Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Повышение пропускной способности магистральных нефтепродуктопроводов на основе применения противотурбулентных присадок

ВАК РФ 25.00.19, Строительство и эксплуатация нефтегазоводов, баз и хранилищ

Содержание диссертации, кандидата технических наук, Ерошкина, Ирина Игоревна

Условные обозначения.

Введение.

ГЛАВА 1. Характеристика системы магистрального транспорта нефтепродуктов в современных условиях.

1.1. Характеристика системы магистрального транспорта нефтепродуктов в современных условиях.

1.2. Методы увеличения пропускной способности нефтепродуктопрово

1.3. Характеристика противотурбулентных присадок и оборудования для их использования.

1.4. Обзор отечественных и зарубежных исследований по вопросам использования противотурбулентных присадок при трубопроводном транспорте нефти и нефтепродуктов.

Выводы по главе 1 и постановка задач исследования.

ГЛАВА 2. Исследование эксплуатационных свойств противотурбулентных присадок.

2.1 .Требования и критерии оценки эксплуатационных свойств противотурбулентных присадок к нефтепродуктам.

2.2. Влияние эксплуатационных свойств противотурбулентных присадок на транспортировку нефтепродуктов по MH1IJ1.

2.3. Оборудование и методика лабораторных испытаний противотурбулентных присадок.

2.4. Экспериментальные лабораторные исследования эффективности противотивотурбулентных присадок и анализ результатов.

Выводы по главе 2.

ГЛАВА 3. Разработка методики расчета эффективности противотурбулентных присадок при перекачке нефтепродуктов.

3.1. Отечественный и зарубежный опыт применения противотурбулентных присадок при трубопроводном транспорте нефти и нефтепродуктов

3.2. Разработка математической модели расчета эффекта снижения гидравлического сопротивления трубопроводов при применении противо-турбулентных присадок.

3.3. Обобщение результатов опытных перекачек дизельного топлива с противотурбулентной присадкой Necadd-547 и методика оценки их эффективности.

3.4. Расчет параметров математической модели для определения коэффициента гидравлического сопротивления при течении дизельных топлив с противотурбулентной присадкой.

3.5. Влияние противотурбулентных присадок на теплообмен между транспортируемым нефтепродуктом и окружающей средой.

3.6. Анализ действующих Правил технической эксплуатации магистральных нефтепродуктопроводов и разработка рекомендаций по их дополнению

Выводы по главе 3.

ГЛАВА 4. Экономическая эффективность эксплуатации нефтепродуктопроводов при использовании противотурбулентных присадок.

4.1. Расчет составляющих затрат на перекачку нефтепродуктов.

4.2. Определение оптимальной концентрации присадки по критерию максимальной дополнительной валовой прибыли.

4.3. Оценка экономической эффективности применения ПТП при трубопроводном транспорте нефти и нефтепродуктов.

4.4. Расчет прибыли от перекачки нефтепродуктов с противотурбулентной присадкой.

Выводы по главе 4.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Повышение пропускной способности магистральных нефтепродуктопроводов на основе применения противотурбулентных присадок"

Для экономического развития России и топливно-энергетического комплекса важное значение имеет система трубопроводного транспорта нефтепродуктов. Основным оператором национальной системы магистральных нефтепродуктопроводов является ОАО Акционерная Компания «Транснефтепродукт», которая вносит существенный вклад в динамическое развитие экономики страны, обеспечивая в этом секторе ТЭК энергетическую безопасность России и способствуя интеграционным процессам в рамках СНГ.

Основной объем транспортировки нефтепродуктов по МНПП, вследствие конъюнктуры внешних рынков, технологии последовательной перекачки и других причин, приходится на дизельное топливо (более 78%).

В настоящее время использование системы магистральных трубопроводов ОАО «АК «Транснефтепродукт» позволяет экспортерам снизить транспортные издержки, что стало причиной увеличения загрузки МНПП в последние годы.

В этой связи внедрение технологий применения противотурбулентных присадок для повышения пропускной способности Российских магистральных нефтепродуктопроводов и нефтепроводов является актуальной задачей, имеющей важное хозяйственное значение.

