ВЛИЯНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ ПЕРЕКАЧКИ НА ВЯЗКОСТЬ ПЕРЕКАЧИВАЕМОЙ НЕФТИ

INFLUENCE OF THE PUMPING TEMPERATURE ON THE VISCOSITY OF THE PUMPED OIL

Denis Mazurov

student, Don State Technical University,

Russia, Rostov-on-Don

АННОТАЦИЯ

В данной статье описано влияние температуры перекачки на вязкость перекачиваемой нефти.

ABSTRACT

This article describes the effect of the pumping temperature on the viscosity of the pumped oil.

Ключевые слова: подогрев нефти, трубопроводный транспорт, нефть.

Keywords: oil heating, pipeline transport, oil.

В настоящее время эксплуатация нефте- и нефтепродуктопроводов в нашей стране предполагает введение небольших количеств полимерных турбулентных присадок (далее ПТП) в поток закачки. Их использование позволяет значительно снизить турбулентное трение и изменить напорные характеристики трубы, тем самым улучшив технологию перекачки углеводородных жидкостей. О характеристиках обычно используемых добавок (таких как FLO MXA, Necadd-477, M-Flowtreat, PT FLYDE-H и др.) могут влиять: режим течения потока; молекулярные и теплофизические свойства рабочего тела (вязкость); температура перекачиваемой среды; диаметр трубопровода; содержание в потоке асфальтосмолопарафиновых веществ (АСПВ).

Присадки эффективны только в турбулентном потоке, т. е. при значениях числа Рейнольдса больше критического.

Метод потока зависит от вязкости масляной системы: по мере увеличения вязкости система перестанет преобразовывать ламинарный поток в турбулентный поток. Присадки, снижающие гидравлическое сопротивление, можно использовать для углеводородных жидкостей, вязкость которых не превышает 150-200 сСт. Температура перекачиваемой жидкости имеет большое значение для уменьшения допусков. При повышении температуры вязкость жидкости уменьшается, а растворимость полимерной смеси увеличивается, что приводит к увеличению эффективности.

При температурах выше 60-70 C из-за ухудшения качества жидкости как растворителя иногда эффективность добавок снижается, что приводит к уменьшению объема полимерного клубка. Уменьшение кинетической энергии турбулентного вихря в трубах малого диаметра более эффективно, чем в цилиндрических каналах большого диаметра.

Наличие большого количества АСПВ приведет к изменению локальной структуры потока. Следует отметить, что использование традиционных PPA на основе полиолефинов не сезонно и применяется в теплую и холодную погоду в течение всего года. Следовательно, среди вышеперечисленных факторов его влияние на эффективность ПТП при перекачке зависит от его температуры и состава. Другими словами, при прокладке трубопроводов в одном и том же районе влияние ПТП на основе полиолефинов может меняться от сезона к сезону.

Открытие гигантского шельфового нефтегазового месторождения Кашаган в 2000 г. значительно увеличило нагрузку на все экспортные терминалы и магистрали Республики Казахстан. Промышленная добыча на месторождении началась в конце 2013 г. и поставила под вопрос возможности увеличения пропускной способности единственного экспортного трубопровода на территорию Российской Федерации «Узень-Атырау-Самара», перекачивающего нефть с предварительным подогревом. До момента выхода на пиковую добычу Кашагана (50-75 млн т нефти) необходимо разработать и предложить меры по повышению производительности и эффективности работы нефтепровода. Эта задача осложняется аномальными свойствами казахстанской нефти высокой вязкостью и температурой застывания ниже температуры окружающего трубопровод грунта.

Для вязкопластических жидкостей необходимо учитывать критерий I Ильюшина, который выражает отношение силы упругости к силе вязкости, и обобщенный параметр Рейнольдса, который описывает отношение силы инерции к силе вязкого трения при движении бесшумной жидкости.

Из приведенного выше уравнения видно, что движение вязкой пластической жидкости в структурном режиме не подходит для аналитических решений, и необходимо найти эмпирические формулы для гидравлических расчетов. Для определения стандарта Ильюшина необходимо изучить реологические свойства высоковязких и высокотвердых масел, которые могут определять закономерности изменения реологических свойств в зависимости от температуры и движения.

Единственный действующий трубопровод Узень-Атырау-Самара (в основном в Казахстане) является единственным «горячим» нефтепроводом в России и СНГ и крупнейшим в мире высоковязким и застывающим «горячим» нефтепроводом.

Средняя температура закачки при перекачке масла составляет 9,7 C, а максимальная температура почвы в отопительный сезон составляет 12 C. Кроме того, тепловой поток неравномерно распределяется по глубине почвы, что влияет на распределение теплового потока перекачиваемой нефти. В свою очередь, это не позволяет использовать расчетные формулы, основанные на предположениях о горизонтальном распределении теплового потока через зеркало.

Эксперименты показывают, что тепловой поток изменится, и разница температур между верхней и нижней трубками может достигать отрицательной температуры.

Эти недостатки следует учитывать при разработке математических моделей и определении теплогидравлических характеристик нефти вдоль «горячего» нефтепровода.

Транспортировка затвердевшей парафиносодержащей нефти по трубопроводам осуществляется за счет применения специальных физических, химических и механических методов. В настоящее время очень распространено использование термической обработки и химических реагентов (ингибиторов, ингибиторов парафина). Если второй метод полностью изучен и его эффективность в основном зависит от правильного выбора типа реагента (в зависимости от количества и содержания масла), то качество термообработки в основном зависит от используемой схемы, диапазона температур и скорости нагрева.

Список литературы:

1. Бобрицкий Н.В., Юфин В.А. Основы нефтяной и газовой промышленности. – М.: Недра, 1988.
2. Сбор и подготовка нефти и газа: Учебник. / Земенков Ю.Д., Маркова Л.М., Прохоров А.Д., Дудин С.М. – Москва: Издательство «Академия», 2009 – 177 с.