Перекачка высоковязкой и застывающей нефти, страница 30

В процессе заполнения трубопровода высоковязкой нефтью происходит увеличение площади ее контакта со стенкой и потери напора на трение постепенно возрастают. В момент t_з достижения фронтом заполняющей жидкости конечного сечения трубопровода потери напора (давление на выходе станций) достигают максимума. При дальнейшей перекачке новые порции нефти приходят на конечный пункт со все более высокой температурой, т.к. система  “трубопровод-грунт” постепенно прогревается. В результате этого потери напора на трение уменьшаются. Величины Т_к(t) и Н_t(t), изменяясь во времени, постепенно приближаются к своим значениям Т_к¥ и Н_t¥ при стационарных условиях перекачки.

2.3.9.2. Остановки перекачки

При эксплуатации “горячего” нефтепровода неминуемы его остановки. Они могут быть вызваны аварией на одном из участков, необходимостью выполнения ремонтных работ, перебоями в подаче нефти на головную нефтеперекачивающую станцию и др. причинами.

Остановки перекачки могут быть связаны и с характером эксплуатации “горячего” нефтепровода. Трубопроводы проектируются для работы в течение не менее 30 лет. Так как в первые и, наоборот, последние годы разработки месторождений объемы добычи нефти обычно меньше, чем при полном развитии промыслов, то в это время нефтепроводы работают с пониженной производительностью. При “горячей” перекачке эта производительность не может быть меньше некоторой минимальной величины. Отсюда вытекает необходимость циклической эксплуатации “горячих” трубопроводов, при которой часть времени нефтепровод работает с полной загрузкой, а на остальное время перекачка прекращается. В данном случае под циклом понимается период времени, включающий длительность одного интервала непрерывной перекачки и одного интервала простоя.

Чем больше число циклов перекачки, тем меньше должна быть вместимость резервуаров для накапливания нефти на головных сооружениях и конечном пункте нефтепровода, а значит потребуется меньше затрат на них. С другой стороны, больше будут затраты, связанные с повторным пуском нефтепровода (вытеснение остывшей нефти и прогрев системы труба-грунт). При уменьшении числа циклов картина обратная. Оптимальным является число циклов, соответствующее минимуму суммарных затрат.

При остановках перекачки высоковязкая нефть, оставленная в трубопроводе, постепенно остывает, вязкость ее повышается, а потери напора при возобновлении перекачки резко возрастают. Они максимальны в момент пуска трубопровода (рис. 2.23), когда весь он заполнен остывшей нефтью.

 

По мере замещения остывшей нефти разогретым продуктом потери на трение в трубопроводе быстро уменьшаются. После вытеснения из трубы всей остывшей нефти темп снижения потерь напора на трение снижается, а само уменьшение Н_t связано с прогревом системы “труба-грунт” горячей нефтью. По мере снижения величины Н_t происходит ее асимптотическое приближение к потерям напора при стационаром режиме перекачки.

Продолжительность остановки “горячего” нефтепровода должна быть такой, чтобы максимальные потери напора при пуске не превышали напора, развиваемого насосными агрегатами, и давления, которое может выдержать труба. В противном случае произойдет “замораживание” трубопровода, ликвидация которого связана со значительными потерями нефти и большими денежными затратами.

Время, по истечении которого возобновление перекачки высоковязкой нефти происходит без осложнений, т.е. потери на трение не превышают возможностей насосной станции, называется безопасным временем остановки “горячего” трубопровода. Для  расчета безопасного времени остановки “горячих” трубопроводов используются зависимости, полученные П.И. Тугуновым.

Если фактическое время остановки превышает безопасное, то вязкая нефть должна быть вытеснена из трубопровода маловязкой жидкостью (нефтью, нефтепродуктом, водой).

2.3.9.3. 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 .