Технология трубопроводного транспорта нефти. Состав и назначение сооружений, входящих в систему нефтепровода: перекачивающие станции, линейная часть, резервуарные парки и т.п..

 

К линейным сооружениям магистрального нефтепровода относятся:

§ трубопровод, который в зависимости от условий прокладки (геологических и климатических) прокладывается в подземном (в траншее), наземном (в насыпи) либо в надземном (на опорах) вариантах. Для магистральных нефтепроводов обычно применяются стальные сварные трубы диаметром до 1220 мм. Толщина стенки рассчитывается исходя из максимального давления, развиваемого перекачивающей станцией;

§ линейная запорная арматура, предназначенная для перекрытия участков нефтепровода при авариях и ремонте. В зависимости от рельефа местности интервал между линейными задвижками должен составлять 15…20 км.

§ переходы через естественные и искусственные препятствия:

подводные переходы (выполняются в две нитки при ширине водной преграды в межень 75 м и более);

переходы через автомобильные и железные дороги, прокладываемые в защитных кожухах (футлярах);

надземные переходы через овраги, ущелья и т. п.;

§ устройства приема и пуска скребка, предназначенные для очистки трубопровода в процессе эксплуатации, а также для запуска и приема средств внутритрубной диагностики. Они размещаются на расстоянии до 300 км друг от друга и, как правило, совмещаются с перекачивающими станциями. Устройства приема и пуска скребка должны предусматриваться также на лупингах и резервных нитках протяженностью более 3 км, и на отводах протяженностью более 5 км. Технологические схемы устройств приема и пуска скребка должны обеспечивать различные варианты технологи­ческих операций в зависимости от расположения на нефтепроводе: пропуск, прием и пуск, только пуск или только прием, а также обеспечивать возможность осуществления перекачки без остановки ПС в процессе очистки или диагностики нефтепровода;

§ станции противокоррозионной (катодной, дренажной) защиты трубопровода;

§ линии связи и электропередачи. Линия связи имеет в основном диспетчерское назначение и является ответственным сооружением. Нарушение связи приводит, как правило, к остановке перекачки. Линия электро­передачи (ЛЭП) предназначена для питания вспомогательных систем и станций катодной защиты (СКЗ);

§ вдольтрассовые дороги, аварийно-восстановительные пункты (АВП), дома линейных ремонтеров, вертолетные площадки.

 

Перекачивающие станции представляют собой сложный комплекс сооружений для подачи транспортируемой нефти в магистральный трубопровод. Они подразделяются на головную и промежуточные.

§ Головная перекачивающая станция магистрального нефтепровода обеспечивает прием нефти с установок подготовки и закачку ее в трубопровод. ГПС располагает резервуарным парком, вмещающим 2…3-х суточный запас производительности нефтепровода, подпорной насосной, узлом учета нефти, магистральной насосной, узлом регулирования давления, площадкой с предохра­нитель­ными устройствами для сброса избыточного давления при гидравлических ударах, фильтрами-грязеуловителями, а также технологическими трубопроводами.

§ Промежуточные перекачивающие станции предназнача­ют­ся для поддержания необходимого давления в магистральном нефтепроводе в процессе перекачки. В от­личии от ГПС в их состав, как правило, не входят резервуарный парк, подпорная насосная и узел учета.

 

Расстановка перекачивающих станций по трассе выполняется на основании гидравлического расчета с учетом по возможности равномерного распределения давления на них. Среднее расстояние между станциями составляет:

§ для первой очереди 100…200 км;

§ для второй очереди 50…100 км.

 

 

Магистральные нефтепроводы большой протяженности раз­биваются на эксплуатационные участки длиной 400…600 км (рис. 1.2). На границах эксплуатационных участков располагаются перекачивающие станции, состав которых аналогичен ГПС, но с резервуарным парком меньшей вместимости (0,3…0,5 суточной производительности Q_СУТ). Эта емкость должна быть увеличена до 1,0…1,5 Q_СУТ в случае обеспечения приемо-сдаточных операций.

 

1-й экспл. участок

2-й экспл. участок

ГПС

ПС

ПС

ПС

ПС

ПС

ПС (КП)

Рис.1.2. Схема эксплуатационных участков магистрального нефтепровода

 

Через цепь последовательно расположенных перекачивающих станций нефть поступает на конечный пункт. На КП производится прием нефти, её учет, перевалка на другие виды транспорта или сдача потребителю. Резервуарный парк КП должен иметь такую же вместимость, что и резервуарный парк ГПС.

 

РЕЗЕРВУАРНЫЙ ПАРК — комплекс взаимосвязанных отдельных или групп резервуаров для хранения или накопления жидких продуктов (нефти, нефтепродуктов, жидких углеводородов, химических продуктов, воды и др.); оборудуется технологическими трубопроводами, запорной арматурой, насосными установками для внутрипарковых перекачек, системами сокращения потерь продуктов, безопасности, пожаротушения и средствами автоматизации.

Резервуарные парки обеспечивают равномерную загрузку магистральных трубопроводов, компенсацию пиковых и сезонных неравномерностей потребления нефти, нефтепродуктов и воды промышленными районами и городами, накопление запасов аварийного и стратегического резерва, для технологических операций по смешению, подогреву и доведению продуктов до определённой кондиции и могут использоваться при товарно-коммерческих операциях для замеров количества продуктов.

