CC BY
24
УДК 62-408.64
© П.В. Бурков, С.П. Буркова, И.Е. Сироткин, 2014
П.В. Бурков, С.П. Буркова, И.Е. Сироткин
ВЛИЯНИЕ НА НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРУЕМОЕ СОСТОЯНИЕ УЧАСТКА НЕФТЕПРОВОДА ПАРАФИНИСТЫХ НЕФТЕЙ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ДЕПРЕССОРНЫХ И ИНГИБИРУЮЩИХ ПРИСАДОК
В программной среде АМБУБ смоделирован результат эксперимента НПКФ «Неф-техимтехнологии» г. Кемерово при эксплуатационных испытаниях присадки ДМН-2005. Основываясь на полученных результатах можно сделать вывод, что введение ингибируюших и депрессорных присадок для предотвращения образования в нефтях асфальтосмолопарафинистых отложений, снижения динамической вязкости является экономически целесообразным методом. Снижение давления в трубопроводе связано с двумя свойствами присадок: очищающим действием, за счет которого она смывает смолисто-парафиновые отложения, образовавшиеся на внутренней стенке трубы, увеличивая ее пропускной диаметр; уменьшением динамической вязкости нефти, благодаря чему ее сопротивление перекачке снижается. Уменьшение гидравлического сопротивления в трубопроводе способствует: уменьшению и предотвращению появления и роста трешин, препятствует ухудшению механических свойств металла, уменьшению рисков связанных с работами при высоком давлении, уменьшение экономических затрат на перекачку нефти. Ключевые слова: присадки, ингибитор, депрессор, асфальтосмолопарафиновые отложения, осадок, вязкость, деформация, напряжение.
В настоящее время увеличивается добыча высокопарафи-нистых нефтей, которые характеризуются повышенным содержанием парафиновых углеводородов. Такие нефти в процессе добычи, транспорта и хранения с понижением температуры значительно ухудшают свои реологические характеристики. Это приводит к повышенному износу оборудования, дополнительным материальным затратам и ухудшению экологической ситуации [1, 2]. Квалифицированное и эффективное применение какого-либо способа улучшения реологических свойств высокопарафинистых нефтей возможно при знании особенностей состава нефти и асфальтосмолопара-финовых отложений (АСПО), а также состава и строения нефтяных парафиновых углеводородов. Самым простым способом борьбы с отложениями парафина является очистка механиче-
ским путем - скребками. Этот способ трудоемкий и малоэффективный [3]. Другим способом борьбы с АСПО является обработка трубопроводов и оборудования защитными материалами: стеклом, бакелитом, эпоксидными смолами. Этот способ имеет очень высокую себестоимость и поэтому редко применяется [4]. Одним из наиболее перспективных способов борьбы с АСПО считается химическая обработка скважин. Преимуществом применения ингибиторов депрессорного действия является не только предотвращение парафиноотложений, но и улучшение ими реологических свойств нефти, что облегчает ее дальнейшую транспортировку.
Для исследования влияния депрес-сорных присадок на напряженно-деформированное состояние трубопровода, в программной среде ANS YS были смоделированы результаты [5-7]
Рис. 1. Деформации возникающие в нефтепроводах при различном линейном давлении
Рис. 2. Распределение деформаций (Б) по длине (Ь) нефтепроводов
полученные компанией НПКФ «Не-фтехимтехнологии» г. Кемерово при эксплуатационных испытаниях присадки ДМН-2005 на участке УУН -НПС «Пурпе» Северо-Губкинского месторождения ООО «Геойлбент» (Ямало-Ненецкая а. о.). Испытания проводились в период с 16 мая по 21 мая 2005 г. Условия пробега: длина трубопровода - 57,7 км, диаметр -273 мм. Характеристика нефти: температура застывания +10 °С, содержание н-парафинов - 12%, температура плавления парафинов +50 °С, содержание смол и асфальтенов - 2%.
Для экспериментальной модели, были приняты следующие условия: диаметр трубопровода 273 мм, толщина стенки 8 мм, сталь трубопровода 09Г2С, начальное линейное давление (без добавления присадки ДМН 2005) 4,56 МПа, конечное линейное давление (при добавлении присадки ДМН-2005 в концентрации 200 г/т) 2,7 МПа, длина исследуемого участка трубы 12 м. Так же для наглядности и упрощения смоделированы 2 одинаковых участка трубы с действующими на них начальным и конечным линейным давлениями, весом трубы и продукта пренебрегаем, обе заделки задаем скользящими.
На рис. 1. представлены результаты моделирования деформация под действием начального и конечного линейного давления.
Из полученных результатов следует, что при снижении линейного давления в трубопроводе на 1,8 МПа наблюдается снижение деформации по краям трубопровода порядка 0,7 мм. Данные результаты представлены в графической форме (рис. 2).
Из данного графика можно сделать вывод том, что снижение деформации наблюдается на все протяженности трубопровода. Так же были смоделированы напряжения которые возникают в трубопроводе (рис. 3). При снижении давления в трубопроводе, наблюдается равномерное снижение напряжений действующих на трубопровод со 150 МПа до 85 МПа.
Так же результаты полученные в
программной среде ЛНБУБ были представлены графически (рис. 4). На графиках отлично представлено снижение напряжений возникающих в трубопроводе под действием давления.
