Совместное влияние факторов на толщину парафиновых отложений

На практике все рассмотренные нами факторы влияют на толщину парафиновых отложений совокупно и могут ослаблять или усиливать действие друг друга. Оценим совместное влияние на толщину парафиновых отложений таких факторов, как разность температур нагрева и окружающей среды ΔT, производительность перекачки Q и диаметр трубопровода D. Оценивать совместное влияние факторов будем попарно. Для этого для каждого из значений одного фактора рассчитаем толщину парафиновых отложений для ряда значений другого фактора, по той же методике, что и в предыдущих пунктах.

5.1 Совместное влияние разности температур нагрева и      окружающей среды ΔT и производительности перекачки Q

В соответствии с таблицей 5.1.1 и рисунками 9,10, изменение разности температур нагрева и окружающей среды влияние производительности перекачки на толщину парафиновых отложений меняется незначительно, т.к. кривизна графиков зависимости толщины парафиновых отложений от производительности перекачки почти одинакова. При увеличении разности температур кривизна графиков увеличивается, следовательно, при высоких разностях температур производительность перекачки влияет на толщину парафиновых отложений сильнее, чем при низких.

Таблица 5.1.1 – Зависимость толщины парафиновых отложений от производительности перекачки и разности температур нагрева нефти и окружающей среды

ΔT\Q	0,3	0,35	0,4	0,45	0,5	0,55	0,6
20	1,968	2,087	2,181	2,258	2,322	2,377	2,424
25	2,459	2,607	2,724	2,819	2,899	2,966	3,025
30	2,950	3,126	3,267	3,381	3,475	3,556	3,625
35	3,440	3,646	3,809	3,942	4,052	4,145	4,225
40	3,931	4,166	4,352	4,503	4,629	4,735	4,825
45	4,422	4,686	4,895	5,064	5,205	5,324	5,426
50	4,912	5,205	5,437	5,626	5,782	5,913	6,026

Графически данная  зависимость представлена на рисунках 9,10.

 

 

Рисунок 9- График влияния производительности перекачки на толщину парафиновых отложений при различных значениях разности температур нагрева нефти и окружающей среды

Рисунок 10- График влияния разности температур нагрева нефти и окружающей среду на толщину парафиновых отложений при различных значениях производительности перекачки

 

 Можно увидеть, что при изменении производительности перекачки влияние разности температур нагрева и окружающей среды на толщину парафиновых отложений также меняется незначительно, т.к. угол наклона графиков зависимости толщины парафиновых отложений от разности температур нагрева и окружающей среды изменяется в небольших пределах. При увеличении производительности перекачки угол наклона графиков увеличивается, следовательно, при высоких производительностях перекачки разность температур нагрева нефти и окружающей среды влияет на толщину парафиновых отложений сильнее, чем при низких.

5.2 Совместное влияние разности температур нагрева и окружающей среды ΔT и диаметра трубопровода D

В соответствии с таблицей 5.2.1 и рисунками 11,12, при изменении разности температур нагрева и окружающей среды влияние диаметра трубопровода на толщину парафиновых отложений меняется существенно, т.к. кривизна графиков зависимости толщины парафиновых отложений от диаметра трубопровода значительно изменяется. При увеличении разности температур кривизна графиков увеличивается, следовательно, при высоких разностях температур диаметр трубопровода влияет на толщину парафиновых отложений сильнее, чем при низких.

Таблица 5.2.1 – Зависимость толщины парафиновых отложений от диаметра трубопровода и разности температур нагрева нефти и окружающей среды

ΔT\D	0,5	0,6	0,7	0,8	0,9	1	1,1	1,2
20	8,616	6,621	4,955	3,641	2,662	1,956	1,450	1,087
25	10,404	8,142	6,142	4,531	3,319	2,440	1,810	1,358
30	12,192	9,664	7,329	5,420	3,976	2,925	2,171	1,629
35	13,980	11,185	8,517	6,310	4,633	3,410	2,531	1,900
40	15,768	12,707	9,704	7,199	5,289	3,895	2,892	2,171
45	17,556	14,228	10,892	8,089	5,946	4,379	3,252	2,442
50	19,344	15,750	12,079	8,978	6,603	4,864	3,613	2,713

 Рисунок 11- График влияния диаметра трубопровода на толщину парафиновых отложений при различных значениях разности температур нагрева нефти и окружающей среды

