ОПТИМИЗАЦИЯ ПРОЦЕССА ВЫТЕСНЕНИЯ НЕФТИ ИЗ НЕФТЕПРОВОДА Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

УДК 621.6

Митрофанов Д.А.

магистрант

Самарский государственный технический университет (г. Самара, Россия)

ОПТИМИЗАЦИЯ ПРОЦЕССА ВЫТЕСНЕНИЯ НЕФТИ ИЗ НЕФТЕПРОВОДА

Аннотация: в работе рассмотрена одна из технологии вытеснения нефти из трубопровода, а именно вытеснение при помощи инертно-газовой смеси. Представлен способ оптимизации данной технологии в части движения поршня-разделителя по трубопроводу.

Ключевые слова: нефтепровод, инертная газовая смесь, поршень-разделитель.

На сегодняшний день существует несколько способов опорожнения ремонтируемого участка нефтепровода. Широкое применение получила технология вытеснения с использованием смеси на основе азота или, другими словами, инертной газовой смеси. [4]

Рассматриваемая технология предполагает движение специального поршня-разделителя по трубопроводу, движение которому придает нагнетаемый азот, а поршень, в свою очередь, проталкивает нефть или нефтепродукт. Инертная газовая смесь генерируется и подается в трубопровод при помощи специальной мобильной компрессорной азотной установки.

Поршень-разделитель, перемещаемый в потоке, выполняет следующие функции:

Очистка внутренней полости трубопровода

Герметичное разграничение сред при вытеснении нефти с помощью вторичной среды (ИГС) [3].

В реальной практике осуществления опорожнения участка нефтепровода с использованием инертной газовой смеси встречаются случаи, при которых

поршень-разделитель сред не показывает должной эффективности, а именно не обеспечивает плавного и равномерного движения. То есть возможен его затруднительный старт с места, перемещение рывками внутри трубы, непредсказуемость движения. Происходит это вследствие его трения о внутренние стенки нефтепровода, так же большое значение оказывает вид профиля участка. В результате происходит ускоренный износ поршня, излишний расход дорогостоящего азота, процесс вытеснения теряет свою управляемость.

Автор выдвигает гипотезу, согласно которой придание вращения поршню-разделителю поможет свести к минимуму указанные выше проблемы (рис.1).

г*

Рис. 1. Предлагаемое движение поршня-разделителя по нефтепроводу.

Таким образом, помимо движения поршня вдоль трубы, которое обеспечивает нагнетаемая азотная смесь, он должен совершать вращение вокруг своей оси.

Обозначим силу, проталкивающую поршень F1 и возникающую силу трения Fтр.

Движению поршня без вращения будет соответствовать рисунок 2.

Рис. 2. Движение поршня без вращения.

При добавлении в систему вращения (сила F2) неизбежно изменится сила Б1, и возникнет новая- F1*, таким образом, получаем по правилу параллелограмма результирующую силу Fрез, направленную уже не в сторону давления со стороны ИГС (рисунок 3).

Предполагается, что, с помощью силы Б2 (вращения), имеется возможность корректировать силу F1, а значит получить дополнительный рычаг для воздействия на процесс движения поршня.

Так же важно отметить, что для повышения плавности и равномерности движения поршня-разделителя необходимо знать в каждый момент времени величину пьезометрического напора. То есть, в процессе движения поршня нужно знать функцию пьезометрического напора от координаты положения поршня. Мобильная азотная компрессорная установка должна отрабатывать данное пьезометрическое давление, управляя производительностью комплекса.

[5]

Таким образом, процесс опорожнения участка нефтепровода при помощи инертной газовой смеси можно оптимизировать, а именно придать поршню вращение и обеспечить необходимое пьезометрическое давление в каждой точке трассы.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:

1. РД-75.180.00-КТН-214-07 Технология освобождения нефтепроводов от нефти и заполнения после окончания ремонтных работ;

2. Арбузов Н.С., Лурье М.В. Оптимизация процесса освобождения нефтепровода от нефти отбором жидкости на одном конце участка и закачкой инертного газа на другом конце // Территория нефтегаз. - 2016. - № 11. - С. 103107;

3. Ляллин В.С., Тихонов В.С. Анализ методов вытеснения нефти из ремонтного участка нефтепровода. Модификация существующих методов в целях повышения эффективности // Фундаментальные и прикладные аспекты развития современной науки. - 2020. - №1. - С. 51-58;

4. Николенко Е.В., Крец В.Г. Опорожнение нефтепровода с помощью азотных установок// Проблемы геологии и освоения недр. - 2017. - №2 1. - С. 650651;

5. Тян В.К, Низамиев Р.А. Математическое моделирование процесса вытеснения нефти и нефтепродуктов из ремонтируемого участка магистрального трубопровода МТ с использованием инертной газовой смеси ИГС (азота) // Инновации. Наука. Образование. - 2021. - № 37. - С. 1009-1018.

Mitrofanov D.A.

Samara State Technical University (Samara, Russia)

OPTIMIZATION OF PROCESS OF OIL DISPLACEMENT FROM PIPELINE

Abstract: the paper considers one of the technologies of oil displacement from the pipeline, namely displacement using an inert gas mixture. A methodfor optimizing this technology in terms of the movement of the separator piston through the pipeline is presented.

Keywords: oil pipeline, inert gas mixture, separator piston.