Эффективность применения полимеров различной природы для снижения гидравлического сопротивления в системах оборотного водоснабжения Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

ЭКСПОЗИЦИЯ НЕФТЬ ГАЗ 6/Н (12) декабрь 2010 г.

ТРУБОПРОВОД 29

на внутренней поверхности трубы из-за поляризованности молекулы. Это определяется наличием в составе данного вещества атома кислорода, имеющего неподеленную электронную пару. Высокая эффективность ВОК также связана с более высокой молекулярной массой (М.М. ВОК-2206, Ф-2164, А-2168). Поэтому для реагентов типа А и Ф повышение эффекта связано, прежде всего, с ростом концентрации и эта зависимость носит более прямолинейный характер. В целом можно отметить, что наличие в реагентах азотной и фосфатной групп стабилизирует эффект Томса. При более низких значениях эффективности (по сравнению с ВОК) эти реагенты обладают комплексным действием, так как они применяются в качестве ингибиторов солеотложения и коррозии, что делает их применение экономически целесообразным.

Для КМЦ зависимость эффекта от концентрации носит экспоненциальный характер (эффективность достигает максимума при концентрации 14 мг/л). Уменьшение расхода с ростом концентрации полимера более 14 мг/л обусловлено возрастанием вязкости раствора, что подтверждается литературными данными [3]. Таким образом, использование КМЦ с концентрацией меньше 14 мг/л нецелесообразно.

На основании проведенных исследований можно сделать следующий вывод, что из ряда исследованных наибольшей эффективностью по снижению гидравлического сопротивления обладают реагенты типа ВОК. Однократное введение такого типа веществ позволяет увеличить пропускную способность во-дооборотных систем ~ на 30-40 %. При этом для достижения данного эффекта не требуется высоких концентраций, что делает применение таких реагентов экономически целесообразным. Кроме того, эти реагенты обладают достаточно высокой устойчивостью к механическому воздействию. ■

ИСПОЛЬЗОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА:

1. Яковлев Д.Г., Поляков С.И. Экономическая эффективность систем оборотного водоснабжения. М., «Химия», 1978, 224 с.

2. Шабалин А.Ф. Эксплуатация промышленных водопроводов.. Изд-во «Металлургия», 1972, 3-е изд., 504 с.

3. Мастобаев Б. Н. Химические средства и технологии в трубопроводном транспорте нефти / Б. Н. Мастобаев, А. М. Шаммазов, Э .М. Мовсумзаде.

- М.: Химия, 2002, 296 с.

4. Механика турбулентных потоков / сборник научных трудов. - М.: Наука., 1980. - С.7-27.

5. В. Н. Шарифуллин, Г. Г. Гыйлманов, А. В. Шарифуллин // Химическая технология. - 2005. - №7. - С. 34 - 37.

6. С.В. Чичканов, В.А. Мягченков// Транспорт и подготовка нефти. - 2004.

- №1. - С. 93 - 95.

7. Механика турбулентных потоков / сборник научных трудов. - М.: Наука., 1980. - С.44 -69.

Рис.1 Схема установки по определению эффекта Томса

Рис.2 Зависимость эффективности реагентов от времени нахождения в циркуляционном контуре при t=350C, Re>15000, с расходом 2 мг/л, где: 1- ВОК, 2 - А, 3 - Ф, 4 - КМЦ, 5 - ПАА, 6 - Полиокс

Рис.З-Зависимость эффекта снижения гидравлического сопротивления реагентов от концентрации в воде при t=350С, Re>15000, т=10 мин, где реагенты: 1 - ВОК, 2 - А, 3 - Ф, 4 - КМЦ

30 ТРУБОПРОВОД 6/Н (12) декабрь 2010 г. ЭКСПОЗИЦИЯ НЕФТЬ ГАЗ

НАГРУЗКИ ОТ ЦЕНТРОБЕЖНЫХ СИЛ

В ТРУБОПРОВОДАХ С ПОВОРОТАМИ

LOADINGS FROM CENTRIFUGAL FORCES IN PIPELINES WITH TURNS

И.С. ИВАНОВ заместитель исполнительного директора ООО «Научно-технический

центр «Промбезопасность-Оренбург», кандидат технических наук

I.S. IVANOV the assistant to the chief executive of Open Company «Scientific and

technological center «Prombezopasnost-Orenburg» КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: Трубопроводы, нагрузка, центробежная сила KEYWORDS: Pipelines, loading, centrifugal force

В статье приводятся теоретические исследования по определению центробежных нагрузок на поворотах трубопроводов. Решение получено в замкнутом виде, позволяет определить величину нагрузок и их направления.

In article theoretical researches by definition of centrifugal loadings on turns of pipelines are resulted. The decision is received in the closed kind, allows to define size of loadings and their direction.

Оренбург ¡vanov@orfi.ru

Orenburg

Анализ многочисленных экспертиз эстакад под технологические трубопроводы показывает, что наиболее уязвимыми являются участки в непосредственной близости к поворотам трубопроводов, а также расположения П-образных компенсаторов. Известно, что на опоры эстакад воздействуют различные нагрузки: собственный вес конструкций и транспортируемого продукта, температурные воздействия, ветровые, снеговые нагрузки, а также технологические нагрузки. Несмотря на то, что в большинстве случаев используются типовые решения, которые рассчитывались по известным методикам, на местах, близких к поворотам, отмечаются значительные деформации опор, смещения трубопроводов. Причиной этого могут быть технологические нагрузки, в частности центробежные силы от транспортируемого материала, которые не учитываются известными методиками расчета.