 

 

Рисунок 12- График влияния разности температур нагрева нефти и окружающей среды на толщину парафиновых отложений при различных значениях диаметра трубопровода

 

 При изменении диаметра трубопровода влияние разности температур нагрева нефти и окружающей среды на толщину парафиновых отложений меняется существенно, т.к. угол наклона графиков зависимости толщины парафиновых отложений от разности температур нагрева нефти и окружающей среды значительно изменяется. При увеличении диаметра трубопровода угол наклона графиков уменьшается, следовательно, при малых диаметрах трубопровода разность температур нагрева нефти и окружающей среды влияет на толщину парафиновых отложений сильнее, чем при больших.

5.3 Совместное влияние производительности перекачки Q и диаметра трубопровода D

В соответствии с таблицей 5.3.1 и рисунками 13,14 изменение производительности перекачки влияние диаметра трубопровода на толщину парафиновых отложений меняется очень существенно, т.к. кривизна графиков зависимости толщины парафиновых отложений от разности температур нагрева нефти и окружающей среды очень сильно изменяется. При увеличении производительности перекачки кривизна графиков уменьшается, следовательно, при низких значениях производительности перекачки диаметр трубопровода влияет на толщину парафиновых отложений сильнее, чем при высоких.

Таблица 5.3.1 – зависимость толщины парафиновых отложений от диаметра трубопровода и производительности перекачки

Q\D	0,6	0,7	0,8	0,9	1	1,1	1,2
0,3	12,377	9,575	7,146	5,266	3,884	2,887	2,168
0,35	11,700	9,390	7,222	5,450	4,098	3,094	2,356
0,4	10,974	9,097	7,183	5,537	4,233	3,241	2,497
0,45	10,239	8,748	7,073	5,556	4,313	3,343	2,601
0,5	9,504	8,373	6,916	5,529	4,352	3,410	2,679
0,55	8,751	7,990	6,731	5,468	4,360	3,452	2,735
0,6	7,943	7,607	6,531	5,384	4,345	3,474	2,774

Рисунок 13- График влияния диаметра трубопровода на толщину парафиновых отложений при различных значениях производительности перекачки

 

 Рисунок 14- График влияния производительности перекачки на толщину парафиновых отложений при различных значениях диаметра трубопровода

Наиболее сильно изменяется влияние производительности перекачки на толщину парафиновых отложений при изменении диаметра трубопровода. В трубопроводах малых диаметров толщина парафиновых отложений уменьшается с повышением производительности перекачки, а в трубопроводах больших диаметров увеличивается. Это связано с разницей в характерах изменения показателя крутизны падения температуры a и показателя интенсивности отложений парафина y. Показатель a растет с увеличением диаметра нефтепровода и уменьшается с увеличением производительности перекачки, а показатель y уменьшается с увеличением диаметра нефтепровода и растет с увеличением производительности перекачки. В трубопроводах средних диаметров D =0,8-0,9 м производительность перекачки практически не влияет на толщину парафиновых отложений.

Заключение

В работе были проанализированы свойства высокопарафинистых нефтей, состав, свойства и механизм образования отложений на внутренней поверхности нефтепровода, а также факторы на него влияющие. Произведен оценочный расчет влияния различных факторов перекачки на толщину парафиновых отложений в «горячем» трубопроводе, транспортирующем высокопарафинистую нефть. По результатам исследования можно сделать следующие выводы:

1.    На свойства нефти (вязкость, температуру застывания, характер течения) оказывают влияние как процентное содержание парафинов, так и температура насыщения ими нефти.

2.    В состав отложений на стенках трубопровода входят парафины, смолы, асфальтены а также вода и мехпримеси. Состав отложений зависит от состава нефти.

3.    Наличие в составе отложений смол способствует их адгезии к стенкам трубопровода, а наличие асфальтенов – препятствует.

4.    Существуют два основных механизма образования парафиновых отложений: путем кристаллизации парафина на стенках труб и за счет осаждения на стенках кристаллов парафина, образовавшихся в потоке нефти.

5.    Необходимыми факторами для образования отложений являются температура ниже температуры начала кристаллизации парафинов и адгезия образующихся отложений к стенкам трубопровода.