Целью данной работы является разработка методологии применения противотурбулентных присадок для повышения пропускной способности магистральных нефтепродуктопроводов для светлых нефтепродуктов.

В соответствии с поставленной целью основными задачами исследования являются:

- обоснование требований к эксплуатационным качествам противотурбулентных присадок;

- разработка методики оценки эксплуатационных свойств противотурбулентных присадок;

- проведение лабораторных и опытно-промышленных испытаний противотурбулентных присадок различных типов и на их основе разработка рекомен даций по выбору оптимальной технологии их применения;

- разработка метода гидравлического расчета трубопроводов при применении противотурбулентных присадок и методики оценки экономической эффективности их применения.

Научная новизна диссертационной работы заключается в разработке методологии повышения пропускной способности магистральных нефтепродукте проводов с помощью противотурбулентных присадок, включающей:

- математическую модель для расчета коэффициента гидравлического сопротивления магистрального нефтепродуктопровода при транспортировании нефтепродуктов с противотурбулентными присадками в зависимости от характеристик нефтепродуктопровода и концентрации присадки;

- разработку метода сравнения эксплуатационных свойств противотурбулентных присадок различных типов;

- определение влияния противотурбулентных присадок на процессы теплообмена потока нефтепродуктов в трубопроводах;

- экономическую оценку эффективности различных способов увеличения пропускной способности лимитирующих участков магистральных нефтепро-дуктопроводов;

- разработку нормативно-технической документации на применение противотурбулентных присадок.

Практическая ценность работы состоит в совершенствовании технологии применения противотурбулентных присадок для увеличения пропускной способности магистрального нефтепродуктопровода с учетом его фактического состояния.

Реализация работы заключается в разработке дополнений к правилам технической эксплуатации магистральных нефтепродуктопроводов ОАО «АК «Транснефтепродукт» и магистральных нефтепроводов ОАО «АК «Транснефть», которые включены в РД «Требования и методика применения противотурбулентных присадок при транспортировании нефти по нефтепроводам

ОАО «АК «Транснефть» (утвержден приказом ОАО «АК «Транснефть»

29.12.2000 г. № 146, введен в действие с 1.01.2001 г.). Результаты работы бы/ ли использованы при внедрении технологии транспорта светлых нефтепродуктов с противотурбулентной присадкой на нефтепродуктопроводах ОАО «Петербургтранснефтепродукт», ОАО «Юго-Запад Транснефтепродукт», на нефтепроводе «Тихорецк-Новороссийск».

Основные результаты работы докладывались и обсуждались на: 2-й научно-технической конференции «Актуальные проблемы состояния и развития нефтегазового комплекса России» (22-24 января 1997 г., Москва, РГУ нефти и газа им. И.М.Губкина); II-й научно-технической конференции «Проблемы безопасности и надежности трубопроводного транспорта» (10-12 мая 1999 г., Беларусь, Новополоцк, Полоцкий государственный университет); 3-й научно-технической конференции, посвященной 70-летию РГУ нефти и газа им. И.М.Губкина «Актуальные проблемы состояния и развития нефтегазового комплекса России» (27-29 января 1999 г., Москва, РГУ нефти и газа им. И.М.Губкина); III-й научно-технической конференции «Надежность и безопасность магистрального трубопроводного транспорта» (18-21 сентября 2000 г., Минск); 4-й научно-технической конференции «Актуальные проблемы состояния и развития нефтегазового комплекса России» (25-26 января 2001 г., Москва, РГУ нефти и газа им. И.М.Губкина); научно-технической конференции «Проблемы безопасности и надежности магистрального трубопроводного транспорта» (2002 г., Беларусь, Новополоцк, Полоцкий государственный университет); 5-й научно-технической конференции «Актуальные проблемы состояния и развития нефтегазового комплекса России» (23-24 января 2003 г., Москва, РГУ нефти и газа им. И.М.Губкина).

По материалам диссертации опубликовано 17 научных работ.

За работу «Внедрение технологии применения противотурбулентных присадок в трубопроводном транспорте» автор диссертации удостоен премии им. академика И.М.Губкина за 2000 год.

