Особые режимы работы «горячих» нефтепроводов

1. Запуск горячего нефтепровода.

Как показывает опыт пуска горячего нефтепровода k (коэффициент теплопередачи) холодного трубопровода в несколько раз превышает k трубопровода после прогрева. В связи с этим прямой пуск протяженного трубопровода практически невозможен. Пуск возможен после предварительного прогрева трубы. Прогрев возможен горячей маловязкой нефтью или нефтепродуктом или горячей водой. Существуют 4 возможных способа прогрева:

1. Прямой прогрев: маловязкий теплоноситель прокачивается от начала до конца участка трубопровода. Степень прогрева контролируется по температуре нефти в конце участка. Трубопровод считается прогретым при достижении Т_кон стенки трубы=температуры нефти;

2. Обратный: теплоноситель перекачивают в направлении от конца к началу участка. Обратный прогрев применяют в случае, когда на головных пунктах отсутствуют источники воды или маловязкой нефти, а также технологическая обвязка НС позволяет обратную перекачку. При таком прогреве Т_кон>Т_нач стенки трубы. Но при этом возможно термическое перенапряжение в технологических трубопроводах НПС, в обвязке оборудования, а также на линейной части. Тепловой режим пуска более благоприятен. Как при прямом, так и при обратном подогреве наблюдается значителен расход теплоносителя;

3. Чтобы уменьшить расход теплоносителя применяют челночный прогрев. При челночном прогреве сокращается объем греющей жидкости, средняя температура системы становится выше, труба прогревается более равномерно, но увеличивается время прогрева по сравнению с прямым способом за счет обратных перекачек;

4 Встречный прогрев применяют для ускорения времени прогрева. Теплоноситель закачивается одновременно с начала и конца нефтепровода, а сброс производится в середине участка.

2. Безопасное время остановки «горячего нефтепровода».Остановки трубопровода могут быть связаны с необходимостью планово-предупредительных или аварийных ремонтов и с цикличностью работы трубопровода. Естественно при остановке происходит снижение температуры и увеличение вязкости нефти в трубе. Отсюда следует, чем дольше будет стоять нефтепровод, тем больше будет величина напора для обеспечения достаточного расхода. Время, по истечению которого возможно возобновление перекачки нефти без осложнений называется безопасным временем остановки.

В случае недостатка надлежащей производительности возможны след варианты работы трубопровода:

1. работа с пониженным расходом. Это бывает в начальный и заключительный этапы разработки месторождений. Работа с пониженной производительностью связана с необходимостью дополнительного подогрева нефти и с работой насосов на пониженном КПД;

2. циклическая перекачка состоит из периодов работы трубопровода с Q_опт и прекращение работы – цикл. Чем больше число циклов перекачки, тем меньше должна быть вместимость резервуаров для накопления нефти на головных сооружениях и конечном пункте нефтепровода, а значит, затрат на них потребуется меньше. С другой стороны, больше будут затраты, связанные с повторным пуском нефтепровода. При уменьшении числа циклов картина обратная: необходимость строительства дополнительных резервуаров и временя остановки может превысить время безопасной, следовательно, нужно вытеснить вязкий продукт.

3. Вытеснение застывшей жидкости. При остановке нефтепровода на время большее, чем время безопасной остановки запуск трубопровода становится невозможным. Для его запуска необходимо освободить его от застывшей нефти с помощью маловязкой нефти. Давление, необходимое для вытеснения определяется из условия:

PπD²/4≥πDlt_ст; Р≥4lt_ст/D≤[ Р_доп],

где Р – давление развиваемое станцией;

t_ст– статическое напряжение сдвига;

D,l – диаметр и длина перегона между станциями;

Р_доп – давление, которое может выдержать труба при данной толщине стенки.

Если Р>Р_доп – вытеснение нефти из всего участка невозможно. Вытеснение можно производить отдельными участками, длину которых можно определить:

l_i=P_допD/4t_ст

В этом случае время замещения можно разбить на 2 периода:

В течение первого периода напор нефти ограничивается максимально допустимым значением Н_доп, а расход Q по мере увеличения участка, занятого маловязким продуктом, возрастает. Наконец, Q достигает Q_max. Тогда наступает второй период. В связи с дальнейшим увеличением длины участка, занятого маловязким продуктом, полные потери напора и напор станции уменьшается, а расход немного возрастает. Полное время замещения определяется суммой 2-х времен.