Главная  Переработка нефти и газа 

Скачать эту книгу

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 [ 56 ] 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84

всех диаметров труб в пределах 4-16 дм) получили

Дртор 2,1%- 1 (7.3-1)

Др„ Стор" 1000

0,32Стор -30,9+ 76,6-1- 0,098Стор

где Стор - концентрация добавки, 10" м/м.

Пример 7.3-1. Найти снижение Дртор/Арн в легкой нефти, двигающейся со скоростью 2,3 м/с, с добавкой GDiR в пропорции 1000 частей на миллион. По уравнению (7.3-1)

АРтор 2,19.2,3-1

Др„ ~ 1000.2,3 1000

0,.32.1000-30,9+ 76,6 + 0,098.1000

т. е. снижение скорости торможения потока, вызванное добавкой, составляет 30%.

По уравнению (7.3-1) видно, что снижение торможения увеличивается с увеличением скорости потока. Максимально ожидаемое увеличение скорости потока на практике составляет 50-60%. При выборе соответствующей добавки следует учитывать прочность полимера, которая должна быть достаточной, чтобы молекулы его не деградирова-лись от ударов в двигающейся жидкости. Эффективность снижения скорости торможения потока жидкости уменьшается по мере деградации молекул полимера.

7.3.4. ТРАНСПОРТИРОВАНИЕ НЕФТИ И ВОДЫ

Довольно большое количество публикаций, начиная с 1950 г., содержит теоретические соображения и экспериментальные данные, относящиеся к совместному транспортированию нефти и воды по одному трубопроводу. Из этих публикаций можно сделать вывод, что если во время движения в трубопроводе с трубой контактирует в основном вода, а не нефть (нефть сохраняется заключенной в водяную оболочку), то торможение потоку и требуемое усилие для продвижения жидкости могут быть значительно меньше, даже если пропускная способность трубопровода увеличится за счет добавления воды. График на рис. 7.3-8, построенный по экспериментальным данным Чарльза, показывает изменение давления, необходимого только для перекачки нефти, отнесенное к давлению, требуемому для нефтеводяной смеси в зависимости от содержания в ней воды (Силаш, 1966). Видно, что давление снижается до 9 единиц при содержании воды, равном 0,3-0,4.

Эта идея не была развита вследствие того, что две фазы, двигающиеся вместе, имеют тенденцию формировать нестабильную структуру потока, особенно в трубопроводах, глубоко расположенных в земле.

В последние несколько лет совместное транспортирование воды и нефти предпринималось различными путями; например, в форме эмульсии нефть в воде, приготовленной путем добавки поверхностно-активных веществ к воде. Вязкость эмульсии этого типа не зависит от вязкости нефти. Лабораторные испытания Роза и Марсдена (1970 г.)

показали, что вязкость эмульсии хорошо описывается формулой Ричардсона

f„.e-x.exp(a).

(7.3-2)

где а - постоянная величина.

В исследуемых случаях вязкость эмульсии была много ниже, чем вязкость нефти. При н/?н. в = 0,5 торможение потока в эмульсии составило /э торможения чистой нефти.

Рис. 7.3-8. Изменение давления, необходимого для перекачки чистой нефти в зависимости от содержания воды

5 10 15 20 9н,м/1н.т/гоа

Рис. 7,3-9. Зависимость отношения Qalqs.a ОТ Qa (Губин и Степанюгин, 1970)

Важные исследования в этой области были проведены советскими нефтяниками, которые экспериментировали в трубопроводах значительной протяженности перекачку мангышлакских нефтей и тяжелого мазута в эмульсии с водой, обработанной сульфанолом. Зависимости для определения коэффициента трения при совместном движении; двух фаз были даны Губиным и Степанюгиным (1970 г.):

К. =---(7.3-3)

(245Л1.1»Ре „.а)"2

СТн -f Ств

Рн.вСТи.вв

Ун.вв

«1 = 3,50(1-3,82i?a); Л2=1.75(1-3,82;?е).

Эти зависимости показывают, что коэффициент трения действительно не зависит от реологических свойств нефтяной фазы. Влияние температуры очень незначительно: она изменяет вязкость воды, обработанной добавками. Исследования выявили активные материалы для оболочки границ раздела воды и нефти и: стенок труб. Абсорбция имеет место

в течение около 30 мин. Используя уравнения движения, полученные таким образом, была разработана методика расчета, позволяющая оптимизировать стоимость транспортирования продукции (Губин и Сте-панюгин, 1970 г.). На рис. 7.3-9 приведены графики оптимальных отношений (?н/н.в от д» для различных длин трубопроводов в зависимости

от годовой пропускной способности, рассчитанных этим методом. Ясно, что чем больше пропускная способность трубопровода, тем выше относительное оптимальное содержание воды. Для данного трубопровода отношение (<?н/н-в)опт будет тем меньше, чем длиннее трубопровод. На рис. 7.3-10 приведены графики изменения оптимального диаметра трубопровода в зависимости от пропускной способности трубопровода. Оптимальный диаметр для трубопровода данной длины тем больше, чем больше его пропускная способность, и тем меньше, чем протяженнее трубопровод. На рис. 7.3-9 и 7.3-10 цифра к кривым указывает длину трубопровода в тысячах километрах. Для предотвращения загрязнения окружающей среды необходимо к воде добавить химические или

2С н.млнт/гоЗ

Рис. 7.3-10. Зависимость da от (Губин и Степанюпин, 1970)

Река Та6а.лонз

Сирая нарть

Soda

Хранилище сырой Hetpmu

Хранилище Воды

ГлаВная

насосная

станция

Элентро- станция

Линия злентро-

Дсгид-ратор

Хранилище сырой, нврти

ТоплиВо

Вспомогательная станция

Дегид- ратор

Хранилище сырой нефти

1 ТоплиВо

Вода

Вспомогательная станция

Лето но S-ка цдале-ния Зады

передачи

Суспензия Суспензия Суспензия

Сырая Hcipmh

Рис. 7.3-11. Трубопровод нефти месторождения Тэндюнг, по Лэмбу и Симпсону

(1963 г.)

биологические вещества, чтобы нейтрализовать поверхностно-активные вещества (Губин и др., 1971 г.).

Нефть, которая в трубопроводе находится в твердом состоянии, может транспортироваться в виде суспензии в воде. Гранулы нефти,