Углеводородными разбавителями

 

Одним из эффективных и доступных способов улучшения реологических свойств высоковязких нефтей и нефтепродуктов является применение углеводородных разбавителей-конденсатов и маловязких нефтей.

Использование разбавителей позволяет довольно существенно снизить вязкость и температуру застывания нефти. Во-первых, понижается концентрация парафина в смеси, т.к. часть его растворяется легкими фракциями разбавителя. Во-вторых, если в маловязкой жидкости, используемой в качестве разбавителя, содержатся асфальтосмолистые вещества, последние, адсорбируясь на поверхности кристаллов парафина, препятствуют образованию прочной структурной решетки.

 

Первые в нашей стране опыты по перекачке нефтей с разбавителями были проведены А.Н. Сахановым и А.А. Кащеевым в 1926 г. В этих опытам высокозастывающую нефть смешивали с керосиновым дистиллятом и пе­рекачивали по трубопроводу. Полученные результаты были настолько xoроши, что использовались при проектировании нефтепровода Грозный-Черное море. В дальнейшем исследованием вопросов перекачки высоковязких нефтей с разбавителями занимались Л.С. Абрамзон, Э.М. Блейхер, В.Е. Губин, Р.Г. Исхаков, В.А. Куликов, Л.С. Маслов, Ю.А. Сковородников, Ю.В. Скрипников, В.Н. Степанюгин, П.И. Тугунов, В.А. Юфип и др.

Оценим влияние добавления маловязкого разбавителя на работу нефтепровода. Для определения вязкости смеси нефти с разбавителями весьма удобна формула М.М. Кусакова

 

, (2.6)

 

где а - коэффициент, определяемый в результате лабораторных исследований свойств смесей нефти с разбавителем; к - его концентрация.

Потери напора Н_н при перекачке вязкой нефти равны

 

,

 

где Q_н - расход вязкой нефти.

Для разбавленной нефти

.

Если наложить условие, что Н_см = Н_н, то в трубопроводе устанавливается расход

 

, (2.7)

 

то есть в раз больше.

Расход смеси Q_cм складывается из нового расхода высоковязкой нефти и расхода разбавителя Q_р,т.е.

 

.

 

Поделив обе половины данного уравнения на Q_см и принимая во внимание, что по определению Q_р / Q_cм = К, получим

 

. (2.8)

 

Решая совместно (2.7) и (2.8), находим новый расход нефти в трубопроводе после её разбавления

 

, (2.9)

 

 

т.е. расход нефти изменяется в раз.

Чтобы разбавлением добиться увеличения производительности трубопровода по нефти должно выполняться условие

 

a = . (2.10)

 

При ламинарном режиме перекачки увеличение производительности составит, а при турбулентном (m = 0,25) - (1 - К) • е ^0,143ak. То есть при ламинарном режиме перекачки эффект увеличения производительности (если он есть) выше в число раз

 

 

Если необходимости в увеличении производительности трубопровода по нефти нет , то с помощью разбавления можно уменьшить по­тери напора на трение.

 

Подставляя в формулу Лейбензона параметры смеси, будем иметь

 

. (2.11)

 

Таким образом, при разбавлении высоковязкой нефти потери напо­ра на трение уменьшаются в e^amk/ (1- К) ^2-m раз. Максимальный эффект бу­дет иметь место при ламинарном режиме перекачки. Чем более развит турбулентный режим, тем снижение потерь напора меньше.

Теоретически при m = 0 положительный эффект от разбавления от­сутствует. Однако высоковязкие нефти в зоне квадратичного трения тур­булентного режима не перекачиваются.

Перекачка высоковязких нефтей в смеси с разбавителями распрост­ранена достаточно широко. Так, в нашей стране на самарской базе смешения часть высокопарафинистой мангышлакской нефти смешивается с ма­ловязкими нефтями Поволжья и закачивается в нефтепровод "Дружба".

Разбавление высоковязких нефтей и нефтепродуктов бензинами и керосинами для облегчения перекачки практически не осуществляется, т.к. ил доставка на месторождения требует больших капитальных и эксплуатационных затрат. Для мазутов и гудронов такие разбавители также нецелесообразны, поскольку на конечных пунктах нужны установки по разгонке смеси.

Целесообразнее всего в качестве разбавителей использовать маловязкие нефти. Если на месторождении добываются нефти разных свойств высоковязкие, высокопарафинистые и маловязкие, то разбавляя вязкие нефти маловязкими, можно добиться резкого снижения вязкости и температуры застывания смеси и, таким образом, облегчить их перекачку.

В общем случае выбор типа разбавителя производится путем сравнения для конкурирующих вариантов суммарных затрат на получение, доставку и смешение разбавителя, а также транспортировку смеси. Кроме того следует учитывать, что смешением высокопарафинистых нефтей с маловязкими можно получить смеси заранее определенного состава и тем самым стабилизировать работу нефтепровода и установок нефтеперерабатывающих заводов, увеличить выход продуктов переработки нефти.

Интересен также такой факт: на реологические свойства нефтяной смеси оказывает влияние температура смешиваемых компонентов. Гомогенная смесь получается, если смешение производится при температуре на 3...5 градусов выше температуры застывания вязкого компонента. При неблагоприятных условиях смешения эффективность разбавителя в значительной степени уменьшается и может произойти даже расслоение смеси.