- •Краус Юрий Александрович
- •Содержание
- •Введение
- •1. Общие сведения о магистральных нефтепроводах
- •1.1 Назначение и классификация нефтепроводов
- •Краткая характеристика категорий участков мн
- •1.2 Устройство магистральных нефтепроводов
- •1.2.1 Состав объектов и сооружений мн
- •1.2.3 Нефтеперекачивающие станции
- •1.2.4 Линейные сооружения мн
- •1.3 Технологические схемы перекачки
- •2. Свойства нефтей
- •2.1. Классификация нефтей и контроль качества
- •Типы товарной нефти
- •Группы товарной нефти
- •Виды товарной нефти
- •2.2. Физико-химические свойства и определение их расчётных значений
- •2.2.1. Плотность, сжимаемость и температурное расширение
- •2.2.2. Вязкость
- •2.2.3. Неньютоновские свойства нефтей
- •2.2.4. Испаряемость и давление насыщенных паров
- •2.2.5. Теплофизические свойства
- •3. Условия строительства
- •3.1 Классификация условий строительства
- •3.2 Теплофизическое влияние трубопровода на окружающий его массив грунта
- •3.2.1 Теплофизические свойства грунта
- •Теплофизические характеристики грунтов
- •3.2.2 Распределение температуры в массиве грунта
- •3.3 Теплофизическое влияние массива грунта на перекачиваемы продукт. Расчетная температура
- •3.3.1. Изменение температуры по длине мн. Расчётная температура
- •3.3.2. Определение полного коэффициента теплопередачи от нефти в массив грунта
- •Формулы Михеева
- •4. Конструктивные параметры трубопровода
- •4.1 Основные конструктивные параметры лч мн
- •4.1.1 Конструктивные схемы прокладки
- •4.1.2 Физико-механические характеристики сталей
- •4.1.3. Основные пространственные характеристики
- •4.2 Прочностной расчёт трубопровода по методу предельных состояниям
- •4.2.1 Схема нагружения подземного трубопровода
- •4.2.2 Расчёт несущей способности мн
- •4.2.3 Эпюра несущей способности и разращенных напоров
- •4.3 Деформируемость трубопровода
- •5. Технологические параметры
- •5.1 Основные технологические параметры мн
- •5.2 Гидравлический расчёт мн
- •5.2.1 Основные уравнения для гидравлических расчётов трубопроводов при установившемся течении
- •5.2.2 Гидравлические потери и гидравлические режимы перекачки
- •Значения коэффициентов , m, для различных режимов и зон течения жидкости в трубопроводе круглого сечения
- •5.2.3 Гидравлический расчёт простого трубопровода
- •5.2.4 Гидравлический расчёт простого трубопровода с самотечными участками
- •5.2.5 Гидравлический расчёт последовательного соединения простых трубопроводов: трубопровод со вставкой
- •5.2.6 Гидравлический расчёт параллельного соединения простых трубопроводов: трубопровод с лупингом
- •5.2.7 Гидравлический расчёт сложного трубопровода с перемычками
- •5.2.8 Гидравлический расчёт разветвлённого соединения простых трубопроводов и сложного трубопровода с отводом
- •5.3 Технологический расчёт мн при стационарном режиме перекачки
- •5.3.1 Характеристики насосов и нпс
- •5.3.2 Уравнение баланса напоров
- •5.3.3 Особенности технологического расчёта мн с промежуточными перекачивающими станциями
- •5.3.4 Решение уравнения баланса напоров
- •5.4 Регулирование режимов работы мн и управление процессом перекачки
- •5.4.1 Изменение пропускной способности мн в процессе эксплуатации
- •5.4.2 Практика изменения режимов перекачки
- •5.4.3 Классификация методов регулирования
- •Классификация методов регулирования
- •5.4.4 Дискретное регулирование характеристик нпс
- •5.4.5 Плавное регулирование характеристик нпс
- •По трассе при регулировании дросселированием на промежуточной нпс
- •5.4.6 Группа методов, направленных на изменение характеристик лч
- •5.4.7 Выбор рациональных режимов перекачки
- •5.5 Технологический расчёт мн при последовательной перекачке
- •5.5.1 Особенности гидравлического расчёта нефтепровода при последовательной перекачке. Скачки напора в трубопроводе
- •5.5.2 Изменение расхода и давления на выходе нпс в процессе смены жидкостей
- •5.5.3 Уравнение баланса давлений при последовательной перекачке
- •5.6 Технологический расчёт мн при нестационарных процессах
- •5.6.1 Общие сведения о неустановившихся процессах и причинах их возникновения
- •5.6.2 Инерционные свойства потока нефти в трубопроводе. Формулы н.Е. Жуковского
- •5.6.3 Борьба с гидравлическим ударом
- •6. Технико-экономические показатели
- •6.1 Приведённые затраты
- •6.2 Капитальные вложения
- •6.3 Эксплуатационные расходы
- •Библиографический список
Введение
Основной целью данного учебного пособия является разработка методической основы изложения дисциплины «Проектирование и эксплуатация магистральных нефтепроводов» для студентов специальности 130501 «Проектирование, сооружение и эксплуатации газонефтепроводов и газонефтехранилищ», направленной на последовательное изучение технологических процессов, взаимосвязанных с ними факторов и инженерных методик для их расчёта.