Заключение Диссертация по теме "Строительство и эксплуатация нефтегазоводов, баз и хранилищ", Ерошкина, Ирина Игоревна

Выводы по главе 4

1. При повышении пропускной способности нефтепродуктопровода с использованием противотурбулентных присадок наименьший расход присадки обеспечивается при заполнении всего нефтепродуктопровода.

2. Применение ПТП является эффективным способом увеличения пропускной способности, при этом изменение стоимости присадки в 3,5 раза (с 4 до 15 $/галлон) уменьшает удельную валовую прибыль не более чем на 15%.

3. Применение противотурбулентных присадок совместно с прокладкой лупингов для увеличения пропускной способности МНПП может быть более эффективным, чем использование каждого метода в отдельности.

4. Удельная валовая прибыль, получаемая от перекачки дополнительного количества нефтепродукта при использовании противотурбулентной присадки, имеет максимум, зависящий от стоимости и концентрации присадки. В пределах заданных отклонений от максимальной эффективности присадки возможно определить границу концентраций, выше которой увеличение ввода присадки не будет давать значимого эффекта.

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата технических наук, Ерошкина, Ирина Игоревна, Москва

1. Адлер Ю.П., Маркова Е.В., Грановский Ю.В. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий //М.: Наука. 1976. - 279 с.

2. Андреев А.Ф., Дунаев В.Ф., Зубарева В.Д. и др. Основы проектного анализа в нефтяной и газовой промышленности // М.: НУМЦ Минприроды России. 1997. -341 с.

3. Белоусов В.Д. Технологический расчет нефтепроводов // М.: МИНХ и ГП. 1977.-69 с.

4. Белоусов Ю.П. Противотурбулентные присадки для углеводородных жидкостей // Новосибирск: Наука. 1986. - 145 с.

5. Белоусов Ю.П., Сухова И.И., Коваль Л.Б., Гареев М.М. Полимерные присадки для снижения гидродинамического сопротивления нефти//М.: Нефтяное хозяйство. 1991.-№ 5.- с. 36-37.

6. Белянин П.Н., Данилов В.М. Промышленная чистота машин // М.: Машиностроение. 1982. - 224 с.

7. Булина И.Г., Динабург Л.С., Магомедов А.Д., Бакараджиева В.И. Возможные пути снижения гидродинамического сопротивления при турбулентном течении в трубах// М.: Нефтяное хозяйство. 1971, № 6.- с.27-30.

8. Васецкая Н.Г., Иоселевич В.А. О построении полуэмпирической теории турбулентности слабых растворов полимеров // М.: Изв. АН СССР. Механика жидкости и газа. - 1970. - № 2. - с. 136-146.

9. Войтинская Ю.А. Снижение гидравлических сопротивлений трубопроводов, транспортирующих воду // М.: Водоснабжение и сантехника. 1973. -№5.-с. 17-18.

10. П.Воронин В.И., Борисов Н.Н. Экономика нефтепроводного транспорта II М.: Наука.- 1997.-310 с.

11. Тареев М.М., Несын Г.В., Манжай В.Н. Результаты ввода в поток нефти присадки для снижения гидравлического сопротивления // М.: Нефтяное хозяйство. 1992. - с.ЗО-31.

12. Гиневский А.С., Иоселевич В.А., Колесников А.В. и др. Методы расчета турбулентного пограничного слоя. В кн. Механика жидкости и газа, (под ред. акад. Л.И.Седова) // М.: ВИНИТИ. 1978. -Том 11.-е. 217-305.

13. Годовой отчет 2000 г. ОАО «АК «Транснефтепродукт».

14. Горин Я., Норбери Д. Турбулентное течение разбавленных растворов полимеров // Инженерно-физический журнал. Т.27. - № 5. - с. 830-838.

15. П.Григорян С.С., Дамаскин Б.Б., Иоселевич В.А. и др. к вопросу о механизме эффекта Томса // М.: АН СССР. 1979. - Т. 248. - № 5. - с. 1074-1076.

16. Ерошкина И.И. Расчет эффективности перекачки нефти с противотурбулентными присадками и подогревом // М. НТС Магистральные и промыеловые трубопроводы: проектирование, строительство, эксплуатация, ремонт. 2000 г. - № 1. - стр. 77-79.

