Перекачка высоковязкой и застывающей нефти, страница 6

Первые в нашей стране опыты по перекачке нефтей с разбавителями были проведены А.Н. Сахановым и А.А. Кащеевым в 1926 г. В этих опытах высокозастывающую нефть смешивали с керосиновым дистиллятом и перекачивали по трубопроводу. Полученные результаты были настолько хороши, что использовались при проектировании нефтепровода Грозный-Черное море. В дальнейшем исследованием вопросов перекачки высоковязких нефтей с разбавителями занимались Л.С. Абрамзон, Э.М. Блейхер, В.Е. Губин, Р.Г. Исхаков, В.А. Куликов, Л.С. Маслов, Ю.А. Сковородников, Ю.В. Скрипников, В.Н. Степанюгин, П.И. Тугунов, В.А. Юфин и др.

Оценим  влияние добавления маловязкого разбавителя на работу нефтепровода. Для определения вязкости смеси нефти с разбавителями весьма удобна формула М.М. Кусакова

                                     ,                               (2.6)

где    а - коэффициент, определяемый в результате лабораторных

         исследований свойств смесей нефти с разбавителем;

         к - его концентрация.

Потери напора H_н при перекачке вязкой нефти равны

                                     ,

где Q_н - расход вязкой нефти.

Для разбавленной нефти

                                   .

Если наложить условие, что Н_см = Н_н, то в трубопроводе устанавливается расход

                                     ,                            (2.7)

то есть в раз больше.

Расход смеси Q_см складывается из нового расхода высоковязкой нефти  и расхода разбавителя Q_p, т.е.                                                       .

Поделив обе половины данного уравнения на Q_см и принимая во внимание, что по определению Q_p / Q_см = К, получим

                                     .                                  (2.8)

Решая совместно (2.7) и (2.8), находим новый расход нефти в трубопроводе после её разбавления

                                     ,                  (2.9)

т.е. расход нефти изменяется в  раз.

Чтобы разбавлением добиться увеличения производительности трубопровода по нефти должно выполняться условие

                                        .                (2.10)

При ламинарном режиме перекачки увеличение производительности составит , а  при турбулентном (m = 0,25) - (1 - K) × e^0,143×a×k. То есть при ламинарном режиме перекачки эффект увеличения производительности (если он есть) выше в число раз

                                     .

Если необходимости в увеличении производительности трубопровода по нефти нет , то с помощью разбавления можно уменьшить потери напора на трение.

Подставляя в формулу Лейбензона параметры смеси, будем иметь

.       (2.11)

Таким образом, при разбавлении высоковязкой нефти потери напора на трение уменьшаются в e^amk/(1 - K)^2-m раз. Максимальный эффект будет иметь место при ламинарном режиме перекачки. Чем более развит турбулентный режим, тем снижение потерь напора меньше.

Теоретически возможен случай, когда m = 0 и положительный эффект от разбавления отсутствует. Однако высоковязкие нефти в зоне квадратичного трения турбулентного режима не перекачиваются.

Перекачка высоковязких нефтей в смеси с разбавителями распространена достаточно широко. Так, в нашей стране на самарской базе смешения часть высокопарафинистой мангышлакской нефти смешивается с маловязкими нефтями Поволжья и закачивается в нефтепровод “Дружба”.

Разбавление высоковязких нефтей и нефтепродуктов бензинами и керосинами для облегчения перекачки практически не осуществляется, т.к. их доставка на месторождения требует больших капитальных и эксплуатационных затрат. Для мазутов и гудронов такие разбавители также нецелесообразны поскольку на конечных пунктах нужны установки по разгонке смеси.

Целесообразнее всего в качестве разбавителей использовать маловязкие нефти. Если на месторождении добываются нефти разных свойств - высоковязкие, высокопарафинистые и маловязкие, то разбавляя вязкие нефти маловязкими, можно добиться резкого снижения вязкости и температуры застывания смеси и, таким образом, облегчить их перекачку.