Оценка влияния факторов, определяющих эффективность перекачки нефти с высоким содержанием парафинов

1.

РИСУНОК ПО ТЕМЕ КОНКУРСНОЙ РАБОТЫ (в черно-белом исполнении)
ТЕМА КОНКУРСНОЙ РАБОТЫ:
ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ ФАКТОРОВ, ОПРЕДЕЛЯЮЩИХ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПЕРЕКАЧКИ НЕФТИ
С ВЫСОКИМ СОДЕРЖАНИЕМ ПАРАФИНОВ
АВТОРЫ:
СТУДЕНТЫ 3-НТФ-3
ПЕХТЕРЕВ ДМИТРИЙ НИКОЛАЕВИЧ
ЕПИШКИН ЕГОР АЛЕКСАНДРОВИЧ
РУКОВОДИТЕЛЬ:
ДОЦЕНТ КАФЕДРЫ «ТРУБОПРОВОДНЫЙ ТРАНСПОРТ»
К.П.Н.
ОРЛОВА ГУЛЬСИНА МАХМУТОВНА
ФГБОУ ВО «Самарский государственный технический университет»

2.

ФГБОУ ВО «Самарский государственный технический университет»
Цель и задачи
Цель:
Анализ влияния различных факторов на эффективность транспортировки нефти
с высоким содержанием парафина.
Задачи:
Изучить состав и свойства асфальтосмолопарафиновых отложений;
Рассмотреть механизм парафинизации трубопровода и факторы, влияющие на этот
процесс;
Выполнить расчет толщины отложений на стенках трубопровода в зависимости от
рассматриваемых факторов;
Сделать вывод о влиянии рассматриваемых факторов на эффективность перекачки
высокопарафинистых нефтей.
2

3.

ФГБОУ ВО «Самарский государственный технический университет»
Кривые течения различных типов
жидкости
Влияние парафинов
на свойства нефти
Микрофотография высокопарафинистой нефти
с кристаллами парафинов
3

4.

ФГБОУ ВО «Самарский государственный технический университет»
Состав и свойства
АСПО
Молекула парафина
Молекула асфальтена
Молекула нефтяной смолы
АСПО внутри полости трубы
4

5.

ФГБОУ ВО «Самарский государственный технический университет»
Молекулярная диффузия частиц парафина
Механизм парафинизации
трубопровода
Кристаллизация парафина
на стенках трубопровода
5

6.

Расчет
влияния
различных
факторов
на
эффективность
перекачки высокопарафинистой
нефти
ФГБОУ ВО «Самарский государственный технический университет»
Эффективность работы трубопровода
i D
E эф
iф Dэкв
5 m
Эффективный диаметр трубопровода
Dэф Dэкв 2 сред.отл.
Эффективность работы трубопровода напрямую зависит от толщины парафиновых
отложений
6

7.

Исходные данные
ФГБОУ ВО «Самарский государственный технический университет»
Параметры
Параметры
Значения
Значения
Содержание парафинов R
22,5%
Длина участка L
120 км
Плотность нефти при 20 ºС
852 кг/м3
Производительность
перекачки Q
0,3 м3/с
Температура кипения Тк
65 ºС
Температура нагрева Тн
55 ºС
Температура застывания
Тз
30 ºС
Температура окружающей
среды Т
15 ºС
Температура начала
кристаллизации парафинов
Ткр
50 ºС
Шероховатость внутренней
поверхности kэ
0,15 мм
Диаметр трубопровода D
1020х12 мм
Полный коэффициент
теплопередачи k
1,8 Вт/м2∙c
7

8.

ФГБОУ ВО «Самарский государственный технический университет»
Методика расчета
Толщина парафиновых отложений на стенке трубопровода
Температура нефти в любой
точке трубопровода
Показатель крутизны падения
температуры
Показатель интенсивности
отложения парафина
Температура нагрева нефти за
счет трения
8

9.

