Способ транспорта вязких нефтей и нефтепродуктов по трубопроводу Советский патент 1993 года по МПК F17D1/18 

порта жидкости необходимо,, чтобы трубопровод работал в таком тепловом режиме, когда конечная температура жидкости на участке между тепловыми станциями была больше или хотя бы равна температуре застывания перекачиваемой жидкости или критической точке. К тому же необходимо учитывать, что возможны плановые и внеплановые остановки трубопровода длительностью не более трех суток и при этом для дальнейшего запуска трубопровода, чтобы не проводить дополнительные операции (выталкивание жидкости в амбары при остановках, разбавление маловязкой жидкостью и т.п.), необходимо также выдержать такой тепловой режим, при котором конечная температура tK жидкости после трехсу- то.чного остывания на участке между тепловыми станциями больше или рзв на t - критической точке. Эти мероприятия учитываются при расстановке тепловых станций. ..-..-.

Недостатком этого способа транспорта жидкости является то, что учет явления остановки трубопровода уменьшает расстояние между тепловыми станциями и на протяженных трубопроводах приводит к значительным капитальным и эксплуатационным затратам по строительству и эксплуатации дополнительных тепловых станций.

Целью.изобретения является сокращение числа тепловых станций.

Цель достигается тем, что осуществляют нагрев жидкости на тепловой станции, перекачивают ее до критической точки и устанавливают в этой точке дросселирующее устройство, обеспечивающее дросселирование напора с эффектом тепловыделения.. .......

Сущность способа заключается в следующем. Определяют конечную температуру U (критическую точку) на участке между тепловыми станциями таким образом, чтобы она стала равной после процесса остывания во время трехсуточной остановки температуре застывания t, и по ней рассчитывают длину участка согласно формуле В.Г.Шухова (1).

Затем определяют потери напора РТр по длине рассчитанного участка по известным методикам (см. РД 39-30-139-79 Методика теплового и гидравлического расчета магистральных трубопроводов при стационарных и нестационарных режимах перекачки ньютоновских и неньютоновских нефтей в различных климатических условиях. Мин нефтегазпром, ВНИИСПТнефть, Уфа, 1979, с. 55).

Учитывая разницу между напором, создаваемым насосами в начале трубопровода Рнас, и потерями напора на трение РТр на участке между ТС:

нас

Ртр-Рп ±Д Z pg Д Р,

где Рнас - максимальный напор насосной станции;

Рп - подпор перед насосной станцией; AZ - перепад высот начала и конца участка трубопровода, в конце участка (критической точке) устанавливают дросселирующий орган, при этом происходит повышение температуры на следующую величину (см РД 39-30-577-81 Методика теплового и гидравлического расчета трубопроводов при стационарной перекачке ньютоновских нефтей с учетом

теплоты трения. Миннефтепром, Тюменский филиал института Гипротрубопро- вод,.УНИ. 1981, с. 15):

At.

ДР

0,924 10

-7

г Д-Р d

0,403 +8,1 10 JtK

где г 1 0,3

становления; - н fe

Е

Р ГГ

100;

коэффициент восР

пг РС - п

Prt -v-- - критерии Прандля; А н. , .

v- кинематическая вязкость, м/с.

За счет полученной температуры в процессе дросселирования рассчитывают дополнительный участок от критической точки до следующей тепловой станции. Длина дополнительного участка ALопределяется по известной формуле З.Г.Шухова, где под знаком логарифма вместо подставляют вместо + Д Тдр. Таким образом, длина между станциями составит.

L+ Д L L.

ДР

50

где 1ДР - длина участка за счет установки дросселирующего органа.

Затем по известной зависимости

klЈ - .klEL п

I| - И i

L Lqp

где LTp - общая длина трубопровода, км;

L -длина участка без дросселирования, км;

1ДР - длина участка с дросселирующим органом, км, определяют число сокращенных тепловых станций.

Таким образом, учитывая, что обычно стараются избежать дросселирования (см.книгу Тугунов П.И., Нечваль М.В., Новоселов В.Ф., Ахатов Ш.Н. Эксплуатация магистральных трубопроводов, Башкирское книжное издательство, Уфа, 1975, с.50), в .изобретении цель достигается применением дросселирующего органа в качестве источника тепловыделения для увеличения расстояния между тепловыми станциями, что соответствует критериям новизна и существенные отличия.