6.    Кроме того, на толщину отложений влияют ерепад температур, давление в трубопроводе, скорость перекачки, состояние внутренней поверхности трубопровода, состав перекачиваемой нефти и время работы трубопровода.

7.    Распределение отложений по длине «горячего» трубопровода отличается от изотермического. В начале участка толщина отложений в «горячем» нефтепроводе выше, но затем эта разница сходит на нет. Это связано с тем, что в начале участка из-за подогрева нефти до высоких температур велик перепад температур между перекачиваемой нефтью и окружающей средой, а затем он уменьшается за счет теплообмена.

8.    На толщину парафиновых отложений влияют не абсолютные значения температуры нефти и окружающей среды, а их разность. Чем она больше, тем толще слой отложений. Поэтому рекомендуется нагревать нефть только до температуры, минимально необходимой для предотвращения ее застывания.

9.    Наибольшее влияние на толщину парафиновых отложений оказывает диаметр трубопровода. При постоянной производительности перекачки толщина отложений тем ниже, чем больше диаметр трубопровода. Поэтому высокопарафинистые нефти рекомендуется перекачивать по трубопроводам большого диаметра.

10. Влияние производительности перекачки на толщину парафиновых отложений неоднозначно. В трубопроводах малых диаметров толщина отложений с ростом производительности понижается, а в трубопроводах больших диаметров наоборот повышается. Это связано с различиями в скорости течения нефти по трубопроводам различных диаметров при одной и той же производительности.

11. Влияние коэффициента шероховатости внутренней поверхности трубопровода на толщину парафиновых отложений незначительно по сравнению с другими факторами.

12. При высоких коэффициентах теплоотдачи между трубопроводом и окружающей средой толщина парафиновых отложений снижается, т.к. из-за повышенных теплопотерь уменьшается разность температур перекачиваемой нефти и окружающей среды. Но высокие теплопотери повышают энергетические затраты на перекачку нефти, т.к. возникает потребность в более сильном ее подогреве, чтобы не допустить охлаждения нефти ниже температуры застывания. Поэтому при высоких коэффициентах теплоотдачи может быть целесообразным применение тепловой изоляции.

Список литературы

1. Дегтярёв В.Н. Перекачка высоковязких и застывающих нефтей. – Самара, 2006.

2. Земенков Ю.Д., Бахмат Г.В., Васильев Г.Г., Справочник инженера по эксплуатации нефтегазопроводов и продуктопроводов – М. Инфра-Инженерия,2006.-928с.

3. Иванова Л.В., Буров Е.А., Кошелев В.Н., Асфальтосмолопарафиновые отложения в процессах добычи, транспорта и хранения // Нефтегазовое дело.- 2011. -№1

4. Коршак А.А. Проектирование и эксплуатация газонефтепроводов. Специальные методы перекачки. – Уфа, 1997.

5. РД 39-026-02 Правила технической эксплуатации магистрального «горячего» нефтепровода Узень- Атырау- Самара.

Приложения

Проектное задание.

Студентам 3 – НТФ3

Пехтереву Дмитрию Николаевичу,

Епишкину Егору Александровичу

Срок сдачи студентом готовой работы «07.05.2020»

1. Тема проекта: Оценка влияния факторов, определяющих эффективность перекачки нефти с высоким содержанием парафинов

2. Содержание пояснительной записки: 

· Изучение состава и свойств АСПО

· Рассмотрение механизма парафинизации

· Выявить зависимости:

- толщины парафиновых отложений от разности температуры нагрева и окружающей среды от производительности перекачки;

- толщины парафиновых отложений от производительности перекачки;

- толщины парафиновых отложений от диаметра трубопровода;

- толщины парафиновых отложений от шероховатости внутренней поверхности трубопровода;

- толщины парафиновых отложений от коэффициента теплопередачи.

3.  Дата выдачи задания на выполнение проекта

«__»__________ 20

Руководитель проекта доцент кафедры ТТ, к.п.н.

                                  Орлова Г. М. /  _________                  

(Ф И О)               (Подпись)

Календарный план выполнения проекта

Студенты: Пехтерев Д. Н., Епишкин Е. А.

Руководитель доцент кафедры ТТ, к.п.н. Орлова Г. М.