Сравнение «горячего» нефтепровода и
изотермического
нефтепровода,
работающего при средней температуре
перекачки
ФГБОУ ВО «Самарский государственный технический университет»
Толщина парафиновых отложений δ,
мм
Распределение толщины парафиновых отложений в «горячем» и изотермическом
трубопроводах
Изотермический трубопровод
"Горячий" трубопровод
5
4
3
2
1
0
0
10
20
30
40
50
60
70
80
Длина нефтепровода L,км
9
90
100
110
120

10.

Оценка влияния на толщину
парафиновых
отложений
температуры нагрева и
температуры окружающей
среды
ФГБОУ ВО «Самарский государственный технический университет»
Толщина парафиновых отложений, мм
Зависимость толщины парафиновых отложений от разности
температуры нагрева и окружающей среды
6
4
2
0
20
25
30
35
40
45
Разность температур нагрева и окружающей среды, ºC
10
50

11.

Оценка влияния на толщину
парафиновых отложений
производительности перекачки
ФГБОУ ВО «Самарский государственный технический университет»
Толщина парафиновых отложений,
мм
Зависимость толщины парафиновых отложений
от производительности перекачки
6
4
2
0
0,3
0,35
0,4
0,45
0,5
0,55
Производительность перекачки, м3/с
11
0,6

12.

ФГБОУ ВО «Самарский государственный технический университет»
Зависимость от разности
температуры нагрева и окружающей среды
Оценка влияния на толщину
парафиновых отложений
производительности перекачки
Зависимость от производительности
перекачки
12

13.

Оценка влияния на толщину
парафиновых
отложений
диаметра трубопровода
ФГБОУ ВО «Самарский государственный технический университет»
Толщина парафиновых отложений,
мм
Зависимость толщины парафиновых отложений
от диаметра трубопровода
20
15
10
5
0
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1
Диаметр трубопровода, м
13
1,1
1,2

14.

Оценка влияния на толщину
парафиновых
отложений
шероховатости внутренней
поверхности труб
ФГБОУ ВО «Самарский государственный технический университет»
Толщина парафиновых отложений,
мм
Зависимость толщины парафиновых отложений от шероховатости
внутренней поверхности трубопровода
3,9320
3,9310
3,9300
3,9290
0,05
0,1
0,15
0,2
0,25
0,3
0,35
0,4
0,45
0,5
Шероховатость внутренней поверхности трубопровода, мм
14

15.

Оценка влияния на толщину
парафиновых отложений
коэффициента теплопередачи
ФГБОУ ВО «Самарский государственный технический университет»
Толщина парафиновых отложений,
мм
Зависимость толщины парафиновых отложений
от коэффициента теплопередачи
6,0
4,0
2,0
0,0
1
1,1
1,2
1,3
1,4
1,5
1,6
1,7
1,8
1,9
Полный коэффициент теплопередачи, Вт/м2•°С
15
2

16.

Совместное влияние разности
температур
нагрева
и
окружающей
среды
и
производительности перекачки
ФГБОУ ВО «Самарский государственный технический университет»
Толщина парафиновых отложений,
мм
Влияние производительности перекачки на толщину парафиновых отложений при различных
значениях разности температур нагрева нефти и окружающей среды
7
6
ΔT=20ºC
5
ΔT=25ºC
4
3
2
1
0
ΔT=30ºC
ΔT=50ºC ΔT=35ºC
ΔT=40ºC
ΔT=40ºC
ΔT=30ºC
0,3
0,35
0,4
0,45
0,5
ΔT=20ºC
0,55
0,6
Производительность перекачки, м3/с
16
ΔT=45ºC
ΔT=50ºC

17.

Совместное влияние разности
температур
нагрева
и
окружающей
среды
и
производительности перекачки
ФГБОУ ВО «Самарский государственный технический университет»
Влияние разности температур нагрева нефти и окружающей среды на толщину парафиновых
отложений при различных значениях производительности перекачки
Толщина парафиновых отложений,
мм
Q=0,3 м3/c
7
Q=0,35 м3/c
6
Q=0,4 м3/c
5
4
Q=0,45 м3/c
3
2
1
0
Q=0,6 м3/c
Q=0,5 м3/c
Q=0,4 м3/c
20
25
30
35
40
Q=0,3 м3/c
45
50
Разность температур нагрева и окружающей среды, ºC
17
Q=0,5 м3/c
Q=0,55 м3/c
Q=0,6 м3/c

18.

