроводный транспорт - 2006,2007, 2008, 2009, 2010», г. Уфа.
Публикации
По материалам диссертации опубликовано 23 научные 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
Диссертация состоит из введения, четырех глав, основных выводов, списка литературы и приложений. Содержание работы изложено на 134 с,, включающих 33 рисунка, 11 таблиц, 3 приложения и список литературы из 127 наименований.
