Научно-технический журнал

«Оборудование и технологии для нефтегазового комплекса»

ISSN 1999-6934

Оборудование и технологии для нефтегазового комплекса
Анализ зависимости расхода и потерь напора в нефтепроводе от температуры перекачиваемой среды

УДК: 621.6.078
DOI: 10.33285/1999-6934-2022-3(129)-62-71

Авторы:

ИГНАТИК АНАТОЛИЙ АЛЕКСАНДРОВИЧ1
1 Ухтинский государственный технический университет, Ухта, Россия

Ключевые слова: коэффициент гидравлического сопротивления, коэффициент местных сопротивлений, лабораторный стенд, нефтепровод, потери напора, шероховатость трубопровода, эксперимент

Аннотация:

В данной статье рассмотрено экспериментальное исследование в лабораторных условиях на гидравлическом стенде. Его целью является моделирование режимов работы нефтепровода при разной температуре перекачиваемой среды. Основное оборудование стенда: резервуар, насос, электроподогреватель, трубопровод, измерительные приборы (манометры, расходомер, температурный датчик). Геометрические параметры трубопровода: внутренний диаметр 35,9 мм, протяженность 31 м; трубы стальные. По трубопроводу стенда перекачивалась эмульсия "нефть в воде", у которой известны зависимости плотности и кинематической вязкости от температуры. В эксперименте температура жидкости увеличивалась в электроподогревателе от 20 до 62 °C. Экспериментально получены зависимости расхода жидкости от её температуры и потерь напора (давления) от температуры; обнаружен минимум потерь напора при температуре 48 °C. Выполнены гидравлические расчеты с целью определения чисел Рейнольдса, коэффициентов гидравлического сопротивления, потерь напора на трение и на местных сопротивлениях при разной температуре жидкости. Чтобы преодолеть полученное противоречие в экспериментальных и расчетных результатах, выдвинуто предположение, что шероховатость внутренней поверхности труб уменьшается при увеличении температуры жидкости. Выведены формулы для вычисления абсолютной (эквивалентной) шероховатости по экспериментальным данным. Обоснован вывод о том, что при увеличении температуры жидкости суммарный коэффициент местных сопротивлений трубопровода уменьшается. Предложена качественная совмещенная расходно-напорная характеристика системы нефтеперекачивающая станция – нефтепровод при изменении температуры жидкости, где демонстрируется перемещение характеристик и рабочей точки.

Список литературы:

1. Пшенин В.В., Климко В.И. Выбор оптимальной температуры подогрева при "горячей" перекачке нефти и нефтепродуктов // Горный информ.-аналит. бюл. – 2013. – № 8. – С. 338–341.
2. Семин С.Л., Федоров П.В. Оптимизация технологических режимов магистрального трубопровода в условиях работы пунктов подогрева нефти и применения противотурбулентных присадок // Наука и технологии трубопроводного транспорта нефти и нефтепродуктов. – 2018. – Т. 8, № 6. – С. 650–655.
3. Сравнительная оценка эффективности "горячей" перекачки / А.И. Гольянов, Б.Г. Гриша, С.Е. Кутуков, О.В. Четверткова // Наука и технологии трубопроводного транспорта нефти и нефтепродуктов. – 2018. – Т. 8, № 6. – С. 642–649.
4. Solving Heated Oil Pipeline Problems Via Mixed Integer Nonlinear Programming Approach / Muming Yang, Yakui Huang, Yu-Hong Dai, Bo Li. – URL: https://www.researchgate.net/publication/334695141_Solving_Heated_Oil_Pipeline_Problems_Via_Mixed_Integer_Nonlinear_Programming_Approach (дата обращения 25.04.2022).
5. Research on Exergy Flow Composition and Exergy Loss Mechanisms for Waxy Crude Oil Pipeline Transport Processes / Qinglin Cheng, Yifan Gan, Wenkun Su [et al.] // Energies. – 2017. – Vol. 10, Issue 12. – DOI: 10.3390/en10121956
6. Методика оценки теплопроводности органических отложений на лабораторной установке Wax Flow Loop / П.Ю. Илюшин, К.А. Вяткин, А.В. Козлов, А.О. Вотинова // Наука и технологии трубопроводного транспорта нефти и нефтепродуктов. – 2021. – Т. 11, № 6. – С. 622–629. – DOI: 10.28999/2541-9595-2021-11-6-622-629
7. Experimental Study on the Flow Regimes and Pressure Gradients of Air-Oil-Water Three-Phase Flow in Horizontal Pipes / L.M. Al-Hadhrami, S.M. Shaahid, L.O. Tunde, A. Al-Sarkhi // The Scientific World J. – 2014. – No. 2. – DOI: 10.1155/2014/810527
8. Flow and heat exchange calculation of waxy oil in the industrial pipeline / U.K. Zhapbasbayev, G.I. Ramazanova, D.Zh. Bossinov, B.K. Kenzhaliyev // Case Studies in Thermal Engineering. – 2021. – Vol. 26. – DOI: 10.1016/j.csite.2021.101007
9. Трубопроводный транспорт нефти и нефтепродуктов: справ. пособие: в 2 т. Т. 1 / Б.Н. Мастобаев [и др.]; под общ. ред. Ю.В. Лисина. – М.: Недра, 2017. – 494 с.
10. Коршак А.А., Нечваль А.М. Проектирование и эксплуатация газонефтепроводов: учеб. для вузов. – Ростов н/Д.: Феникс, 2016. – 540 с.
11. Типовые расчеты при проектировании и эксплуатации нефтебаз и нефтепроводов: учеб. пособие для вузов / П.И. Тугунов, В.Ф. Новоселов, А.А. Коршак, А.М. Шаммазов. – Уфа: ДизайнПолиграфСервис, 2002. – 658 с.
12. Антипов Ю.А., Хассан Х., Жариков И.А. Оценка гидравлических и тепловых потерь в магистральных нефтепроводах в условиях холодного климата // Нефтегазовое дело. – 2018. – Т. 16, № 2. – С. 99–105. – DOI: 10.17122/ngdelo-2018-2-99-105
13. Технический паспорт: Wilo-Star-RS 30/6 / Wilo. – URL: https://wl-market.ru/upload/shop_1/7/8/9/item_789/shop_property_file_789_1524.pdf (дата обращения 25.04.2022).
14. Морозова Н.В., Коршак А.А. О границах зон трения при гидравлическом расчёте нефте- и нефтепродуктопроводов // Нефтегазовое дело. – 2007. – Т. 5, № 1. – С. 120–125.
15. Коршак А.А., Морозова Н.В. Выбор формул для гидравлического расчета нефте- и нефтепродуктопроводов // Нефт. хоз-во. – 2021. – № 3. – С. 113–117. – DOI: 10.24887/0028-2448-2021-3-113-117
16. Menon E.S. Pipeline Planning and Construction Field Manual. – Elsevier, 2011. – 552 p. – DOI: 10.1016/C2009-0-63837-X