потери напора при возобновлении перекачки резко возрастают. Они максимальны в момент пуска трубопровода, 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 уменьшение потерь связано с прогревом системы трубопровод – грунт горячей нефтью. По мере
прогрева |
грунта |
происходит |
асимптотическое |
по |
времени |
||||
прибл жен е значен я потерь к потерям напора при стационарном |
|||||||||
режиме перекачки [2]. |
|
|
|
|
|
|
|||
Продолж тельность остановки "горячего" нефтепровода должна |
|||||||||
С |
максимальные потери |
напора при |
пуске |
не |
|||||
быть такой, |
что |
||||||||
|
напора, развиваемого насосными агрегатами, а давление |
||||||||
вначале трубопровода ыло меньше, предельно допустимого, которое |
|||||||||
может |
выдержать |
тру а. |
В |
противном |
случае |
|
произойдет |
||
замораж ван |
тру опровода, |
ликвидация |
которого |
связана |
со |
||||
превышали |
|
|
|
|
|
|
|||
значительными потерями нефти и большими денежными затратами. |
|||||||||
Время, |
по |
стечении |
которого возобновление |
перекачки |
|||||
высоковязкой нефти происходит |
осложнений, т.е. потери на трение |
||||||||
не превышают возможностей насосной станции, называется безопасным |
||||
без |
|
|
||
временем остановки "горячего" трубопровода. Если фактическое |
||||
время остановки превышает |
езопасное, то вязкая |
нефть должна |
||
быть вытеснена из трубопровода маловязкой жидкостью (нефтью, |
||||
нефтепродуктом, водой). |
|
|
|
|
А |
|
|||
6.5. Перекачка высоковязких и застывающих нефтей в смеси |
||||
с углеводородными разбавителями |
|
|||
Эффективным |
способомДтрубопроводного транспорта |
|||
высоковязких и застывающих нефтей является перекачка их смесей с |
||||
другой маловязкой нефтью или конденсатом. |
|
|||
Разбавители уменьшают вязкость и плотность перекачиваемой нефти, |
||||
но повышают давление упругих паров: |
И |
|||
|
Pу.р.н Pу.н , |
|||
|
|
(6.1) |
||
где Pу.р.н – давление |
упругих |
паров разбавленной |
нефти, Pу.н – |
|
давление упругих паров нефти до разбавления.
Из неравенства (6.1) следует, что при перекачке разбавленной нефти подпорные давления на головной перекачивающей станции и
81
промежуточных станциях должны быть больше, чем при перекачке исходной нефти.
Это обстоятельство и различие вязкостей и плотностей (последнее можно не учитывать в расчетах из-за малой разности плотностей по сравнению с различием вязкостей) приводит к
Сзаметному различию совмещенных характеристик (рис. 6.4).
Видно, что гидравлические характеристики трубопровода пересекаются в некоторой точке, которой соответствует расход смеси Q*. Для расходов меньших этого значения напоры при
исходной нефти з-за большего подпора необходимого при перекачке
смесиперекачке разбавленной нефти будут больше, чем при перекачке
. Для Q > Q* нао орот напор при перекачке разбавленной нефти
всегда будет меньше напора при перекачке исходной нефти.
конденсата, нефть.
Давлендобавленныхупруг х паров разбавленной нефти и ее вязкость зависят от температуры и количества маловязкой нефти или
А Д
Рис. 6.4. СовмещенныеИ(Q – Н) - характеристики участка трубопровода и перекачивающейстанции:1 – для исходной нефти; 2 – для разбавленной нефти
Практика "горячей" перекачки показала, что можно снизить вязкость высокопарафинистой нефти путем ее термообработки, которая подразумевает нагрев нефти до определенной температуры выше температуры плавления парафина (порядка 363 К) с последующим охлаждением в дина-
82
мическом и статическом режимах с заданной скоростью (10 – 20 К/ч). Термообработка позволяет улучшить реологические свойства только тех парафинистых нефтей, в которых имеются асфальтосмолистые вещества.
При нагреве нефти в процессе термообработки твердые парафиновые углеводороды растворяются. При ее охлаждении начинают образовываться кристаллы парафинов, которые вступают в контакт с асфальтосмолистыми веществами. При этом изменяется форма параф новых кристаллов, и в результате этого уменьшается температура застыван я нефти.
корость охлаждения при термообработке имеет существенное |
|||
С |
|
||
значен е. Изменяя темп охлаждения, можно изменять соотношение |
|||
между скоростью роста о разовавшихся кристаллов и скоростью |
|||
возникновен |
новых центров кристаллизации. |
||
Для каждой высокопарафинистой нефти существует опре- |
|||
деленный темп |
, при котором температура застывания, |
||
охлаждения |
|||
эффект вная |
вязкость |
статическое напряжение сдвига |
|
оказываются м н мальными. |
|||
Для |
|
|
схем термообработки первоначальное |
охлаждение рекомендуется производить в движении, перекачивая |
|||
|
большинства |
||
|
|
А |
|
горячую нефть через теплоо менники. Последующее охлаждение ведется в статических условиях с заданной скоростью. Магистральный
трубопровод для перекачки термоД-обработанной нефти отличается от
обычного изотермического только наличием пункта термообработки на головной насосной станции.
Основные недостатки этого метода состоят в том, что повторный нагрев термообработанной нефти (до 300 – 320 К) в значительной
Перспективным способом перекачкиИпо трубопроводам высокопарафинистых нефтей является их обработка депрессорными присадками, незначительное количество которых существенно улучшает реологические свойства этих нефтей. В настоящее время известен ряд соединений в той или иной степени снижающих температуру застывания и улучшающих реологические свойства
степени снижает эффект термообработки. Кроме того реологические характеристики термообработанной нефти ухудшаются при хранении [1].
