1.2. Физико-химические свойства нефтей, влияющие на технологию их транспорта
Физико-химические свойства нефтей зависят от их состава. Параметры режимов транспортировки нефти по трубопроводу определяются, главным образом, плотностью и вязкостью нефти, а также зависимостью этих характеристик от температуры и давления.
Плотность и вязкость нефти определяют лабораторными анализами. Плотность обычно измеряют при 20°C (293 К). Для определения плотностей нефтей при других температурах T (в К) пользуются линейным законом Д. И. Менделеева по формуле:
где ζ – температурная поправка, кг/(м3·К), которую можно рассчитать при помощи выражения
где ρ293 – плотность при температуре 293 К, кг/м3.
Зависимость вязкости от температуры может быть представлена в виде графика. При отсутствии такового кинематическая вязкость νT при нужной (расчетной) температуре T (в К) может быть определена по формуле Рейнольдса–Филонова:
где ν0 – кинематическая вязкость при температуре T0 = 273 К (0°C); u – показатель крутизны вискограммы, К–1.
Для определения величины u кроме ν0 и T0 достаточно иметь еще одно значение вязкости ν1 при какой-либо другой температуре T1. Тогда этот коэффициент находится по формуле
Расчетной температурой считают самую низкую температуру, которую принимает поток нефти в трубопроводе. Эта температура определяется температурой грунта на глубине заложения нефтепровода с учетом самонагревания потока в результате трения. Температура грунта на глубине заложения нефтепровода определяется по материалам изысканий.
1.3. Трасса нефтепровода и ее профиль
Трассой нефтепровода называют линию, разбитую на местности и определяющую направление оси нефтепровода в каждой его точке (рис. 1).
Рис. 1. Монтаж нефтепровода
Эта линия, будучи нанесена на план местности, по которой проходит нефтепровод, называется планом трассы. Проекцию трассы на параллельную ей вертикальную плоскость называют профилем трассы, причем каждой точке этого профиля отвечает определенная отметка над уровнем моря (рис. 2).
Профиль трассы используют при определении расчетной длины нефтепровода и разности геодезических высот. На профиле ведется расстановка нефтеперекачивающих станций (НПС). Профиль – чертеж, на котором отложены и соединены между собой характерные точки трассы. Расстояния от начального пункта и геодезические высоты этих точек – их координаты.
Профиль трассы строят так, что длина нефтепровода определяется на нем горизонтальной прямой AB, являющейся разверткой трассы. Сама же ломаная линия профиля является условной линией, характеризующей собой вертикальные уклоны отдельных участков трассы, но не их длину. Например, расстояние между точками трассы D и E определяется не длиной отрезка DE, а длиной отрезка KL (следовательно, расстояние между точками D и E равно расстоянию между точками E и M, так как KL = LN). Ордината KD в принятом масштабе представляет отметку zD точки D над уровнем моря.
Разность ординат LE – KD = PE или zE – zD = Δz определяет собой в том же масштабе разность отметок точек D и E трассы нефтепровода. При определении разности отметок Δz необходимо всегда вычитать значение предыдущей ординаты zD из значения последующей ординаты zE, т. е. необходимо брать разность отметок всегда против хода перекачки.
Для лучшего выявления местности вертикальный масштаб профиля обычно берут в несколько раз больше, чем горизонтальный масштаб. Таким образом, все возвышенности и впадины на трассе выступают резко, чертеж получается наглядным. Отношение вертикального к горизонтальному масштабу называется искажением профиля. Искажение может быть десятикратным, пятидесятикратным, стократным и т. п. (например, на рис. 2 изображено тысячекратное искажение).
Точку профиля, резко возвышающуюся над соседними, называют пиком (точка C). Пониженный участок трассы, ограниченный с обеих сторон подъемами, называют карманом или мешком (участок RDES).
Длину нефтепровода непосредственно по его трассе измеряют топографической лентой. При предварительных расчетах длину нефтепровода можно определять по карте, причем точность измерения увеличивается с увеличением масштаба карты.