17. Ерошкина И.И., Марон В.И., Прохоров А.Д., Челинцев С.Н. и др. Перекачка дизельного топлива с полимерной добавкой Necadd-547 // М.: Научно-технический журнал «Наука и технология углеводородов». 2002. - № 5.-е. 77-78.

18. Иванюта Ю.Ф., Чекалова Л.А. Исследование профиля скоростей турбулентных течений слабых растворов полимеров в трубе // М.: Инженерно-физический журнал. 1974. - Т. XXVI. - № 5. - с. 799-806.

19. Иоселевич В.А. Микро- и макродинамика полимерных растворов // М.: Наука. 1987. - Т. 2. - с. 146-163.

20. Ишмухаметов И.Т., Исаев С.Л., Лурье М.В., Макаров С.П. Трубопроводный транспорт нефтепродуктов /У М.: Нефть и газ. 1999.- 300 с.

21. Кацюцевич Е.В., Белоусов Ю.П., Гостев Н.М. Противотурбулентные полимерные добавки в трубопроводном транспорте нефтепродуктов // М.:

22. ЦНИИТЭнефтехим, «Транспорт и хранение нефтепродуктов».- 1988.- № 6.-C.9-12.

23. Климовский Е.М., Колотилов Ю.В. Очистка и испытание магистральных трубопроводов. // М.: Недра. 1987. - 173 с.

24. Ковалев В.В. Методы оценки инвестиционных проектов // М.: Финансы и статистика. 1998. - 144 с.

25. Курганов A.M., Федоров Н.Ф. Справочник по гидравлическим расчетам систем водоснабжения и канализации // JL: Стройиздат. 1978. - 424 с.

26. Лемли Д.Л. Эффект Томса: аномальные явления при турбулентном течении разбавленных растворов полимеров./7М.: Механика.- 1969.-№ 2.- с.70-89.

27. Ливенбук М., Гайдук И. Нефтепереработка новые вызовы времени // М.: Нефтегазовая вертикаль. - 2001.- № 17. - с. 20-26.

28. Лурье М.В. Гидравлические расчеты перекачки дизельных топлив с антитурбулентными присадками // М.: ЦНИИТЭнефтехим, «Транспорт и хранение нефтепродуктов».- 1996.- № 10-11- с. 18-20.

29. Макаров С.П., Фокин С.М и др. Опыт применения противотурбулентной присадки на нефтепродуктопроводах ОАО «АК «Транснефтепродукт» // М.: ЦНИИТЭнефтехим, «Транспорт и хранение нефтепродуктов».- 2000.-№4. с.14-17.

30. Манжай В.Н. О механизме снижения гидродинамического сопротивления добавками полимеров // Новосибирск: Наука. Межмолекулярные взаимодействия и электронные процессы в жидкостях. - 1986. - с.45-48.

31. Манжай В.Н Турбулентное течение в трубе разбавленных растворов кар-боцепных полимеров. Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук // Томск.: МП «Полиграфист». -1992. -23 с.

32. Марон В.И., Ерошкина И.И., Прохоров А.Д., Челинцев С.Н., Харьюхахто

33. X. Гидравлическое сопротивление в потоке углеводородной жидкости спротивотурбулентной присадкой. Материалы III научно-технической конференции «Надежность и безопасность магистрального трубопроводного транспорта» // Минск. 2000. - стр. 77-78

34. Марон В.И., Ерошкина И.И., Прохоров А.Д., Челинцев С.Н. О влиянии полимерных добавок на теплообмен в потоке в трубопроводе /7 М. -ЦНИИТЭнефтехим. «Транспорт и хранение нефтепродуктов». -2000. -№ 11.-стр. 17-18.

35. Марон В.И., Ерошкина И.И., Прохоров А.Д., Челинцев С.Н. Профиль скорости и гидравлическое сопротивление в потоке с малыми полимерными добавками в трубопроводе // М. ЦНИИТЭнефтехим. - «Транспорт и хранение нефтепродуктов». - 2000. - № 12. - стр. 8-9.