высокозастывающих нефтяных систем. Это природные асфальтосмолистые вещества, некоторые углеводороды, и полимерные соединения. Наибольшей депрессорной активностью обладают
83
полимеры с высокой молекулярной массой.
Лидирующее положение среди депрессорных присадок занимают добавки на основе сополимеров этилена, имеющие молекулярную массу 20000 – 22000 при содержании звеньев винилацетата 25 – 27 %,
которые являются доступным и дешевым нефтехимическим сырьем. |
||||||||
С |
|
|
|
|
|
|
|
|
Товарные формы депрессорных присадок, как правило, |
||||||||
представляют собой 20 – 30 % растворы сополимеров в углеводородных |
||||||||
раствор телях, напр мер, толуоле, |
газойле каталитического крекинга, |
|||||||
дизельном топл ве |
т.д. |
|
|
|
|
|
|
|
сталлического |
|
|
|
|
|
|||
Кроме сопол меров этилена, основой промышленно вы- |
||||||||
пускаемых |
депрессоров |
|
для |
нефтей |
служат |
сополимеры |
||
алкил(мет)акр латов. На |
азе этих соединений созданы присадки, |
|||||||
использующ еся на нефтепроводах нашей страны; ДН-1 (Россия) и |
||||||||
бА |
|
|||||||
Е А-4242 (ЭССО ХЕМИКАЛ). |
|
|
|
|
||||
Депрессорные |
присадки не являются растворителями кри- |
|||||||
|
параф на, поэтому они практически не меняют |
|||||||
температуру кр сталл зации и количество парафина, выпадающего |
||||||||
при сн жен |
температуры нефти. |
|
|
|
|
|||
Механизм действия депрессорной присадки, приводящий к |
||||||||
заметному снижению температуры застывания (почти на 20 °С), |
||||||||
состоит в том, что присадка изменяет размеры, форму и строение |
||||||||
частиц дисперсной фазы высокозастывающей нефти таким образом, |
||||||||
|
|
|
|
Д |
||||
что возникающая при низких температурах структура оказывается |
||||||||
менее прочной и не мешает течению подвижной части нефти. |
||||||||
Степень снижения температуры застывания и улучшения |
||||||||
реологических свойств (статического и предельного напряжений |
||||||||
сдвига) нефтей зависит от концентрации депрессора, |
соде ржания в |
|||||||
|
|
|
|
|
|
И |
||
нефти естественных ПАВ (смол и асфальтенов), парафиновых |
||||||||
углеводородов и их молекулярной массы. |
|
|
|
|||||
Наибольший |
эффект |
|
от обработки |
нефти присадкой на- |
||||
блюдается там, где соотношение процентных содержаний смол к парафинам меньше 2. Для обеспечения работы магистрального трубопровода при перекачке высокопарафинистой нефти достаточно обработать депрессорной присадкой ее объем один раз, например, на головной насосной станции.
Депрессорные присадки должны вводиться в
высокозастывающую нефть, нагретую выше температуры начала кристаллизации парафинов (60 – 70 °С). В месте ввода нагретой нефти в трубопровод режим течения должен быть турбулентным, что
84
создает благоприятные условия для равномерного перемешивания присадки и нефти. Присадка подается в нефтепровод через форсунку с помощью насоса-дозатора.
Технологическая схема установки для подготовки депрессорной присадки к вводу ее в магистральный нефтепровод зависит от товарной формы присадки, и здесь возможны различные варианты. Депрессорная присадка поставляется в виде пасты с содержанием сополимера (акт вной части присадки) 20 – 30 % в таре (например, в
200-литровых бочках). В этом случае депрессор перед подачей в |
|
трубопровод растворяют в перекачиваемой нефти на специальной |
|
установке, расположенной в непосредственной близости от места |
|
С |
|
ввода. В ее состав входят: два резервуара-смесителя для получения |
|
раствора пр садки в нефти с устройствами для подъема бочек на |
|
|
х опорожнения, насосы для заполнения этих емкостей с |
нефтью |
ее перемешивания, емкость-накопитель для хранения |
крышиконцентрата, насосы-дозаторы для его подачи в нефтепровод. Все резервуары установки о орудованы секционными подогревателями
[1].
Процесс приготовления раствора происходит при температуре 50 – 60°С и циркуляционном перемешивании в резервуарахсмесителях, которое осуществляется путем подачи нефти через сопла, установленные на дне резервуаров. Резервуары работают поочередно: в одном из них готовится раствор, а из другого в это время ведутся его дозировка и впрыск в поток нефти. Затем резервуары меняются
ролями.
бА
Активная часть депрессорной присадки может поставляться в
виде гранул. В этом случае необходимо растворить полученный |
|
|
И |
сополимер в выбранном углеводородном растворителе и получить |
|
присадку |
– жидкость заданногоДсостава и качества, которая затем |
вводится |
в трубопровод с нефтью через форсунку. В этом случае |
узел приготовления и ввода присадки в нефтепровод состоит из смесителей – аппаратов с рамными перемешивающими устройствами и терморубашками, помещения с насосными агрегатами, операторной, обогреваемых емкостей с растворителем и холодного склада для хранения сополимера.
Типичное оборудование узла приготовления и ввода депрессорной присадки в нефтепровод делится на основное (технологическое) и вспомогательное. К основному относится оборудование растворения сополимера и подачи присадки в
85