Рассматривается задача по определению центробежных сил при известных параметрах трубопровода (диаметр, угол поворота, радиус закругления оси трубопровода), а также физических характеристик транспортируемого продукта. Схема расчета дана на рисунке.

Принимается, что скорости движения в прямолинейном участке всех частиц продукта одинаковы (плоскопараллельное движение, характерное для ламинарного потока), а скорости движения в круговой части распределяются по линейному закону (тем больше, чем они дальше от центра вращения). В общем виде закон распределения скоростей в круговой части трубопровода можно записать:

V = V+kx

при х=0, Vx=0

отсюда имеем

Величину к определим из условия равенства объемов проходящей жидкости в прямолинейной и круговой частях из уравнения (учитывая симметрию сечения трубы)

(4)

где t - произвольный промежуток времени;

V - средняя скорость движения жидкости в прямолинейном участке трубопровода; УД, VС - скорости частиц в точках Д, С схемы.

С учетом (1) и (3) имеем:

Ус =k-(R + r)

Отсюда

V kR

У

~ К

IR -r)ix<(K +')

(1)

где х - расстояние от центра вращения до движущейся частицы;

Уо, к - параметры, определяемые из граничных условий, а именно:

V=0

(2) (3)

материала;

dU - элементарный объем:

= (13)

отсюда dF будет:

При этом 2Z - длина хорды, (см. схему расчета)

Определим величину Z из ДАВО,

(15)

Тогда

(5)

(6)

Тогда выражение (4) с учетом (5), (6) и сокращения на t после преобразований будет:

Вертикальная составляющая всей нагрузки в пределах угла поворота р будет:

(7)

(8)

С учетом вышеизложенного закон распределения скоростей (3) будет:

(9)

Очевидным является область определения аргумента х в выражении (9):

(10)

Выделим бесконечно малый элемент dadx расположенный под углом а к оси х.

Центробежная сила действующая на этот элемент будет:

(11)

где dm - масса бесконечно малого элемента:

<1т = р - И] (12)

где р - плотность транспортируемого

Fr=\ J ^ -(.К-л)1 nnadnfe (17)

Интегрируя по а имеем:

Интегрируя по х, имеем:

2(>У

(19)

2гг 2(Я-jf]J ' 3 + i

Подставляя пределы интегрирования, имеем:

ГЕОСТАР

\

Производитель: ООО -*СТК ГЕОСТАР»

423816, Россия, г. Набережные Челны, пр.Бэхитоеэ, 42а(47/35), 24 тел./факс:+ 7(8552} 399-222, 399-333,392-412, 53-61-11 e-marl: gsta r@gbtar.ru, web: www.gstarru

Предприятие ООО «СТК ГЕОСТАР» разрабатывает, производит» поставляет:

Электронные КИП контроля и учета: расходомеры: счетчики и датчики расхода жидкости.

Электронные КИП для исследования и мониторинга: эхо лоты/у рое не меры; динамографы; манометры-термометры-влэгомеры; программное обеспечение; автоматическое устройство контроля восстановления уровня в скважине; датчики положения, скорости и натяжения.

Метрологические устройства: устройство метрологического контроля расходомеров.

Системы технологического контроля: Станции Контроля:

- О п ре ссовка обса д н ы х ко л он н ск ва жи н;

- О п ре ссовк э тру боп р о в о д о в;

- АСУ ТП а гре гатов АД П М;

- Автоматизированный контроль регламентных работ Станция Контроля КРС, ПРС, ППД;

- Контроль технологических параметров в процессе закачки технологических жидкостей мобильными агрегатами;

- Автоматизированные системы контроля процесса производства обработки лризабойной зоны пласта;

- Станции Контроля процесса обработки приэабойной зоны пласта;

- Станции Контроля процесса ГРВ ГПП,

Спецтехника и оборудование: лебедки; лубрикаторы; лаборатории гидродинамических и геофизических исследований; электролаборатории; экологические лаборатории; лаборатории дефектоскопии.

Датчики регистрации для АСУ ТП: уровнемеры, динамографы, манометры, счетчики расхода жидкости.

Технологическое стендовое оборудование.

СИСТЕМЫ КОНТРОЛЯ ПАРАМЕТРОВ СКВАЖИНЫ

Автоматическое устройетио г екерацчи

и приема сигналов

R5-48S

Шкаф

e/ft, | снпш

КМ)

Догтутт -Hrirepwfr

feiiw

С

Угтднон^л регистрации КВУ

(автоматическая} ГЕОСТАР-112 ,ДД

ПРИБОРЫ

ИССЛЕДОВАНИЯ И МОНИТОРИНГА

I

Lr

Эхо лот-Динам ограф - Рлсхо донер ГЕОСТАР- 111.ЭДР

Установка регистрации КВУ (автоматическая) ГЕОСТАР-112

ПРИБОРЫ КОНТРОЛЯ И УЧЕТА

Расходомер ГЕОСТАР-СРВУ-102 с функцией метрологического контроля

СТАНЦИИ КОНТРОЛЯ

Автоматизированная систем л ГЕОСТАР-ПКРС-104