Анализ использования тепловых насосов при транспортировке высоковязкой нефти по магистральному трубопроводу
ВВЕДЕНИЕ
Последние десятилетия наблюдается существенное увеличение числа трудно извлекаемых запасов нефти, поскольку большинство осваиваемых месторождений находится в районах крайнего севера. Добываемая нефть характеризуется повышенным содержанием парафинов и асфальто-смолистых веществ, значительно влияющих на вязкость транспортируемого продукта.
Свойства перекачиваемой по трубопроводу нефти напрямую определяют его пропускную способность и экономическую целесообразность. Так, при разработке месторождений, расположенных в северных районах, где температура окружающей среды достаточно низкая, затраты энергии на перекачку добываемой нефти в разы увеличивают её стоимость, а значения вязкости флюида в некоторых случаях делают транспортировку практически невозможной.
На территории России разведанные геологические запасы высоковязкой нефти достигают 7 млрд. тонн, причём большая часть из них географически принадлежит районам крайнего севера.
СОДЕРЖАНИЕСОДЕРЖАНИЕ5
ВВЕДЕНИЕ8
представлены теоретические аспекты использования тепловых насосов при транспортировке высоковязкой нефти по магистральному трубопроводу;9
исследованы перспективы добычи и транспортировки высоковязкой нефти;9
приведен анализ применения технологий транспорта высоковязкой нефти по магистральному трубопроводу;9
выявлены проблемы и рекомендации транспортировки высоковязкой нефти по магистральному трубопроводу «Заполярье-Пурпе-Самотлор»;9
1. ОСНОВЫ ТРАНСПОРТИРОВКИ ВЫСОКОВЯЗКОЙ НЕФТИ ПО МАГИСТРАЛЬНЫМ ТРУБОПРОВОДАМ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ТЕПЛОВЫХ НАСОСОВ12
1.1 Перспективы добычи и транспортировки высоковязкой нефти12
1.3 Анализ применения технологий транспорта высоковязкой нефти по магистральному трубопроводу25
1.4 Проблемы и рекомендации транспортировки высоковязкой нефти по магистральному трубопроводу «Заполярье-Пурпе-Самотлор»41
2. АНАЛИЗ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ТЕПЛОВЫХ НАСОСОВ ПРИ ТРАНСПОРТИРОВКЕ ВЫСОКОВЯЗКОЙ НЕФТИ ПО МАГИСТРАЛЬНОМУ ТРУБОПРОАВОДУ44
2.3 Методика теплового расчёта нефтепроводов60
2.4 Тепловые мощности фиксировано расположенных по трассе теплонасосных пунктов подогрева (с привязкой к источникам природного тепла) для магистрального нефтепровода «Заполярье-Пурпе-Самотлор»68
ЗАКЛЮЧЕНИЕ76
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ79
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ
ГОСТ Р 51858-2002. Нефти, подготовленные нефтегазодобывающими и газодобывающими предприятиями к транспортированию по магистральным нефтепроводам, наливным транспортом для поставки потребителям Российской Федерации и на экспорт [электронный ресурс]. - введ. 07.01.02. - М.: ИПТЕР, ВНИИНП, 2002. – режим доступа к URL: http://docs.cntd.ru/document/1200028839 (дата обращения: 20.11.2021)
РД 39-30-139-79 Методика теплового и гидравлического расчёта магистрального трубопровода при стационарных и нестационарных режимах перекачки ньютоновских и неньютоновских нефтей в различных климатических условиях [электронный ресурс]. – режим доступа к стр.: http://meganorm.ru/Data2/1/4293831/4293831373.htm (дата обращения: 20.11.2021)
СП 36.13330.2012 Магистральные трубопроводы. - Введ. 2013-07-01. - ТК 465 "Строительство", 2013. – 109 с.
СТН 0147323.020-88. Проектирование нефтепромысловых трубопроводов, прокладываемых в условиях распространения вечномерзлых грунтов; введ. 01.07.88. -Тюмень: Гипротюменнефтегаз, 1988. - 81 с.
Алиев Р.А. Трубопроводный транспорт нефти и газа: учеб. для вузов / Р.А. Алиев, В.Д. Белоусов, А.Г. Немудров, В.А. Юфин, Е.И. Яковлев. – 2-е изд., перераб. и доп.– М.: Недра, 1988. – 368 с.: ил.
Агалаков Л.Н. Транспортировка высоковязких нефтей // Молодежный научный форум: Технические и математические науки. Электронный сборник статей по материалам ХХХV студенческой международной
заочной научно-практической конференции. – Москва: Изд. «МЦНО». – 2016. – № 6 (35) / [электронный ресурс]. – режим доступа. - URL: https://nauchforum.ru/archive/MNF_tech/6(35).pdf (дата обращения: 24.11.2021)
Влияние механических воздействий на физические свойства высоковязкой нефти / З.С. Салимов [и др.]. // Химия и технология топлив и масел. - 2001. - № 6. - с. 22-23.
Гидравлические параметры неизотермических трубопроводов при перекачке неньютоновских нефтей. / Тонкошкуров Б.А. [и др]. - Труды ВНИИСПТнефть, вып. 18, 1977.
На первой ступени нагрева нефти применяется низкопотенциальное тепло природного источника (грунт, русловые и подземные реки, озера и морские во-ды), которое затем трансформируют в тепловых насосах в источник подогрева нефти более высокого потенциала.
Тепловые насосы имеют существенные для практической реализации тре-бования к источникам низкопотенциального тепла и обустройству внешнего контура (рисунок 21).
Капитальные затраты на сооружение специального внешнего контура теп-лового съема с грунта значительнее, чем при применении водных источников тепла, вследствие этого целесообразно пункты подогрева привязывать к месту нахождения последних.
Если, применяя лишь водные источники низкотемпературного тепла, нере-ально добиться распределения температуры по длине нефтепровода, близкое к изотермическому, то принимают решение об установке дополнительных ТНПП, которые оборудованы грунтовыми теплообменниками.
На пунктах подогрева нефти, где решено применить в качестве первичного источника тепла грунт, дополнительно устанавливается вентиляторный тепло-обменник. Это решение позволит уменьшить время выхода системы грунт-теплообменник на устойчивый режим за счет аккумулирования энергии в объеме грунта в теплый период.