Введение к работе
з
Диссертация посвящена особенностям последовательной перекачки нефтепродуктов в условиях значительного сокращения объемов транспортируемых топлив. Исследуются возникающие технологические осложнения двух типов: первое - образование в пониженных участках трубопровода скоплений воды; второе - дополнительное смесеобразование при множественных остановках. Обобщается и развивается теория расчета скоплений воды на участках трубопровода и выявляются условия, позволяющие удалять такие скопления путем увеличения скорости потока. Разрабатывается теория и методика расчета дополнительного смесеобразования при множественных остановках перекачки. Анализируются пути сокращения дополнительного смесеобразования посредством выбора оптимальных мест остановки границ контакта партий нефтепродуктов, отличающихся друг от друга по плотности.
Актуальность темы. Последовательная перекачка нефтепродуктов требует жестких технологических регламентов, обеспечивающих сохранность качества транспортируемых топлив. Однако в связи с малой загрузкой трубопроводов происходит нарушение, казалось бы незыблемых, правил перекачки, таких как высокая интенсивность процесса, отсутствие путевых остановок, достаточность объемов транспортируемых топлив. Поэтому постоянно возникают технологические осложнения.
Снижение интенсивности перекачки приводит к выпадению из нефтепродуктов влаги, причем более тяжелая вода скапливается в пониженных участках трубопровода. При недостаточной скорости перекачки нефтепродукта скопления воды не могут быть удалены потоком и в течение длительного времени остаются в трубе. Присутствие воды с агрессивными добавками ведет к коррозионному разрушению труб, в частности, к питтинговой коррозии.
Множественные остановки последовательной перекачки вызывают резкое увеличение объема смеси в зоне контакта партий разноплотност-ных нефтепродуктов. Это означает, что снижение загрузки нефтепродук-топроводов представляет угрозу для сохранения качества топлив.
Проблемы, исследуемые в диссертации, актуальны, поскольку они, с одной стороны, недостаточно изучены, а с другой - обусловленны положением дел в трубопроводном транспорте нефтепродуктов.
Цель работы: раннее диагностирование осложнений, возникающих при эксплуатации нефтепродуктопроводов в условиях неполной загрузки, и выработка технологических решений по снижению их негативного воздействия на результаты перекачки.
Основные задачи исследований. Для осуществления цели диссертации оказалось необходимым решить следующие задачи: выявить условия равновесия скопления воды в пониженном участке нефтепродуктопровода;
получить картину циркуляционных процессов, происходящих в скоплениях воды в трубопроводе под действием движущегося потока нефтепродукта;
изучить явления на поверхности раздела фаз "вода - нефтепродукт" в пониженных участках трубопровода;
построить дифференциальные уравнения для определения поверхности скопления воды в нефтепродуктопроводе;
разработать математическую модель для нахождения фигур равновесия скоплений воды в трубопроводе, расчета их объема и протяженности;
рассмотреть физические процессы, происходящие при остановках последовательной перекачки нефтепродуктов;
исследовать растекание разноплотностных жидкостей в поле гравитационных сил;
создать математическую модель для расчета смесеобразования при перекачке нефтепродуктов с множественными остановками;
дать рекомендации, позволяющие снизить влияние отмеченных технологических осложнений на последовательную перекачку в условиях неполной загрузки трубопроводов.
Научная новизна. Впервые выявлены и исследованы циркуляционные процессы, происходящие в скоплениях воды в пониженных участках нефтепродуктопровода, благодаря чему уточнены условия равновесия и выноса скоплений потоком нефтепродукта. Рекомендована уточненная
6 формула для практического определения скорости нефтепродукта, необходимой для выноса скопления воды из пониженного участка трубопровода.
Предложен новый подход к учету смесеобразования при множественных остановках последовательной перекачки нефтепродуктов. Разработана практическая методика определения объема смеси, приходящей в пункт приема нефтепродуктов, в зависимости от рельефа трассы в местах остановок границы контакта разносортных партий.
На защиту выносятся следующие научные положения и методики:
-
Утверждение, что в скоплении воды в пониженном участке нефте-продуктопровода происходят циркуляционные процессы, оказывающие влияние на условия его удаления потоком нефтепродукта.
-
Уточненная формула для определения скорости нефтепродукта, необходимой для выноса скопления воды из пониженного участка трубопровода.
-
Методика для расчета объема и длины скопления воды на участке нефтепродуктопровода.
-
Методика расчета дополнительного увеличения примеси одного нефтепродукта в другом при множественных остановках последовательной перекачки.
5. Методика выбора безопасных мест остановок последовательной
перекачки с точки зрения сохранения качества тошіив.
Практическая ценность работы состоит в разработке двух методик, первая из которых предназначена для расчета объема и длины скопления воды, расположенного в пониженном участке нефтепродуктопровода, а вторая - для расчета дополнительного смесеобразования при множественных остановках последовательной перекачки нефтепродуктов. На основании этих методик созданы вычислительные программы, позволяющие прогнозировать осложнения, происходящие при последовательной перекачке в условиях неполной загрузки трубопроводов, и своевременно принимать меры по их предотвращению.
Реализация работы. Вычислительная программа, созданная на базе проведенных исследований, была использована для оценки наличия остатков воды в дюкере МНПП "Грозный - Трудовая" после ее вытеснения дизельным топливом в соответствии с запросом АК "Транснефтепродукт".
Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались на 2-й Всероссийской конференции молодых ученых, специалистов и студентов по проблемам газовой промышленности России (Москва, 1997), на 52-ой Межвузовской студенческой научной конференции (Москва, 1998) и на научных семинарах кафедры транспорта и хранения нефти и газа РГУ нефти и газа им. И.М.Губкина; в докладах и методиках ведущей трубопроводной компании АК "Транснефтепродукт".
По теме диссертации автором опубликовано 4 статьи.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов и рекомендаций, библиографического списка используемой литературы из 57 наименований, приложения; работа изложена на 217 стр., в т. ч. содержит 47 рисунков и 10 таблиц.
Благодарности. Автор благодарит д.т.н., проф. М.В.Лурье за научное руководство работой, ценные указания и советы. Автор благодарит также к.т.н., сих. Л.В.Полянскую за большую помощь в работе.