Для наилучшего представления об объекте бедующей профессиональной деятельности наиболее рациональным представляется познакомить студента в первую очередь с общим устройством системы магистральных трубопроводов, описывающими основные элементы этой системы математическими моделями и принципами организации основной функции – перекачки нефти потребителю. Поэтому в первой части учебного пособия «Проектирование и эксплуатация магистральных нефтепроводов» приводятся сведения об устройстве магистральных нефтепроводов и рассматриваются группы факторов, наиболее существенно влияющие на организацию перекачки, особенности эксплуатации и выбор проектных параметров. Особое внимание при этом уделяется технологическим расчётам нефтепроводов, транспортирующих нефть и нефтепродукты с ньютоновскими свойствами. На основании представленных в первой части математических моделей и инженерных методик расчёта во второй части пособия будут рассмотрены задачи, решаемые при проектировании магистральных нефтепроводов.
Учебное пособие опирается на основы расчетов нефте- и нефтепродуктопроводов, заложенные в трудах В.Г. Шухова и Л.С. Лейбензона, а также личные методические разработки и разработки преподавателей нефтяных ВУЗов Москвы, Уфы, Тюмени и кафедры «Транспорт и хранение нефти и газа, стандартизация и сертификация» Омского государственного технического университета [1–32].
1. Общие сведения о магистральных нефтепроводах
1.1 Назначение и классификация нефтепроводов
Нефтепроводом принято называть трубопровод, предназначенный для транспорта нефти и нефтепродуктов [1], по своему назначению нефтепроводы подразделяются на три группы [1–3]:
Магистральные нефтепроводы (МН) – инженерные сооружения, состоящие из подземных, подводных, наземных и надземных трубопроводов и связанных с ними нефтеперекачивающие станции (НПС), приёмосдаточных пунктов (ПСП), нефтебаз (НБ) для хранения нефти и других технологических объектов, обеспечивающих транспортировку, приемку, сдачу нефти потребителям или перевалку на другой вид транспорта;
Подводящие (местные) нефтепроводы – нефтепроводы, соединяющие промыслы с головными сооружениями МН; нефтеперерабатывающие заводы (НПЗ) с пунктами налива. Их протяженность может достигать нескольких десятков километров;
Технологические – внутриплощадочные нефтепроводы между точками врезки в магистральный нефтепровод на входе и выходе НПС и т.п., предназначенные для соединения различных объектов и установок.
МН предназначены для транспортирования больших грузопотоков нефти на значительные расстояния (до нескольких тысяч километров), рабочее давление в них обычно достигает 5…7,5 МПа. Согласно нормам технологического проектирования к МН относятся трубопроводы протяженностью свыше 50 км, диаметром от 219 до 1220 мм включительно, предназначенные для перекачки товарной нефти из районов добычи или хранения до мест потребления (перевалочных нефтебаз, НПЗ, пунктов налива и др.).
В соответствии со строительными нормами и правилами МН [4] подразделяются на четыре класса:
1-й класс – Dу свыше 1000 до 1200 мм включительно;
2-й класс – Dу свыше 500 до 1000 мм включительно;
3-й класс – Dу свыше 300 до 500 мм включительно;
4-й класс – Dу менее 300 мм.
Линия прохождения трубопровода, разбитая на местности от начального до конечного пункта и определяющая направление оси трубопровода, называется трассой. Трасса МН проходит по участкам с различным рельефом местности, с различными гидрогеологическими условиями, пересекают естественные (водные преграды, ущелья и т.д.) и искусственные (автомобильные и железные дороги, электрические подземные кабели и воздушные высоковольтные линии электропередач и т.п.) препятствия. Для безопасности расположения вблизи трассы объектов различного назначения и в зависимости от условий работы согласно СНиП 2.05.06-85* [4] линейная часть и отдельные участки магистральных трубопроводов подразделяются на категории. В каждой категории предъявляются определённые требования к прочности трубопровода, к контролю качества сварных соединений, предварительным гидравлическим испытаниям и типам изоляционного покрытия.
Для магистральных нефте- и нефтепродуктопроводов с диаметром 700 мм и более при всех видах прокладки согласно СНиП 2.05.06-85* [4] принимается категория III, а для диаметра менее 700 мм при подземной прокладке – IV. Однако, отдельные участки МН могут иметь более высокую категорию (см. таблицу 1.1), которая назначается в соответствии с [4] в зависимости от условий прокладки и эксплуатации.
Таблица 1.1