способ транспортирования неньютоновской парафинсодержащей углеводородной жидкости по трубопроводу
Классы МПК: | F17D1/16 облегчение перемещения жидкостей или воздействие на перемещение вязких продуктов изменением их вязкости |
Автор(ы): | Конради В.В., Коротков В.П., Прохоров А.Д., Челинцев С.Н. |
Патентообладатель(и): | Государственная академия нефти и газа им.И.М.Губкина, Открытое акционерное общество "Северные магистральные нефтепроводы" |
Приоритеты: |
подача заявки:
1998-01-29 публикация патента:
27.12.1998 |
Способ относится к транспорту неньютоновских парафинсодержащих углеводородных жидкостей, а именно нефти одного месторождения или смеси нефтей нескольких месторождений, нефтепродуктов и газового конденсата, по неизотермическим трубопроводам. В способе транспортирования неньютоновской парафинсодержащей углеводородной жидкости по трубопроводу, включающем подачу в начало трубопровода в предварительно нагретую углеводородную жидкость депрессорной присадки, предполагается первоначально подачу депрессорной присадки осуществлять в течение времени, необходимого для заполнения участка трубопровода с ламинарным режимом течения жидкости, после чего в начало трубопровода дополнительно производить подачу противотурбулентной присадки и перекачку вести в присутствии обеих присадок, причем количество противотурбулентной присадки выбирать в зависимости от массы жидкости, заполняющей участок трубопровода с турбулентным режимом течения жидкости, а количество депрессорной присадки - в зависимости от массы жидкости, заполняющей весь трубопровод. Способ позволяет оптимизировать количество вводимых присадок, снизить гидравлическое сопротивление при перекачке ненъютоновской парафинсодержащей углеводородной жидкости по неизотермическому трубопроводу. 1 ил., 2 табл.
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3
Формула изобретения
Способ транспортирования неньютоновской парафиносодержащей углеводородной жидкости по трубопроводу, включающий подачу в начало трубопровода в предварительно нагретую углеводородную жидкость депрессорной присадки, отличающийся тем, что первоначальную подачу депрессорной присадки осуществляют в течение времени, необходимого для заполнения участка трубопровода с ламинарным режимом течения жидкости, после чего в начало трубопровода дополнительно производят подачу противотурбулентной присадки и перекачку ведут в присутствии обеих присадок, причем количество противотурбулентной присадки выбирают в зависимости от массы жидкости, заполняющей участок трубопровода с турбулентным режимом течения жидкости, а количество депрессорной присадки - в зависимости от массы жидкости, заполняющей весь трубопровод.Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к области нефтяной и газовой промышленности, а именно к транспортированию неньютоновских парафинсодержащих углеводородных жидкостей - нефти одного месторождения или смеси нефтей нескольких месторождений, нефтепродуктов и газового конденсата, по неизотермическим трубопроводам. Трубопроводный транспорт неньютоновских парафинсодержащих углеводородных жидкостей представляет собой весьма сложный процесс, так как при температуре окружающей среды они находятся или в застывшем состоянии, или ведут себя как вязкопластичные жидкости, перекачка которых по трубопроводам из-за высокой вязкости сопровождается большими энергозатратами. Для осуществления трубопроводного транспорта таких нефтяных систем необходимо снизить гидравлическое сопротивление при их течении. Известен способ транспортирования по трубопроводам предварительно нагретых неньютоновских парафинсодержащих углеводородных жидкостей ("горячая" перекачка). Начальную температуру потока выбирают таким образом, чтобы в конце трубопровода поддерживалась температура на 3-5oC выше температуры застывания неньютоновской парафинсодержащей углеводородной жидкости. Ее нагрев производится на специальных тепловых станциях (см. В.И.Черникин. Перекачка вязких и застывающих нефтей. М.: Гостоптехиздат, 1958). К недостаткам этого известного способа транспортирования неньютоновской парафинсодержащей углеводородной жидкости относятся: сжигание части перекачиваемой нефти в печах нагрева, загрязнение воздушного бассейна продуктами сгорания, невозможность использования "горячей" перекачки на подводных трубопроводах без специальной дорогостоящей теплоизоляции, при перекачке с остановками и т.