36. Марон В.И. О частоте турбулентных выбросов в сдвиговом течении // М. -ЦНИИТЭнефтехим. «Транспорт и хранение нефтепродуктов». - 2001. -№ 3.- стр. 14-16.

37. Мут Ч., Монахен М., Песего Л. Применение специальных присадок с целью снижения затрат по эксплуатации трубопроводов // М.: Нефть, газ и нефтехимия за рубежом. 1986 - №7.- с. 60-62.

38. Несын Г.В., Манжай В.Н., Попов Е.А., Гареев М.М. и др. Эксперимент по снижению гидравлического сопротивления нефти на магистральном трубопроводе «Тихорецк-Новоросийск» // М.: Трубопроводный транспорт нефти. 1993. - № 4. - с.28-30.

39. Нефтегазовая вертикаль IIМ.: 2003. № 3. - с.20-27.

40. Нормы технологического проектирования предприятий по обеспечению нефтепродуктами (нефтебаз). ВНТП 5-95 // М.: Минтопэнерго России. -1997.- 124 с.

41. Патент SU, 634070, кл. F17D3/08,1978.

42. Патент SU, 1227903, кл. F17D3/08,1986.

43. Патент № 2193722 от 27.11.2002 г.

44. Порайко И.Н., Галюк В.Х. Очистка нефтепроводов водорастворимыми полимерами // М.: Нефтяное хозяйство. 1979. - № 9. - с. 28-30.

45. Портнов К. Эффективность экспортных маршрутов // М.: Нефтегазовая вертикаль. 2003 . - № 1. - с.43-46.

46. Постановление от 28 ноября 1977 года № 124/2 «О пересчете транспортных тарифов на налив, перекачку и хранение нефтепродуктов АК «Транснефтепродукт» //М.: ЗАО «ИнфоТЭК». 1998. - № 1. - с. 18-31.

47. Прохоров А.Д., Челинцев С.Н., Hannu Harjuhahto, Jouni Suurmaki. Метод оценки эксплуатационных свойств противотурбулентных присадок // М.: ЦНИИТЭнефтехим, «Транспорт и хранение нефтепродуктов».- 1996.- № 5.- с. 13-15.

48. РД 39-01/04-000-89. Разработка технологических процессов для нефтяной промышленности // М.: Миннефтепром СССР. 1989.

49. РД 153-39.4-041-99 «Правила технической эксплуатации магистральных нефтепродуктопроводов» Введен приказом Минтопэнерго РФ от 12 октября 1999 г. № 338 // М.: Нефть и газ. 1999.

50. РД 153-39-026-97. Требования к химпродуктам, обеспечивающим безопасное применение их в нефтяной отрасли // Санкт-Петербург: ДЕАН. -2002.- 16 с.

51. Рекламный проспект ЗАО «Химеко-ГАНГ». Реагенты для повышения эффективности разработки нефтяных и газовых месторождений.

52. Седов Л.И., Васецкая В.А., Иоселевич В.А., Пилипенко В.Н. О снижении гидродинамического сопротивления добавками полимеров // М.: Наука. -Механика турбулентных потоков. 1980. - с. 7-29.

53. Система трубопроводного транспорта нефтепродуктов 30 лет на службе Отечеству // Уфа: Слово. - 2000. - 256 с.

54. Смолл С.Р. Добавки, снижающие сопротивление течения в трубопроводах //М.: Нефть, газ и нефтехимия за рубежом. 1983.- №6.- с. 58-60.

55. Стернин Л.Е. Основы газовой динамики. Учебное пособие // М.: Издательство МАИ. 1995.- 336 с.

56. Темчин А.З. Некоторые вопросы течения слабых растворов полимеров. Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук // М.: МИНХ и ГП им. И.М.Губкина. 1973. - 22 с.

57. Тимиркаев Р.Г., Сапожников В.М. Промышленная чистота и тонкая фильтрация рабочих жидкостей летательных аппаратов // М.: Машиностроение. 1986 .- 151 с.

58. Фролов Ю.А., Новоселов В.Ф. Очистка полости действующих магистральных трубопроводов // Уфа: Уфимский нефтяной институт. 1989. -92 с.

