Теория / тема 2
.pdf
Национальный исследовательский университет Российский государственный университет нефти и газа (НИУ)
имени И. М. Губкина
Материалы к занятиям по дисциплине «Трубопроводный транспорт нефти и газа»
(для группы ВН-17-01)
Голунов Никита Николаевич, к.т.н., доцент,
заведующий кафедрой проектирования и эксплуатации газонефтепроводов
e-mail: golunov.n@gubkin.ru
Москва, 2020
Тема 2
Принципиальная технологическая схема магистрального нефтепровода (МН)
Магистральный нефтепровод (МН) – трубопровод (инженерное сооружение), предназначенный для транспортировки нефти из района добычи в районы ее переработки.
1 |
– нефтяной промысел |
6 – линейная задвижка |
|
2 |
– нефтесборный пункт |
7 |
– переход магистрального нефтепровода под |
3 – подводящие трубопроводы |
|
железной дорогой |
|
4 |
– головные сооружения (резервуары, насосная |
8 |
– переход магистрального нефтепровода через реку |
|
станция, электростанция и пр.) |
9 |
– переход магистрального нефтепровода через овраг |
5 |
– камера пуска скребка |
10 – конечный пункт нефтепровода |
|
|
|
|
(нефтеперерабатывающий завод, морской порт, |
|
|
|
железнодорожная эстакада, резервуарный парк) |
3
Подготовка углеводородов к транспорту. Состав нефтей и их классификация.
Перед приемкой углеводородов в транспортную систему проводится проверка их соответствия требованиям нормативных документов:
-измерение объема и массы; температуры и давления;
-содержание механических примесей, соли и воды; серы, парафина;
-определение давления насыщенных паров;
-определение плотности и вязкости.
ГОСТ Р 518582002 «Нефть. Общие технические условия»
(ГОСТ 9965-76 «Нефть для нефтеперерабатывающих предприятий. Технические условия»)
|
Наименование показателя |
|
|
Норма для группы |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
I |
|
II |
|
III |
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
1. |
Концентрация хлористых солей, мг/дм3, не более |
|
100 |
|
300 |
|
900 |
|
|
|
|
|
|
|
|
2. |
Массовая доля воды, %, не более |
|
0,5 |
|
1,0 |
|
1,0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
3. |
Массовая доля механических примесей, %, не более |
|
0,05 |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
4. |
Давление насыщенных паров, кПа(мм рт. ст.), не более |
|
66,7 |
|
|
||
|
(500) |
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|||
В зависимости от плотности при 20 °С классы |
В зависимости от массовой доли серы нефти |
||||||
подразделяют: |
подразделяют: |
|
|
|
|
||
1 - легкие (до 850 кг/м3); |
1 - малосернистые (до 0,60 %); |
|
|||||
2 - средние (от 851 до 885 кг/м3); |
2 - сернистые (от 0,61 до 1,80 %); |
|
|||||
3 - тяжелые (более 885 кг/м3). |
3 - высокосернистые (от 1,8 до 3,5%); |
|
|||||
|
|
4 – особо высокосернистые (более 3,5 %). |
|||||
4
Основные понятия в области транспорта и хранения углеводородов. Плотность и вязкость
плотность
масса m жидкости или газа, содержащаяся в единице V объема
ρmV
Вне метрических системах используются, например:
1 унция на кубический дюйм
(1 729,99 кг/м3);
1 фунт на галлон США
(119,83 кг/м3);
1 фунт на кубический фут
(16,02 кг/м3);
1 фунт на кубический дюйм
(27,68 кг/м3)
вязкость динамическая
сила внутреннего трения в между двумя слоями жидкости, движущимися относительно друг друга
коэффициент
пропорциональности касательного напряжения между слоями жидкости и скорости сдвига слоев жидкости друг относительно друга
1Пз 0,1 кг
мс
1 сантиПуаз (сПз), т.е. 1/100 Пз – это динамическая вязкость пресной воды при 20ºС
μ воды 1 сПз 0,001 кг м с
вязкость кинематическая
отношение коэффициента μ динамической вязкости к плотности ρ
ν μρ
1 Ст 10-4 м2
с
1 сантиСтокс (сСт), т.е. 1/100 Стокс
– это кинематическая вязкость пресной воды при 20ºС
ν 1сПз 10-6 м2
1000 с
5
Физико-химические свойства жидкостей
Плотность
Вязкость
Текучесть
Сохранение объема (при неизменных внешних условиях)
Поверхностное натяжение (на образуемой поверхности)
Испарение и конденсация
Кипение
Смачивание
Смешиваемость
Волнообразование
6
Параметры, характеризующие физические свойства нефти и нефтепродуктов
плотность
динамическая вязкость
кинематическая вязкость
давление насыщенных паров pупр
температура застывания Tзаст
удельная теплоёмкость сV
коэффициент теплопроводности н
7
Основные понятия в области транспорта и хранения углеводородов. Зависимость плотности (а) и кинематической вязкости (б) от температуры
8
Гидравлический расчет нефтепровода
В случае перекачки по трубопроводу переменного диаметра, соотношение скоростей потока на участках с различными диаметрами можно определяется исходя из закона сохранения массового расхода, считая плотность постоянной:
|
υ2 |
|
S1 |
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
2 |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
υ1 S1 υ2 S2 тогда |
|
или |
υ2 |
|
π d1 |
|
4 |
|
d1 |
|
|
||||
υ |
S |
|
υ |
|
|
|
|
||||||||
|
|
2 |
|
|
4 π d2 |
d |
2 |
|
|
||||||
|
1 |
|
|
|
1 |
|
|
|
2 |
|
|
|
|||
9
Режимы течения жидкости в трубопроводе. Опыты Рейнольдса
В 1883 году английский инженер и физик Осборн Рейнольдс (1842 - 1912) экспериментально установил критическое значение безразмерного параметра, характеризующее переход от ламинарного движения к турбулентному (Re = 2300) Число Рейнольдса зависит от плотности, вязкости жидкости, скорости ее течения и диаметра трубопровода.
Физический смысл числа Рейнольдса:
1. Отношение сил инерции, действующих в потоке, к силам вязкости.
2. Отношение кинетической энергии жидкости к потерям энергии на характерной длине.
10