АНАЛИЗ ТЕХНОЛОГИЙ УВЕЛИЧЕНИЯ ПРОПУСКНОЙ СПОСОБНОСТИ МАГИСТРАЛЬНЫХ НЕФТЕПРОВОДОВ

Рисунок 1. Схемы методов увеличения пропускной способности магистральных нефте- и нефтепродуктопроводов

Прокладка лупинга

При расчете лупинга исходят из условия, что расход жидкости  в трубопроводе (от точки А до точки В, Рис. 2, а) равен сумме расходов в трубопроводе  и в параллельной трубе-лупинге   т.е.  и что потеря напора на участке АВ в трубопроводе равна потере напора в лупинге  [1, c. 109]

В этом случае при разных диаметрах трубопровода (d₁) и лупинга (d₂) справедливо равенство:

,                                        (1)

где m - показатель режима течения в трубопроводе.

а соответствующие расходы определяют по формулам:

,                                  (2)

,                             (3)

где  – скорость течения нефти по трубопроводу.

При равенстве диаметров магистрали и лупинга (d₁ = d₂), т.е. при _, гидравлический уклон в каждой ветви участка АВ составит:

,                                            (4)

где i₀ – гидравлический уклон трубопровода до и после участка АВ.

Отношение пропускной способности трубопровода после установки лупинга  к первоначальной пропускной способности до установки лупинга  называется коэффициентом увеличения пропускной способности.

Задаваясь величиной этого коэффициента, определяют длину лупинга по формуле:

,                                                      (5)

где l – длина трубопровода;  – коэффициент увеличения пропускной способности.

Из формулы (5) выразим коэффициент увеличения пропускной способности:

                                             (6)

Видно, что увеличение производительности в этом случае зависит от того, какую долю от общей длины основной магистрали составляет лупинг, от соотношения диаметров лупинга и основного трубопровода, а также от режима перекачки.

В таблице 1 приведены расчетные величины χ_л для случая, когда диаметры основной магистрали и лупинга равны.

Таблица 1.

Увеличение производительности нефтепровода, достигаемое прокладкой лупинга того же диаметра

Из таблицы видно, что прокладка лупинга, равного протяженности основного трубопровода, позволяет удвоить его пропускную способность независимо от режима течения. Очень важно, что такая величина χ_л достигается без строительства дополнительных нефтеперекачивающих станций и поэтому построенный лупинг не является просто новым нефтепроводом.

Укладка вставки

При расчете вставки гидравлический уклон ее определяют по формуле:

 ,                                         (7)

где i₀ – гидравлический уклон основного трубопровода; d₀ – диаметр основного трубопровода; d_В – диаметр вставки.

Длину вставки по заданным значениям потери напора и расхода определяют по формуле:

,                                            (8)

где 1 — длина основного трубопровода; h — потеря напора в трубопроводе со вставкой [1, c. 108].

На рисунке 2 показана схема изменения гидравлического уклона в магистрали с лупингом и вставкой.

Рисунок 2. Схема изменения гидравлического уклона в магистрали с лупингом и вставкой

Удвоение числа перекачивающих станций

Целесообразность удвоения числа насосных станции решают в зависимости от величины коэффициента увеличения пропускной способности, выражаемой зависимостью

,                                                     (9)

Пользуясь этой формулой, можно прийти к выводу, что при ламинарном режиме течении жидкости, когда , удвоение числа насосных станций обеспечивает удвоение пропускной способности трубопровода . В этом случае имеется в виду, что напор, развиваемый насосными станциями, сохраняется таким же, каким он был до расширения трубопровода. При турбулентном течении в гидравлически гладких трубах, когда m = 0,25, в результате удвоения числа насосных станции пропускная способность увеличивается в 1,486 раза. Для гидравлически шероховатых труб при турбулентном течении (m = 0) коэффициент  .

Исходя из этого, установлено, что удвоение числа насосных станций целесообразно в том случае, если заданное увеличение пропускной способности  близко к числу  . При малых значениях  , удвоение числа насосных станций нецелесообразно, так как они будут работать с недогрузкой. При   более целесообразно применять комбинированную схему, т. е. сочетать удвоение числа насосных станции с укладкой добавочного лупинга. Увеличение пропускной способности трубопровода только при помощи лупинга целесообразно при условии, что   .

Практически во всех случаях диаметр лупинга лучше принимать равным диаметру трубопровода, что облегчает условия эксплуатации, связанные с пропуском скребков и разделителей.

Гидравлические уклоны лупинга, когда d_л = d при различных режимах определяют по основной формуле (d_x = d и d₂ = d_n) через гидравлический уклон одиночной трубы i = i₀ сдвоенного участка

 ,                                         (10)

Для ламинарного течения (при m = 1) i_Л = 0,5г. Для турбулентного течения (при m = 0,25) i_Л = 0‚296г. В области квадратичного закона сопротивления (при m = 0) i_Л = 0,25 г.

Прокладка лупингов увеличивает пропускную способность нефтепровода на большую величину, чем удвоение числа НПС. При удвоении числа НПС пропускная способность может увеличиться не более чем на 40 %, тогда как прокладка лупингов позволяет практически удвоить производительность нефтепровода.

Использование лупингов имеет также следующие преимущества:

1. Давление в трубопроводе не увеличивается;
2. Удельные энергозатраты на перекачку не изменяются, тогда как при удвоении  числа НПС они также удваиваются.

Однако для обеспечения очистки и диагностики лупингов необходимо сооружать дополнительные камеры пуска-приема СОД. Поэтому окончательное выбор технологии увеличения пропускной способности трубопровода должно приниматься на основе технико-экономического сравнения вариантов.

Список литературы:

1. Алиев Р.А., Белоусов В.Д., Немудов А.Г., Юфин В.А., Яковлев Е.И. Трубопроводный транспорт нефти и газа: учеб. для вузов. - М.: Недра, 1988. - 368 с.
2. Лутошкин Г.С. Сбор и подготовка нефти, газа и воды: учеб. для вузов. - М.: ООО ТИД «Альянс», 2005. – 319 с.
3. СНиП 2.05.06-85*. Магистральные трубопроводы. – М.: ФГУП ЦПП, 2005. – 60 с