59. Халтурин В.Н., Дегтярев В.Н., Перунов В.П. Освобождение трубопроводов от нефти с использованием гелевых пробок // М.: Трубопроводный транспорт нефти. 1996. - №. 10 — с. 10-11.

60. Халтурин В.Н., Кочетков Н.В., Дегтярев В.Н. Освобождение трубопроводов от нефти трубопровода диаметром 1220 мм с применением гелевой пробки // М.: Трубопроводный транспорт нефти. 1997. - №.2 - с.21-22.

61. Черникин А.В. Обобщенная формула для коэффициента гидравлического сопротивления трубопроводов// М.: ЦНИИТЭнефтехим, «Транспорт и хранение нефтепродуктов». 1997.- № 4-5.- с.20-22.

62. Beaty W.R., Johnston R.L. and others. Drag reducers increase flow in offshore pipelines without additional expansion // Oil & Gas J.-1984. v.82. - № 33. - p. 71-74.

63. Burger E., Mund W.R., Wahl H.A. Flow increase in the Trans-Alaskan Pipeline using a polymeric drag reducing addition // Dallas, Texas: SPE Mig. 1980. -September. - p. 9914.

64. Corino E.R., Brodkey R.S. Journal of Fluid Mechanics // 1969. v.37. - № 1. -p.30.

65. Elata C., Lehrer J., Kahanovitz A. Turbulent cher flow of polymer solutions // Israel Journal Technol. 1966. - v. 4. - № 1-2.

66. Elperin I.Т., Smolskii B.M., Levental L.I. Decreasing the hydrodynamic resistance of pipelines // Intern. Chem. Eng. 1967. - v. 7. - p.276.

67. Flow Improvers NEC ADD. Проспект фирмы «Fortum Oil and Gas Oy» // Porvoo. 2002.

68. Goudy Clay F.A. How flow improvers can reduce liquid line operating costs // Pipe Line Industry.- 1991.-v.74.-№ 6.-p. 49-51.

69. Hansen R.J., Little R.C. Pipe diameter, molecular weight and concentration effects on the on set of drag-reduction // Chem. Eng. Progr. Symp. Ser. — 1971. — 67.-v. 111.-p. 93-97.

70. Hoyt J., Fabula A.G. The effect of additives on fluid friction. In: Ship Motions and Drag Reduct., Washington, D.C., Office Naval Res., Dept Navy, 1966, 947-959. Discuss. 959-974 // M.: РЖ «Механика». 1968. - 4Б817.

71. Hyoung J.Choi, Myong S.Jhon. Polymer Induced Turbulent Drag Reduction // Ind. Eng. Chem. Res. 1966. - v. 35. - p. 2993-2998.146

72. Keys M.S., Evans R. Gel Pig Technology Used In Pipeline Conversion // Pipeline and Gas J. 1983. - III. - v. 220. - № 3.

73. Parker C.A., Hedley A.H. A structural basis for drag-reducing agents // J. Appl.Polimer Sci. 1974. - v. 11.-3403-3421.

74. Purnton R.J., Mitchell S. Practical applications for gelled fluid pigging // Pipeline industry J . 1987. - XI. - v. 66. - № 3. - p.55-56.

75. Schoneberger R., Erickson K., Curry J. Drag reducer helps boost crude thruput during hydrotest // Pipe Line Industry.-1992. VI.-Vol. 76. - № 6.- p. 41-43.

76. Toms B.A. Some observations on the flow of linear polymer solutions through straight tubes at large Reynolds numbers // Proc. I.Intern.Congr. Rheol. North Holland. 1948.-v. 2. - p.135-141.

77. Van Driest E.R. Turbulent drag-reduction of polymeric solutions. J. Hydronaut, 1970,4, v. 3, 120-126//M.: РЖ «Механика». 1971. - ЗБ1042.

78. Virk P.S., Merrill E.W, Mickey H.S., Smith K.A. The critical wall shear stress for reduction of turbulent drag in pipe flow. Modern Development in the Mechanics of Continua // New Work. Acad. Press. - 1965. - p. 38.

79. Whit A.A. Turbulent drag reduction with polymer additives// J.Mech.Eng.Sci.-1966.№4,-vol. 8.