Расчет влияния различных факторов на эффективность перекачки высокопарафинистой нефти

Эффективность работы трубопровода оценивается соотношением теоретического и факти­ческого гидравлического уклонов:

(4.1)

где - эквивалентный диаметр трубопровода (с учетом лупингов, вставок и т.д.);

- эффективный диаметр трубопровода, который определяется по формуле:

(4.2)

- величина средней толщины парафиновых отложений на участке.

Т.о. эффективность работы трубопровода напрямую зависит от толщины парафиновых отложений. Оценим влияние различных факторов на толщину парафиновых отложений на стенке «горячего» трубопровода, транспортирующего высокопарафинистую нефть.

Исходные данные:

Содержание парафинов R = 22,5%

Плотность нефти при 20 ºС   = 852

Температура кипения = 65 ºС

Температура застывания = 30 ºС

Температура начала кристаллизации парафинов =50 ºС

Скрытая теплота кристаллизации парафинов χ = 220 кДж/кг

Плотность парафинов =890 кг/м3

Вязкость нефти при 50ºС,

Теплоемкость нефти по формуле Крэга С_м =1971,15 Дж/кг·°С

Эффективная теплоемкость с учетом кристаллизации парафинов С*_м =4446,15 Дж/кг·°С

Диаметр трубопровода D =1020х12 мм

Длина участка L = 120 км

Производительность перекачки Q = 0,3

Температура нагрева =55 ºС

Температура окружающей среды = 15 ºС

Шероховатость внутренней поверхности труб = 0,15 мм

Полный коэффициент теплопередачи k = 1,8 Вт/м²·°С

Время работы трубопровода t = 60,сут.

 

Методика расчета

Толщину парафиновых отложений можно определить по формуле, предлагаемой в справочнике инженера по эксплуатации газонефтепроводов и продуктопроводов под редакцией д.т.н. Земенкова Ю.Д.

(4.3)

где:

R_н - содержание (растворимость) парафина в нефти, начальное;

R - содержание (растворимость) парафина в нефти, при температуре T,%;

Т_нк - температура кристаллизации паарфина, ;

Т -температура в месте определения толщины отложений, ;

Т₀ - температура окружающей среды, ;

-время работы трубопровода, с;

-плотность нефти,;

- плотность парафина, кг/м³;

- показатель интенсивности отложений парафина, 1/м;

- расстояние от точки начала парафинизации до места определения толщины отложений, м;

Температура в каждой точке горячего нефтепровода может быть определена по формуле:

(4.4)

где T – температура нефти на расстоянии l от начала участка, °С;

T₀ – температура грунта, °С;

b – температура трения, °С;

T_н – температура в начале участка, °С;

а – показатель крутизны падения температуры, 1/м;

(4.5)

 

(4.6)

Q – производительность перекачки, м³/с;

ρ – плотность нефти, кг/м³;

k – полный коэффициент теплопередачи, Вт/м²·° С;

D – диаметр трубопровода, м;

i – коэффициент гидравлического уклона, можно определить по формуле Лейбензона:

(4.7)

β, m – коэффициенты Лейбензона, зависящие от режима течения и зоны трения;

ν – вязкость нефти, м²/с;

С*_М – удельная эффективная массовая теплоемкость нефти, Дж/кг С °         

(4.8)

См – удельная теплоемкость нефти, м³/с;

– доля выпадающего парафина при снижении температуры до t;

x – скрытая теплота кристаллизации парафина, Дж/кг;

t_нп – температура начала кристаллизации парафина, °С;

t – температура, для которой известно , °С.

Показатель интенсивности отложения парафина зависит от диаметра трубопровода, физических свойств нефти и скорости ее течения:

)

(4.9)

где A_Y, b_П – постоянные для данной системы показатели,