Способ трубопроводного транспорта газонасыщенной нефти и сжиженных углеводородных газов Советский патент 1992 года по МПК F17D1/14 

Изобретение относится к транспорту продукции нефтяных скважин и может быть преимущественно использовано для транспорта нефти ч газонасыщенном состоянии.

Цель изобретения - ускорение процесса растворения газовых скоплений и сокращения времени вывода трубопровода в эксплуатацию после остановок.

Поставленная цель достигается тем, что для ввода трубопровода в эксплуатацию по-. еле остановок, связанных с выделением газовой фазы, в зоне газовых скоплений поддерживают давление 1,0-2,5 МПа.

Для ускорения процесса растворения газовых скоплений необходимо повысить давление на участке нефтепровода с газовым скоплением, что приводит к снижению расхода, однако, в связи с ускорением процесса вывода трубопровода на режим, общий объем перекачиваемого продукта увеличивается.

На фиг.1 приведена схема трубопровода с газовыми скоплениями; на фиг.2 - зависимость константы равновесия от давления для фиксированной температуры (для метана); на фиг.З - кривые 1 и 2 для

давлений насыщения нефти соответствен не 0,3 и 0,6 МПа

В процессе растворения скопления уменьшается его длина li при неизменном размере ai. Исследованиями растворения газового скопления установлено, что при турбулентном режиме течения продолжительность At растворения скопления массой ДС, определяется зависимостью

At,

AG, -д

D а, - I, Ас

(D

if™ jw.

.N ho

где 6 - толщина диффузионного пограничного слоя;

D - коэффициент диффузии;

А с - разность концентраций газа на границах диффузионного слоя.

Величины б, D, a - пренебрежимо мало зависят от давления, но зависят от давления li и Ас, причем с ростом давления Ь уменьшается, а Ас увеличивается.

Xj

,.

4,0

(2)

где i.0-длина скопления, соответствующая атмосферному давлению Ро.

Ас А

1

к(РТ

-х,

где А - константа для данных нефти и газа;

Х- концентрация растворенного газа в нефти, поступающей в зону газового скоп- ления;

К- константа фазового равновесия.

Константа равновесия К существенно зависит от давления в области сравнительно небольших давлений, но по мере его ро- ста эта зависимость ослабевает. Характер кривой зависимости К от Р для фиксированной температуры для метана приведен на фиг.2.

В соответствии с формулами (2) и (3) произведение ii Ас меняется в зависимости от давления (фиг.З). Практически по ма- гистральным нефтепроводам могут транспортировать газонасыщенные нефти и сжиженные углеводородные газы, имею- щие давления насыщения от 0,5-0,6 МПа. Для нефтей, отвечающим этой области давлений насыщения произведение Ii Ас возрастает от нуля при давлении насыщения до максимального значения при давле- ниях 2,4-2,6 МПа, после чего начинает слабо понижаться (фиг.З). По формуле (1) видно, что при максимальном значении I, Ас получают минимальное время растворения скопления газа в нефти. Таким образом, поставленная цель - сокращение времени вывода нефтепровода на режим при возобновлении перекачки - может быть достигнута установлением давления в области газового скопления, обеспечивающего максимальную скорость диффузионного процесса и верхний предел области оптимальных давлений при этом составляет величину порядка 2,5 МПа.

Минимальная величина области опти- мальных давлений устанавливается максимальным значением давления насыщения нефти 0,6 МПа и кавитационными характеристиками магистральных насосов, наиболее употребительные из которых имеют кавитационный запас 30-65 м. При плотности нефтей 820-880 кг/м кавитационный запас составляет порядка 0,2-0,4 МПа. Таким образом, при давлении в трубопроводе на подходе к промежуточным перекачивающим станциям, составляющем 1.0 МПа, гарантируется бескавитаци- онная работа насосов. К тому же при давлениях более 1,0 МПа достигается и до

10

15

20 25 303540455055статочно высокая скорость диффузионного процесса растворения газа в нефти. Таким образом, по совокупности факторов область оптимальных давлений реализации способа составяет 1,0-2,5 МПа.

Установление давлений в трубопроводе в зоне газовых скоплений, соответствующих области их оптимальных значений, может быть достигнуто либо повышением давления в начале нефтепровода, если такая возможность имеется технически (включение дополнительного насоса), либо повышением давления в конце нефтепровода (прикрытие входной задвижки на входе перекачивающей станции).

П р и м е р. В нефтепроводе диаметром 0,7 м на одном из нисходящих участков на подходе к НПС образовалось газовое скопление с преимущественным содержанием метана и азота массой 1300 кг. Давление насыщения нефти 0,25 МПа и при кавитаци- онном гапасе насоса НМП-2500 0,26 МПа давление на входе НПС составляет 0,51 МПА, Среднее давление на участке с газовым скоплением составляет 0,72 МПа. При таком давлении для растворения скопления в соответствии с расчетом требуется 11 сут. Оптимальное давление растворения для данных газа и нефти составляет 1,8-2,0 МПа и при этом давлении для растворения скопления требуется 6 сут. Таким образом, целесообразно повысить давление на входе в НПС до 1,6-1,8 МПа, чтобы растворение газового скопления и выход нефтепровода на режим произошло вдвое быстрее.

Использование предлагаемого способа трубопроводного транспорта газонасыщенной нефти обеспечивает по сравнению с существующими способами следующие преимущества: снижается продолжительность вывода нефтепровода на нормальный режим эксплуатации, значительно ускоряется процесс растворения газовых скоплений, осуществляется работа нефтепровода в оптимальном режиме, уменьшаются гидравлические сопротивления при транспорте по трубопроводу газонасыщенных нефтей за счет растворения в нем газовых скоплений, увеличивается пропускная способность трубопровода, а также упрощается обслужива- ние и достигаются экологические преимущества.

Формула изобретения Способ трубопроводного транспорта газонасыщенной нефти и сжиженных углеводородных газов, включающий растворение газовых скоплений в транспортируемой углеводородной системе, отличающийс я тем, что, с целью ускорения процесса растворения газовых скоплений и сокращения времени вывода трубопровода в эксплуатацию после остановок, связанных с выделением газовой фазы, в зоне газовых скоплений поддерживают давление 1,0-2,5 МПа.

Изобретение позволяет ускорить процесс растворения газовых скоплений и сократить время вывода трубопровода в эксплуатацию после остановок, связанных с выделением газовой фазы. Для этого в зоне газовых скоплений поддерживают давление 1,0-2,5 МПа, обеспечивающее максимальный массообмен от газа к нефти. 3 ил.

газ