Выводы Основываясь на полученных результатах можно сделать вывод, что введение ингибирующих и депрес-сорных присадок для предотвращения образования в нефтях асфальтосмоло-парафинистых отложений, снижения динамической вязкости является экономически целесообразным методом. Снижение давления в трубопроводе связано с двумя свойствами присадок: очищающим действием, за счет которого она смывает смолисто-парафиновые отложения, образовавшиеся на внутренней стенке трубы, увеличивая ее пропускной диаметр; уменьшением динамической вязкости нефти, благодаря чему ее сопротивление перекачке снижается. Уменьшение гидравлического сопротивления в трубопроводе способствует: уменьшению и предотвращению появления и роста трещин, препятствует ухудшению механиче-
Рис. 3. Напряжения возникающие в нефтепроводах при различном линейном давлении
Рис. 4. Распределение напряжений (и) по длине (L) нефтепроводов
ских свойств металла, уменьшению рисков связанных с работами при высоком давлении, уменьшение экономических затрат на перекачку нефти.
1. Локтев С.М. Проблемы переработки тяжелых нефтей. - Алма-Ата: Наука, 1989. -С.20-25.
2. Надиров Н.К., Тугунов П.И., БротР.А., Уразгалиев Б. У. Трубопроводный транспорт вязких нефтей. - Алма-Ата: Наука, 1985. -264 с.
3. Bingham E.C. Fluidity and Plasticity. -New York: Vc-Graw-Hill, 1922.
- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
4. Фукс Г.И. Вязкость и пластичность нефтепродуктов. - М.-Л.: Гостоптехиздат, 1951. - 271 с.
5. Бурков П.В., Буркова С.П., Тимофеев В.А., Ашеулова A.A., Клюс О.В. Анализ напряженно-деформированного состояния трубопровода в условиях вечной мерзлоты // Вестник КузГТУ. - 2013. - № 6. -С.77-79.
6. Бурков П.В., Буркова С.П., Тимофеев В.А., Ашеулова A.A., Чернявский Д.Ю. Исследование напряженно-деформированного состояния участка нефтепровода Александровское - Анжеро-Судженск методом конечных элементов // Вестник КузГТУ. -2013.- № 4. - С. 22-26.
7. Бурков П.В., Буркова С.П., Тимофеев В.А., Ашеулова A.A., Алешкина A.A. Исследование состояния днища вертикального стального резервуара, анализ его состояния и выявление причин его деформации // Вестник КузГТУ. - 2013. - № 4. - С. 79-82.ЕШ
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ_
Сироткин Илья Евгеньевич - магистрант,
Бурков Петр Владимирович - доктор технических наук, профессор,
старший научный сотрудник, e-mail burkovpv@mail.ru,
Буркова Светлана Петровна - кандидат технических наук, доцент,
Национальный исследовательский томский политехнический университет, e-mail: tpu@tpu.ru.
UDC 62-408.64
EFFECT OF PARAFFIN OIL ON STRESSED-DEFORMED STATE OF PIPELINE USING POUR-POINT DEPRESSANT AND INHIBITIVE ADDITIVE
Sirotkin I.E., Master's Degree Student,
Burkov P. V., Doctor of Technical Sciences, Professor, Senior Researcher, e-mail burkovpv@mail.ru, Burkova S.P., Candidate of Engineering Sciences, Assistant Professor, National Research Tomsk Polytechnic University, e-mail: tpu@tpu.ru.
The result of additive DMN-2005 environmental testing run by NPKF «Neftehimtehnologii» (Oil-chemistry-technology) Kemerovo was simulated with ANSYS software environment. Based on these examples one might conclude, that addition of pour-point and inhibitive additive for asphalt, resin and paraffin materials scale prevention and as a shear-thinning agent - is economically attractive method. Decompression in pipeline connected with two additive's qualities: cleaning action, which allows removing resin and paraffin deposit inside the pipeline and recover pipeline throughput flow capacity; decreasing dynamic viscosity of oil, which diminish resistance head. Diminishing of hydraulic resistance in pipeline conduce: decrease and prevent of appearance and growth of cracks, obstruct mechanical degradation, reduction of risk inherent in high depression (temperature) service, diminishing of economical expenses for oil pumping.
Key words: additives, inhibitor, depressor, asphalt, resins paraffin deposits, sludge, viscosity, strain, deformation, tension.
REFERENCES
1. Loktev S.M. Problemy pererabotki tjazhelyh neftej (Problems of processing of heavy oils), Alma-Ata, Nauka, 1989, pp. 20-25.
2. Nadirov N.K., Tugunov P.I., Brot R.A., Urazgaliev B.U. Truboprovodnyj transport vjazkih neftej (Pipeline transport of viscous oil), Alma-Ata, Nauka, 1985, 264 p.
3. Bingham E.C. Fluidity and Plasticity. New York: Vc-Graw-Hill, 1922.
4. Fuks G.I. Vjazkost' i plastichnost' nefteproduktov (Viscosity and plasticity of oil products), Moscow-Leningrad, Gostoptehizdat, 1951, 271 p.
5. Burkov P.V., Burkova S.P., Timofeev V.A., Ashheulova A.A., Kljus O.V. Vestnik KuzGTU, 2013, no 6, pp. 77-79.
6. Burkov P.V., Burkova S.P., Timofeev V.A., Ashheulova A.A., Chernjavskij D.Ju. Vestnik KuzGTU. 2013, no 4, pp. 22-26.
7. Burkov P.V., Burkova S.P., Timofeev V.A., Ashheulova A.A., Aleshkina A.A. Vestnik KuzGTU. 2013, no 4, pp. 79-82.