Предлагаемый способ транспорта жидкости наиболее эффективен в начальный период эксплуатации трубопровода, когда производительность перекачки ниже проектной производительности.

Для осуществления необходимого теплового режима перекачки жидкости по трубопроводу в начальный период необходимо сооружение дополнительных тепловых станций, так как длина участка трубопровода прямо пропорциональна производительности перекачки. При выходе трубопровода на проектную производительность необходимый тепловой режим достичь меньшим количеством перекачивающих станций. Предлагаемый способ позволяет избежать строительства тепловых станций, а при увеличении производительности перекачки дросселирование прекращается.

.Пример. Исходные данные: DH 0,72 м - диаметр трубопровода;

р 840 кг/м 3 - плотность;.

С 2000 Дж/к1 °С -теплоемкость; .

k 0,5 Вт/м2. °С - коэффициент теплопередачи;

Q 0,1 м3/с - производительность трубопровода;

ts -25°С - температура окружающей среды;

t n 60°С - температура начала перекачки; t 20°O- температура застывания; р is 860 кг/м - плотность; v 8, м2/с - кинематическая вязкость;

Ян -0,14 Вт Ад °С- коэффициент теп- лопроводности;

l-rp - 300 км - длина трубопровода;

Тк 44,5°С- критическая температура.

1. Определяем длину участка с параметрами

iH -600C;tK 44,5°C:

QpC- К л D 01

In

t и -t в

t к - t в

0.1 840

0,5 л 0,7 30000 м 30 км

2000 ,п

Определяем потери напора-на участке напора на участке согласно методике (см, РД 39-139-79 Методик теплового и гидравлического расчета магистральных трубопроводов при стационарных и нестационарных режимах перекачки ньютоновских и неньютоновских нефтей в различных климатических условиях. Миннефтепром,

ВНИИСПТнефть, Уфа, 1979, программа RASNEF):

РгР 5..105Па(5атм)..

Учитывая, что прочностные свойства трубопровода рассчитаны на 55 атм,а насосы развивают такой же напор, создается в начале трубопровода давление 55 атм, а на тридцатом километре устанавливается

дросселирующий орган (например, задвижка), на котором с А Р Рнас - Ртр 50-атм 5 .106 Па (для наглядности примера небрежем значениями Рп/ Д Z) происходит дросселирование, при этом происходит повышение температуры на следующую величину: . .

AtTp

0,924 10

;-7

гДРа

-з

0,403+8,1-10 JtK

d 100 3,49;

40 vp С ft 8,3 10 5 840 2000

С учетом повышения температуры на 8,5°С, т.е. tK + А т.др 53°С, рассчитываем длину дополнительного участка AL до сле- дующей тепловой станции, выполняя условие, чтобы минимальная температура на участке была не меньше 44,5°С;

д. - QPC . tH-Atqp-tB L У тт П |П-f -t

П и внIK TD

- ОЙ 840 2000 . 53+25

0,5 п- 0,7

In

44,5 +25

17629 «17,5км.

Таким образом, LAP L + AL 30 + 17,5 47,5 км.

Определяем число сокращаемых тепловых станций

LTp 300 L Lqp 30 47,5

10-6 4.

Если производительность перекачки Q 0,1 м3/с являлась для рассматриваемого трубопровода начальной,то при увеличении производительности перекачки до 0,16 м3/с дросселирование прекращается, так как длина участка с параметрами tn 60 и и. 44,5 по расчетам раздела 1 достигнет 47,5 км. В данном случае (начало эксплуатации трубопровода) не понадобится строить дополнительно четыре тепловые станции.

Очевидно, что применение дросселирующего органа, установленного в критической точке и обеспечивающего дросселирование с эффектом тепловыделв ния, позволяет увеличить расстояние между

тепловыми станциями, тем самым позволяя сократить число тепловых станций с десяти до шести, что приводит к значительной экономии капитальных затрат.

Фор м.ула изобретения

Способ транспорта вязких нефтей и нефтепродуктов по трубопроводу, включающий нагрев нефти на тепловой станции, со- здание дополнительного напора на насосной станции и преобразование механической энергии в тепловую, в том числе за счет дросселирования, и ее перекачку до критической точки с заданной температурой, отличающийся тем, что дополнительный напор, созданный на насосной

станции, передают в критические точки с заданной температурой, где производят дросселирование нефти с эффектом тепловыделения.