д. Известен также способ транспортирования по трубопроводам углеводородной жидкости малой и средней вязкости в турбулентном режиме движения. Для снижения потерь на трение в турбулентный поток вводят противотурбулентные присадки - высокомолекулярные карбоцепные соединения: полиметилакрилаты, полиакрилаты, полиизобутилен, полистирол и полиолефины молекулярной массой M= 0,3-10![способ транспортирования неньютоновской парафинсодержащей углеводородной жидкости по трубопроводу, патент № 2124160](/images/patents/347/2124002/183.gif)
![способ транспортирования неньютоновской парафинсодержащей углеводородной жидкости по трубопроводу, патент № 2124160](/images/patents/347/2124002/183.gif)
![способ транспортирования неньютоновской парафинсодержащей углеводородной жидкости по трубопроводу, патент № 2124160](/images/patents/347/2124002/183.gif)
![способ транспортирования неньютоновской парафинсодержащей углеводородной жидкости по трубопроводу, патент № 2124160](/images/patents/347/2124002/183.gif)
![способ транспортирования неньютоновской парафинсодержащей углеводородной жидкости по трубопроводу, патент № 2124160](/images/patents/347/2124002/183.gif)
![способ транспортирования неньютоновской парафинсодержащей углеводородной жидкости по трубопроводу, патент № 2124160](/images/patents/347/2124160/2124160-2t.gif)
Суммарное количество вводимых в поток присадок определяется по формуле (2)
![способ транспортирования неньютоновской парафинсодержащей углеводородной жидкости по трубопроводу, патент № 2124160](/images/patents/347/2124160/2124160-3t.gif)
Уменьшение количества вводимой противотурбулентной присадки определяется по формуле (3)
![способ транспортирования неньютоновской парафинсодержащей углеводородной жидкости по трубопроводу, патент № 2124160](/images/patents/347/2124160/2124160-4t.gif)
где
Tл= Lл/w;
w = 4M/
![способ транспортирования неньютоновской парафинсодержащей углеводородной жидкости по трубопроводу, патент № 2124160](/images/patents/347/2124005/960.gif)
![способ транспортирования неньютоновской парафинсодержащей углеводородной жидкости по трубопроводу, патент № 2124160](/images/patents/347/2124046/951.gif)
Lл - длина ламинарного участка потока в трубопроводе, м;
M - массовый расход нефтяной системы, т/ч;
Dл - диаметр трубопровода на ламинарном участке, м;
Cд - концентрация депрессорной присадки, т/т;
Сп - концентрация противотурбулентной присадки, т/т;
T - время работы трубопровода с вводом присадок, ч;
Tл - время заполнения участка трубопровода с ламинарным режимом движения жидкости, ч;
w - скорость потока на ламинарном участке трубопровода, м/с;
![способ транспортирования неньютоновской парафинсодержащей углеводородной жидкости по трубопроводу, патент № 2124160](/images/patents/347/2124046/951.gif)
M0 - количества противотурбулентной присадки при обработке всей массы перекачиваемой жидкости, т. Возможность осуществления способа и достижения технического результата показаны в нижеследующем примере. Пример. Транспорту по магистральному нефтепроводу Уса-Ухта-Ярославль подлежит неньютоновская парафинсодержащая смесь нефтей Тимано-Печорской нефтегазовой провинции с содержанием парафиновых углеводородов 8,4 мас.%, плотностью
![способ транспортирования неньютоновской парафинсодержащей углеводородной жидкости по трубопроводу, патент № 2124160](/images/patents/347/2124046/951.gif)
![способ транспортирования неньютоновской парафинсодержащей углеводородной жидкости по трубопроводу, патент № 2124160](/images/patents/347/2124002/183.gif)