Дата выдачи «     »     20

 

№ п/п	Недели	Название разделов проекта/работы	Процент выполнения	Дата и отметка о выполнении
1	1-2 неделя	Определение темы	5%
2	2 неделя	Выдача задания	5%
3	2 неделя	Выдача календарного плана, планирование работы по этапам	5%
4		1 Этап:	10%
5		2 Этап:	15%
6
7		Контрольная точка 1	Контроль 40%
8		Подготовка пояснительной записки	25%
9		Отзыв студентов: заполнение студентами листа обратной связи по проекту	5 %
10		Отзыв преподавателя	10%
11		Контрольная точка 2	Контроль 40%
12		Защита проекта	20%
		ИТОГО	100 %

Резюме проекта

Полное наименование проекта: Оценка влияния факторов, определяющих эффективность перекачки нефти с высоким содержанием парафинов.

Даты начала проекта 01.09.2019

Дата завершения проекта 07.05.2020

Идея проекта: Сделать вывод о влиянии рассматриваемых факторов на эффективность перекачки высокопарафинистых нефтей.

Решаемая проблема: Транспортировка нефти с высоким содержанием парафина

Предпосылки проекта: Наличие проблемы изучения факторов, влияющих на эффективность перекачки нефти с высоким содержанием парафинов

Цели проекта: Анализ влияния различных факторов на эффективность транспортировки нефти с высоким содержанием парафина.

Результат/продукт проекта: зависимость толщины парафиновых отложений от различных факторов

Общие инвестиционные затраты: 1 000 000 руб.

Критерии оценки успешной реализации проекта

Ожидаемые эффекты проекта

Дефектная ведомость

Этап формирования дефектной ведомости

Участники этапа

Критерий оцен­ки/соответствия	Запланированный результат	Фактический результат	Причины отклонения

Текущее состояние проекта

Общие выводы по этапу

Составитель Дата

Структура Устава проекта

 

№	Раздел/Поле	Описание
1.	Аннотация	Доля высокопарафинистой нефти в общероссийском объеме добычи неуклонно возрастает. Это обуславливает актуальность проблемы влияния различных факторов на эффективность перекачки высокопарафинистой нефти. В работе было проведено сравнение толщины парафиновых отложений в «горячем» и изотермическом, работающем при средней температуре перекачки, нефтепроводах.
2.	Терминология	Парафины - предельные углеводороды метанового ряда. Начиная с тетрадекана и выше, парафины имеют положительную температуру плавления, доходящую до +70°C'
3.	Полное наименование проекта	Оценка влияния факторов, определяющих эффективность перекачки нефти с высоким содержанием парафинов
4.	Краткое наименование проекта*	Факторы, влияющие на эффективность перекачки высокопарафинистых нефтей
5.	Дата начала проекта*	01.09.2019
6.	Дата завершения проекта*	07.05.2020
7.	Цели проекта	Анализ влияния различных факторов на эффективность транспортировки нефти с высоким содержанием парафина.
8.	Предпосылки проекта	Наличие проблемы изучения факторов, влияющих на эффективность перекачки нефти с высоким содержанием парафинов
9.	Благоприятствующие связи с проектами	Связь с проектами, изучающими схожую тему
10.	Препятствующие связи с проектами	Отсутствуют
11.	Критерии оценки успешной реализации проекта	Снижение толщины парафиновых отложений
12.	Ожидаемые эффекты проекта*	Проектирование нефтепровода с оптимальными значениями диаметра трубопровода производительности перекачки и разности температур нагрева и окружающей среды
13.	Объем проекта	8 месяцев
14.	Необходимые материальные ресурсы	Мощный ПК
15.	Менеджер проекта	Пехтерев Д.Н.
16.	Стейкхолдеры проекта	ПАО «Транснефть»
17.	Организационная схема реализации проекта	Предоставление результатов расчета влияния параметров на толщину отложений стейкхолдерам
18.	Функциональная ответственность Участников проектной команды	Пехтерев Д.Н. – расчет Епишкин Е.А. - контроль
19.	Коммуникации проекта	Выступление на научно-технических конференциях
20.	Перечень этапов работ и их результатов*	01.09.2019-31.12.2019 – проведение основных расчетов 13.02.2020-07.05.2020 – представление результатов расчетов в презентации проекта
|21.	Матрица ответственности*	Пехтерев Д.Н. – расчет Епишкин Е.А. – контролирующее лицо
22.	Риски проекта	Отсутствуют
23.	Решение проблем проекта	По мере необходимости

 

.