Совместное влияние разности
температур нагрева и
окружающей среды и
диаметра трубопровода
ФГБОУ ВО «Самарский государственный технический университет»
Толщина парафиновых отложений,
мм
Влияние диаметра трубопровода на толщину парафиновых отложений
при различных значениях разности температур нагрева нефти и окружающей среды
20
ΔT=20ºC
15
ΔT=25ºC
ΔT=30ºC
10
ΔT=35ºC
ΔT=50ºC ΔT=40ºC
ΔT=40ºC
ΔT=45ºC
ΔT=30ºC
ΔT=50ºC
ΔT=20ºC
5
0
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1
1,1
Диаметр трубопровода, м
18
1,2

19.

Совместное влияние разности
температур нагрева и
окружающей среды и
диаметра трубопровода
ФГБОУ ВО «Самарский государственный технический университет»
То…
Толщина парафиновых отложений,
мм
Влияние разности температур нагрева нефти и окружающей среды на толщину парафиновых
отложений при различных значениях диаметра трубопровода
20
0
D…
2…
20,000
D=1,2 м
D=1,1 м
15,000
D=1,0 м
10,000
D=0,6 м
D=0,8 м
5,000
0,000
D=1,0 м
20
25
30
35
40
D=1,2 м
45
50
Разность температур нагрева и окружающей среды, ºC
19
D=0,9 м
D=0,8 м
D=0,7 м
D=0,6 м
D=0,5 м

20.

Совместное влияние
производительности
перекачки Q и диаметра
трубопровода D
ФГБОУ ВО «Самарский государственный технический университет»
Толщина парафиновых отложений
,мм
Влияние диаметра трубопровода на толщину парафиновых отложений при различных
значениях производительности перекачки
14
12
Q=0,3 м3/c
10
Q=0,35 м3/c
8
Q=0,4 м3/c
6
Q=0,45 м3/c
4
Q=0,5 м3/c
2
Q=0,55 м3/c
0
0,6
0,7
Q=0,6 м3/c
0,8
0,9
1
1,1
Диаметр трубопровода, м
20
1,2

21.

Совместное влияние
производительности
перекачки Q и диаметра
трубопровода D
ФГБОУ ВО «Самарский государственный технический университет»
15,000
10,000
D=1,2 м
Толщи…
Толщина парафиновых отложений,
мм
Влияние диаметра трубопровода на толщину парафиновых отложений
при различных значениях производительности перекачки
D=1,1 м
20
5,000
D
=
0
D=0,…0
0,3
Производи…,
D=1,0 м
D=0,6 м
D=0,8 м
0,000
D=1,0 м
0,3
0,35
0,4
0,45
0,5
D=1,2 м
0,55
0,6
Производительность перекачки, м3/с
21
D=0,9 м
D=0,8 м
D=0,7 м
D=0,6 м

22.

ФГБОУ ВО «Самарский государственный технический университет»
Заключение
• Эффективность перекачки высокопарафинистой нефти зависит от толщины отложений на стенке
трубопровода, состав отложений зависит от состава нефти;
• Увеличению толщины отложений способствует увеличение содержания парафинов в нефти, разность
температур нагрева нефти и окружающей среды, шероховатость внутренней стенки трубопровода;
• Уменьшению толщины отложений способствует увеличение диаметра трубопровода и коэффициента
теплопередачи;
• Увеличение производительности перекачки уменьшает толщину отложений в трубопроводах малых
диаметров и увеличивает в трубопроводах больших диаметров;
• Все перечисленные факторы влияют на толщину отложений совместно и могут ослаблять или усиливать
действия друг друга.
22

23.

БЛАГОДАРИМ ЗА ВНИМАНИЕ!