Неньютоновская парафинсодержащая углеводородная жидкость поступает в начало нефтепровода с температурой 45oC после установки по подготовке ее к перекачке. Изменение температуры смеси нефтей по длине рассматриваемого магистрального трубопровода приведено на фиг.1. Режим работы нефтепровода Уса-Ухта-Ярославль в холодный период года при перекачке обработанной депрессорной присадкой парафинсодержащей смеси нефтей приведен в табл.1. Сопоставление изменения температуры смеси нефтей по длине магистрального трубопровода (чертеже) с приведенной выше температурой tкр показывает, что в трубопроводе имеет место два режима течения жидкости: турбулентный на участке длиной Lт = 407 км и диаметром Dт = 0,7 м и ламинарный на участке Lл = 1135 км, Dл = 0,8 м. Анализ данных табл.1 показал, что наибольшие потери давления на трения при перекачке обработанной депрессорной присадкой смеси нефтей приходятся на эксплуатационный участок Уса-Ухта, где имеет место турбулентный режим движения жидкости. Снижение гидравлического сопротивления на этом турбулентном участке производим путем ввода противотурбулентной присадки одновременно с депрессорной присадкой. Требуемую эффективность противотурбулентной присадки на этом участке определим по формуле (6)
![способ транспортирования неньютоновской парафинсодержащей углеводородной жидкости по трубопроводу, патент № 2124160](/images/patents/347/2124091/981.gif)
![способ транспортирования неньютоновской парафинсодержащей углеводородной жидкости по трубопроводу, патент № 2124160](/images/patents/347/2124002/183.gif)
где
i0 - гидравлический уклон при перекачке обработанной депрессорной присадкой неньютоновской парафинсодержащей жидкости по турбулентному участку нефтепровода, МПа/км;
if - гидравлический уклон при перекачке обработанной депрессорной и противотурбулентной присадками неньютоновской парафинсодержащей жидкости по турбулентному участку нефтепровода, МПа/км. Следовательно
![способ транспортирования неньютоновской парафинсодержащей углеводородной жидкости по трубопроводу, патент № 2124160](/images/patents/347/2124091/981.gif)
![способ транспортирования неньютоновской парафинсодержащей углеводородной жидкости по трубопроводу, патент № 2124160](/images/patents/347/2124002/183.gif)
![способ транспортирования неньютоновской парафинсодержащей углеводородной жидкости по трубопроводу, патент № 2124160](/images/patents/347/2124002/183.gif)
![способ транспортирования неньютоновской парафинсодержащей углеводородной жидкости по трубопроводу, патент № 2124160](/images/patents/347/2124160/2124160-5t.gif)
![способ транспортирования неньютоновской парафинсодержащей углеводородной жидкости по трубопроводу, патент № 2124160](/images/patents/347/2124160/2124160-6t.gif)
![способ транспортирования неньютоновской парафинсодержащей углеводородной жидкости по трубопроводу, патент № 2124160](/images/patents/347/2124160/2124160-7t.gif)
Суммарное количество присадок, необходимое для реализации предлагаемого способа транспортирования неньютоновской парафинсодержащей углеводородной жидкости определим по формуле (2)
![способ транспортирования неньютоновской парафинсодержащей углеводородной жидкости по трубопроводу, патент № 2124160](/images/patents/347/2124160/2124160-8t.gif)
Первоначально осуществляют подачу только депрессорной присадки в течение 631 ч. По истечении этого времени начинают ввод противотурбулентной присадки совместно с депрессором. В этом случае достигают уменьшение количества вводимой противотурбулентной присадки, которое определим по формуле (3):
![способ транспортирования неньютоновской парафинсодержащей углеводородной жидкости по трубопроводу, патент № 2124160](/images/patents/347/2124160/2124160-9t.gif)
В результате реализации предлагаемого способа в нефтепроводе Уса-Ухта-Ярославль установится стационарный режим работы трубопровода, характеристики которого приведены в табл.2. Техническим результатом реализации способа транспортирования неньютоновской парафинсодержащей углеводородной жидкости на нефтепроводе Уса-Ухта-Ярославль является снижение гидравлического сопротивления на эксплуатационном участке Уса-Ухта на 45,8%, что позволяет отключить одну насосную станцию по сравнению с применением на нем только депрессорной присадки, а оптимизация количества вводимых присадок позволяет снизить расход противотурбулентной присадки на 15%. Кроме того, предлагаемый способ позволяет обеспечить увеличение расхода без дополнительных затрат на реконструкцию трубопровода; облегчить пуск трубопровода после остановок и снизить энергозатраты на перекачку во всем температурном диапазоне потока неньютоновской парафинсодержащей углеводородной жидкости; увеличить КПД насосных агрегатов.
Класс F17D1/16 облегчение перемещения жидкостей или воздействие на перемещение вязких продуктов изменением их вязкости