ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОПТИМАЛЬНЫХ ДИАМЕТРОВ ТРУБОПРОВОДОВ В СИСТЕМЕ СБОРА

DETERMINATION OF OPTIMUM DIAMETERS OF PIPELINES IN THE COLLECTION SYSTEM

Anastasiya Zhilkina

master’s student, Department of Development and Operation of Oil and Gas Fields, Tyumen Industrial University,

Russia, Tyumen

Sergey Leontev

scientific supervisor, doctor of Technical Sciences, Professor, Tyumen Industrial University,

Russia, Tyumen

АННОТАЦИЯ

Оптимальный выбор диаметров трубопроводов в системах сбора играет ключевую роль в обеспечении эффективной транспортировки жидкостей и газов. В данной статье произведем расчет и подберем оптимальный диаметр для рассматриваемого объекта.

ABSTRACT

Optimal selection of pipeline diameters in collection systems plays a key role in ensuring efficient transport of liquids and gases. In this article we will make calculations and select the optimal diameter for the object in question.

Ключевые слова: диаметр, система сбора, трубопроводы.

Keywords: diameter, collection system, pipelines.

Система сбора – это ключевой элемент в сфере переработки ресурсов, будь то в производстве, строительстве или экологической сфере. Оптимизация её элементов, включая диаметр трубопроводов, играет критическую роль в обеспечении эффективной работы системы, снижении затрат и минимизации потерь. Выбор оптимальных диаметров труб в системах сбора зависит от множества факторов, включая тип перевозимых материалов, скорость их потока, давление, а также физико-химические свойства веществ.

Правильный выбор диаметра трубопроводов позволяет добиться максимальной производительности и снижения энерго-затрат, а также предотвратить возникновение аварийных ситуаций, связанных с засорами или прорывами. Слишком маленький диаметр может привести к увеличению давления и, как следствие, к разрушению системы, в то время как излишне большой диаметр повлечет за собой неоправданные дополнительные расходы на материал и установку системы.

Определим оптимальные диаметры трубопроводов, соединяющие кусты и трехфазный сепаратор (рисунок 1).

Рисунок 1. Трехфазный сепаратор технологической схемы ЦППН-2

Для трехфазного сепаратора цеха подготовки и перекачки нефти №2 оптимальными термобарическими условиями являются: входная темепратура на первой ступени сепарации – 20⁰С, а давление в аппарате должно составлять не менее 0,8МПа. Это объясняется тем, чо снижение давления и повышение температуры приводят к значительным потерям компонентов С₄₊ [1].

Для определения оптимальных диаметров трубопроводов, которые соединяют кусты и сепаратор, необходимо задать произвольные диаметры трубопороводов [2] произвести расчет для нахождения скорости, коэффициента гидравлического сопротивления, а также давления для каждого диаметр на каждом кусту.

Расчет давления производился для того, что построить график зависимости давления от диаметра для кажого направления (рисунок 2 и рисунок 3).

Рисунок 2. График зависимости давления от диаметра в направлении «Юг»

Рисунок 3. График зависимости давления от диаметра в направлении «Север»

Как ранее было сказано, давление на входе в сепаратор должно быть не менее 0,8 МПа, поэтому, чтобы рассчитать оптимальные диаметры на каждом участке необходимо найти разницу давлений на каждом участке (1):

где Р_куст – давление на АГЗУ для разных направлений (Р_юг = 2,23 МПа, Р_север = 1,97МПа);

Р_{вх.сепр} – давление на входе в трехфазный сепаратор.

Исходя и этого получаем:

 МПа;      МПа.

Находим оптимальные диамеры из приведенных выше гафиков (рисунок 2 и 3). Полученные значения разности давлений откладываем до пересечения с графиком и опускаем для определения диаметра (как показано на рисунках): d_юг = 207 мм; d_север = 241 мм. Полученные диаметры округляем в большую сторону согласно ГОСТу 10704-91[3]. Для направления «Юг» оптимальный диаметр равен 219 мм, для направления «Север» – 250 мм.

Таким образом, определение оптимальных диаметров в системе сбора является важным этапом проектирования и оптимизации инженерных систем. На основании данных исследования можно сделать вывод о необходимости тщательного подбора диаметров для достижения оптимальной производительности и качества разделения нефтепродуктов.

Спиок литературы:

1. Марченко А.Н., Леонтьев С.А., Фоминых О.В. Обоснование рациональных технологических параметров подготовки скважинной продукции вынгапуровского месторождения //Электронный научный журнал «Нефтегазовое дело», 2012, №3. – С. 211-219.
2. Храмов, Р.А., Процессы и оборудование системы сбора и подготовки нефти, газа и воды: учебное пособие / Р.А.Храмов, А.А.Ишмурзин. – Уфа: УГНТУ, 2003. – 145с.
3. ГОСТ 10704-91 Трубы стальные электросварные прямошовные: межгосударственный стандарт: издание официальное: утвержден и введен в действие Постановлением Коитета стандартизации и метрологии СССР от 15.11.91 № 1743: введен впервые: 1993-01-01 / разработан Министерством металлургии СССР. – Москва: Стандартинформ, 2007. – 15 с.