Резервуарные парки обеспечивают повышение надёжности систем нефтеснабжения народного хозяйства в целом. Резервуарные парки могут входить в состав нефтепромыслов, нефтебаз, головных и промежуточных (с ёмкостью) перекачивающих станций магистральных нефтепроводов, нефтепродуктопроводов и водоводов, нефтеперерабатывающих предприятий, нефтехимических комплексов, а также являться самостоятельным предприятием.

По способу размещения резервуаров различают резервуарные парки надземные, наземные, полуподземные, подземные и подводные. Надземные и наземные резервуарные парки оборудуются в основном стальными вертикальными цилиндрическими нефтяными резервуарами со стационарной или плавающей крышей, понтонами или резервуарами специальных конструкций (каплевидных, сферических и др.); полуподземные — железобетонными резервуарами с облицовкой внутри стальным листом или без неё.

Надземные, наземные и полуподземные резервуарные парки для нефти, нефтепродуктов, жидких углеводородов и легковоспламеняющихся химических продуктов состоят из групп резервуаров. Ёмкость резервуаров одной группы не превышает 200 тысяч м³. Обычно по периметру они ограничены обвалованием (ограничивающей стенкой), дорогами или противопожарными проездами. Расстояния между резервуарами в резервуарные парки ограничиваются санитарными и противопожарными нормами и правилами. Ёмкость надземных, наземных и полуподземных резервуарных парков не превышает 1 млн. м и ограничивается размерами отводимой территории.
Подземные резервуарные парки позволяют создать значительные запасы продуктов при небольших площадях по сравнению с наземными или полуподземными. Подземные резервуарные парки сооружаются обычно в отложениях каменной соли или в твёрдых осадочных породах (см. Соляные хранилища).
Подводные резервуарные парки могут сооружаться в бетонных фундаментах морских буровых платформ, состоять из подводных резервуаров (рис. 1, рис. 2) или танкеров, используемых в качестве резервуарных парков (см. Подводное нефтехранилище).

Подземные и подводные резервуарные парки безопасны в пожарном отношении и исключают потери продуктов от испарения.

Общая тенденция при строительстве и эксплуатации резервуарных парков — повышение безопасности и сокращение потерь продуктов при минимальной их стоимости.

 

Гидравлический расчет стационарных режимов работы нефтепровода. Основные категории: средняя скорость, массовый и объемный расходы, давление, напор. Уравнение неразрывности потока и уравнение Бернулли с потерями напора в виде формулы Дарси-Вейсбаха. Местные потери напора. Гидравлический уклон. Линия гидравлического уклона.

V(м/с) – средняя скорость

Объёмный расход Q, м³/сек;м³/час

Массовый расход М, кг/сек; кг/час

Коммерческий расход Q_к=M/ρ_ст – масс.расход, привед. к станд. условиям, м³/сек; мин*м³/сут

Линейная скорость , м/с

Массовая скорость кг/м²с

При движ. газа масс. расхзод и скорость пост., а лин. скорость и объём. расход увелич. вследствие снижения плотности.

Ур. неразрывности:

Установившееся течение жидкости в трубе описывается двумя уравнениями:

1)Уравнение сохранения массы: →

→ a)P=const, v=const, s=const,∆ρ<< ρ; →b)v₁/v₂=(d₂/d₁)²;v₂=v₁d₁²/d₂²

2)Уравнение Бернулли:

 

 

Изменение кинет.энергии:

 

ά – коэфф.кориолиса

Изменение работы внешних сил:

 

Изменение работы внутренних сил

- мощность сил внутреннего трения, рассчитанная на единицу массы жидкости

h_1-2 – потери напора м/ду сечениями 1 и 2 (м)

Скоростной + пьезометрический + геометрический напоры - полный напор в сеч/ X (м)

Для участка т/п, все сечения которого полностью заполнены жидкостью:

h_1-2=h_т+h_m

Потери напора на трение h_т обусловлены трением слоёв жидкости относительно друг друга:

Потери напора на местное сопротивление где ξ зависит от числа Рейнольдса и от параметров мест. сопротивления. При расчёте м.н. обычно принимают h_m =0,02 h_т

Если D=const и жидкость, тек. по нему, несжимаемая, то из ур. сохр. массы следует, что скорость движения жидкости постоянная и ур. Бернулли принимает вид:(P₁/pg+z₁)-(P₂/pg+z₂)=h_1-2

Формула Дарси-Вейсбаха

коэфф гидр сопр

е относит шереховатость

Гидравлическим уклоном называют потери напора на трение, отнесенные к единице длины трубопровода

(1.15)

С учетом (1.15) уравнение (1.11) принимает вид

(1.16)

Графическое представление выражения (1.16) показано на рис. 1.7.

1,02·i·Lp

hОСТ

Dz

H

Lp

Графическое представление линии гидравлического уклона

 

Как видно из рисунка, линия гидравлического уклона показывает распределение напора по длине трубопровода. Напор в любой точке трассы определяется вертикальным отрезком, отложенным от линии профиля трассы до пересечения с линией гидравлического уклона. При графических построениях (расстановке ПС на профиле трассы) положение линии гидравлического уклона должно учитывать надбавку на местные сопротивления.