Замещение высоковязких нефтей в трубопроводах

Для ускорения процесса вытеснения высоковязкой нефти из трубопровода целесообразно обеспечить максимально возможный расход вытесняющей жидкости. Ограничением в этом случае являются максимально допустимый из условия прочности нефтепровода и оборудования напор на выходе насосной станции.

Рассмотрим сначала качественный характер вытеснения высоковязкой жидкости маловязкой с помощью центробежных насосов (рис. 2.24). Пока мы ограничиваем развиваемый напор величиной расход, с которым происходит вытеснение (рис. 2.24, а), не остается постоянным. Это связа­но с характером изменения положения рабочей точки на совмещенной характеристике трубопровода и насосной станции (рис. 2.24, б).

При дальнейшем увеличении длины участка, занятой маловязкой жидкостью, потери напора в трубопроводе уменьшаются, а величина расхода продолжает возрастать, достигая максимальной величины после полного вытеснения высоковязкой нефти.

Определим время вытеснения высоковязкой жидкости из участка трубопровода длиной l. Для первого этапа уравнение баланса давлений запишем в виде

(2.52)

где - плотность соответственно вытесняющей и вытес-

няемой жидкости, а также их полусумма;

Рис. 2.24. Изменение параметров при вытеснении высоковязкой жидкости маловязкой

- гидравлический уклон при единичном расходе, определя-
емый по формуле Дарси - Вейсбаха, ;

х - длина участка, заполненного вытесняющей жидкостью.

Из (2.52) получаем, что расход вытесняемой жидкости равен

(2.53)

Для определения продолжительности первого этапа вытеснения

воспользуемся уравнением неразрывности

,

где F - площадь сечения трубопровода

Отсюда с учетом (2.53) получаем

(2.54)

 

Продолжительность первого этапа вытеснения найдем, интегрируя левую часть уравнения (2.54) от 0 до т₁, а правую от щ до х₁, что дает

(2.55)

Для решения этого интеграла прибегнем к замене переменной, обо­значив Отсюда

 

и .

 

Новый нижний предел интегрирования t₁ равен

 

,

 

а новый верхний предел . Итак, формула (2.55) принимает вид

 

(2.56)

Величину х, найдем из условия, что в момент окончания 1-го этапа вытеснения напор насосной станции точно равен максимально допусти­мому напору, т.е.

Откуда

(2.57)

 

С другой стороны, согласно формуле (2.53), в момент времени

τ = τ₁

(2.58)

Так как левые части данных выражений равны, тоследовательно равны и правые, т.е.

(2.59)

Подставляя данное выражение в формулу (2.56), получим

(2.60)

Второй этап вытеснения осуществляется уже с переменным напо­ром. Поэтому уравнение баланса давлений (2.53) примет вид

(2.61)

Отсюда величина расхода в трубопроводе, соответствующая удале­нию границы раздела от насосной станции на расстояние х, равна

(2.62)

Решая аналогично, находим продолжительность 2-го этапа вытеснения

(2.63)

Общее время вытеснения высоковязкой нефти из трубопровода рав­но сумме продолжительностей обоих этапов

(2.64)

В формулах (2.60), (2.63) величины коэффициентов λ_iвычисляют­ся для среднего расхода во время каждого этапа.

Рекомендуемая литература

1.Агапкин В.М., Кривошеий Б.Л., Юфин В.А. Тепловой и гидравли­-
ческий расчеты трубопроводов для нефти и нефтепродуктов.- М: Не-
дра,1981.-256с.

2.Губин В.Е., Губин В.В. Трубопроводный транспорт нефти и нефте­-
продуктов.- М: Недра, 1982.- 246 с.

3.Новоселов В.Ф., Коршак А.А. Трубопроводный транспорт нефти и
газа. Перекачка вязких и застывающих нефтей. Специальные методы пе­
рекачки. - Уфа: Изд. Уфпм.нефт.ин-та, 1988.- 114 с.

4.Тугунов П.И. Нестационарные режимы перекачки нефтей и нефте­-
продуктов.- М: Недра, 1984.- 224 с.

5.Тугунов П.И., Новоселов В.Ф. Транспортирование вязких нефтей
и нефтепродуктов по трубопроводам.- М: Недра, 1973.- 89 с.

6.Трубопроводный транспорт нефти и газа / Алиев Р.А., Бело­-
усов В.Д., Немудров А.Г. и др. - М: Недра, 1988.- 368 с.

 

СОВМЕСТНЫЙ ТРАНСПОРТ НЕФТИ (КОНДЕНСАТА) И ГАЗА