26«Новые импульсы развития: вопросы научных исследований» УДК 622.276
Мамонова Анастасия Олеговна Mamonova Anastasia Olegovna
Студент Student
Казанский (Приволжский) федеральный университет Kazan (Volga region) Federal University
АНАЛИЗ ТЕХНОЛОГИЙ ТРУБОПРОВОДНОГО ТРАНСПОРТА БЫСТРОЗАСТЫВАЮЩИХ И ВЫСОКОВЯЗКИХ НЕФТЕЙ
И НЕФТЕПРОДУКТОВ
ANALYSIS OF PIPELINE TRANSPORT TECHNOLOGIES FOR FAST-SETTING AND HIGH-VISCOSITY OILS AND PETROLEUM PRODUCTS
Аннотация. Рассмотрены технологии транспорта высоковязкой нефти по трубопроводам. Особое внимание уделено на процессы сложного реологического поведения быстрозастывающих нефтей. Выявлены оптимальные методы, применимые для транспортировки высоковязкой нефти с помощью интенсификаторов.
Abstract. Technologies of high-viscosity oil transportation through pipelines are considered. Particular attention is paid to the processes of complex rheological behavior of of fast-setting oils.. Optimal methods applicable for transportation of high-viscosity oil with the help of intensifiers are revealed.
Ключевые слова: транспортировка по трубопроводам, высокопарафинистая нефть, интенсификация.
Keywords: pipeline transportation, high-paraffin oil, intensification
За последние несколько лет наблюдается существенное ухудшение качественного состояния сырьевой базы нефтепромышленности, вызванного значительным освоением и износом высокопродуктивных месторождений, что, в свою очередь, повышает тенденцию к эксплуатации месторождений с трудноизвлекаемыми запасами.
Добыча тяжелых высоковязких нефтей, обладающих уникальным химическим составом, на сегодняшний день весьма перспективна и вызывает особый интерес за счет того, что эти ресурсы являются фактически неиспользованными энергоносителями из-за сложного реологического поведения. Для осуществления транспортировки таких нефтей становится необходимым контролировать и регулировать реологические свойства нефтепродуктов различными технологиями воздействия, которые условно можно разделить на 2 большие группы:
1. Технологии связанные с изменением реологических свойств транспортируемой нефти, позволяющие увеличить эффективность процесса перекачивания за счет предварительной обработки;
2. Технологии, не изменяющие реологических параметров перекачиваемой нефти.
К первой группе относятся такие способы, как:
IVМеждународная научно-практическая конференция
Смешивание нефтепродуктов с углеводородными разбавителями, в
качестве которых, как правило, выступают газовый конденсат или маловязкие нефти, позволяет снизить значение вязкости и температуры застывания нефти за счёт понижения концентрации парафина в смеси и наличия асфальто-смолистых веществ в маловязкой жидкости, которые препятствует образованию прочной структурной решетки парафина;
Применение особых химических реагентов (депрессорных присадок -гудрон или битум) способствует уменьшению температуры застывания, вязкости и предельного напряжения сдвига высоковязкой нефти;
Предварительный нагрев, осуществляемый либо непосредственно перед ее закачкой в трубопровод, либо вдоль всей трассы. Однако процесс теплообмена с окружающей средой приводит к остыванию нефти, в результате чего возникает необходимость ее периодического подогрева для дальнейшего свободного движения. Такие дополнительные пункты тепловой обработки устанавливаются через каждые 25-100 км вдоль всей трассы. Это позволяет "сгладить" неньютоновские свойства [1] тяжелой нефти и уменьшить зависимость эффективной вязкости от скорости сдвига.
Термическая обработка нефти (или терморазогрев), заключающийся в нагреве нефти до температуры растворения содержащихся в ней твердых парафиновых углеводородов, и охлаждении с заданной скоростью в определенном состоянии, способствующий при этом снижению значительных энергозатраты, связанных с необходимостью преодоления сил вязкого трения
[3].
Однако все перечисленные методы имеют свои недостатки. Эффект от применения депрессаторов будет минимальным, если обработка нефти происходит при температурах ниже температуры кристаллизации парафина. Смешивание слабовязких и высоковязких нефтей не всегда возможно по геологической ситуации. Применение термообработки — процесс дорогостоящий и в то же время не разрушающий парафины [4]. Кроме того, реологические параметры нефти, полученные после тепловой обработки, с течением времени восстанавливаются до исходных значений. Во избежание опасности «замораживания» трубопровода необходимо точно знать сроки восстановления свойств нефтепродуктов, которые различны для каждого из них. «Горячая перекачка» получила широкое распространение как в России, так и за рубежом за счет своей простой и отработанной технологии, но остается актуальной проблема с обеспечением надежности конструкций.
Рационализация процессов транспорта высоковязкой нефти по магистральным трубопроводам связана с актуальной проблемой снижения гидравлического сопротивления. Снизить гидравлическое сопротивление в трубопроводе поможет уменьшение шероховатости его стенок за счет использования небольших добавок различных веществ, позволяющих приблизить их к гидравлически гладким [2], искусственно увеличить толщину пограничного слоя и, следовательно, минимизировать гидравлические потери.
Еще одно решение этой проблемы связано с интенсификации теплообмена, что повышает энергоэффективность теплообменников [5] и позволяет за счет
«Новые импульсы развития: вопросы научных исследований»
управления скоростью сдвига в потоке, контролировать и регулировать эффективную вязкость нефти, а также способствует существенному снижению гидравлического сопротивление транспортирующих трубопроводов [3]. Однако, при выборе методов интенсификации теплообмена приходится учитывать не только эффективность самой поверхности, но и универсальность теплоносителей, технологичность изготовления поверхности, технологичность сборки теплообменного аппарата, прочностные требования. Из всех методов интенсификации теплообмена в трубах наибольшее внимание, как эффективным и технологически реализуемым, уделяется принципу винтовой закрутки.
Библиографический список:
1. Mamonova A.O. Features of very heavy crude oil transportation / A.O. Mamonova, O.A. Plugatyreva, E.M. Khusnutdinova, A.N. Khusnutdinov // IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering. — 2019. — Vol. 507; 012067. — P. [1-3]
2. Башкирцева Н.Ю., Сладовская О.Ю. Особенности транспортировки высоковязких нефтяных дисперсных систем // Вестник Казанского технологического университета. — 2014. — №14. — С. 457-459.
3. Konakhina I.A. Enhancement of Hydrodynamic Processes in Oil Pipelines Considering Rheologically Complex High-Viscosity Oils / I.A. Konakhina, G.R.Khamidullina, A.F. Khamidullina // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. — 2016. — Vol.134, Is.1. — Art. № 012019.
4. Остащенко Б. А. Изменение реологических свойств нефти // Вестник Института геологии Коми НЦ УрО РАН. — 2007. — №4. — C. 2-3.
5. Интенсификация теплообмена / Хуснутдинова Э.М., Мамонова А.О. // Международная научно-практическая конференция «Технологии, инструменты и механизмы инновационного развития». — Самара, 2017. — С. 156-159
© А.О. Мамонова, 2020
