Тезисы - Том 1 Нефть и газ 2015

РАЗРАБОТКА КОНСТРУКЦИИ ЖЕЛЕЗОБЕТОННОГО РЕЗЕРВУАРА СО СТЕНКОЙ КАННЕЛЮРНОГО ТИПА ОБЪЕМОМ 200-300 ТЫС. М3 С ПРОТИВОФИЛЬТРАЦИОННЫМ ПОКРЫТИЕМ

(DESIG OF THE CONSTRUCTION OF REINFORCED CONCRETE TANK VOLUME OF 200-300 THOUSAND CUBIC METERS IMPERVIOUS COATING)

Павлов В.С., Дробышев И.А. (научный руководитель - доцент Землеруб Л.Е.)

Самарский государственный технический университет

Вданной работе предлагается инновационная конструкция железобетонного резервуара со стенкой каннелюрного типа объемом 200300 тыс. м3. Конструкция такого типа позволяет заменить разрывающие напряжения цилиндрической стенки резервуара, на сжимающие, что положительно сказывается на долговечности эксплуатации резервуара. Стенка резервуаров объемом 200000-300000 м3 должна выдерживать огромные нагрузки, поэтому даже сталь плохо подходит для такого сооружения. Железобетон лучше воспринимает напряжения сжатия, чем сталь. На данный момент резервуары объемом более 100000 м3 встречаются довольно редко, отсюда следует, что разработка резервуаров емкостью более 100000 м3 не исследована. Кроме того, сама по себе разработка конструкции самого крупного в мире резервуара раздвигает границы достигнутого в области резервуаростроения.

Основным недостатком ЖБР является фильтрация легких фракций нефти и нефтепродуктов через стенку и днище резервуара. Для решения этой проблемы, мы предлагаем использовать нанесение противофильтрационного покрытия с помощью воздушно-плазменного напыления. В качестве покрытия предлагается использовать фторопласт, который не растворяется в нефти. При воздушно-плазменном напылении вещество глубоко проникает в поры железобетона, что обеспечивает высокую степень адгезии. Толщина этого покрытия в несколько микрон позволяет предотвратить фильтрацию.

Вданной работе рассматривается актуальная проблема: создание экономически эффективного и надежного в эксплуатации резервуара для хранения нефти и нефтепродуктов.

379

ОПТИМИЗАЦИЯ РЕЖИМОВ РАБОТЫ РЕГЕНЕРАТИВНЫХ ГТУ С УЧЕТОМ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ТЕПЛООБМЕННОГО ОБОРУДОВАНИЯ

(OPTIMISATION OF GAS TURBINES OPERATION MODES CONSIDERING TECHNICAL CONDITION OF HEAT EXCHANGER)

Панычев А.Д.

(научный руководитель - профессор Калинин А.Ф.) РГУ нефти и газа имени И.М. Губкина

В условиях эксплуатации газотурбинных установок на магистральных газопроводах их необходимо рассматривать как агрегаты, вырабатывающие два вида энергии: механическую – на валу нагнетателя для его привода и тепловую в форме теплоты отходящих газов, наиболее полное и рациональное использование которых является одним из направлений энергосберегающих технологий трубопроводного транспорта природных газов.

Возможности регенеративного использования теплоты отходящих газов ГТУ в рамках ее цикла при решении задачи сокращении расхода топлива заслуживают серьезного внимания. При этом возникает необходимость решения трех основных задач:

•оценить эффективность применения регенерации тепла отходящих газов в рамках численных значений параметров существующего агрегата;

•определить эффективность работы ГТУ при различных значениях коэффициента регенерации;

•оценить рентабельность перевода безрегенеративной ГТУ для работы по регенеративному циклу.

380

СНИЖЕНИЕ ШУМА ГАЗОПЕРЕКАЧИВАЮЩЕГО АГРЕГАТА В СОСТАВЕ КОМПРЕССОРНОЙ СТАНЦИИ

(REDUCTION OF NOISE PUMPING UNIT AS A PART OF A

COMPRESSOR STATION)

Петраков П.М.

(научный руководитель - профессор, д.т.н. Антипов Б.Н.) РГУ нефти и газа имени И.М. Губкина

Всоставе ЕСГ РФ эксплуатируется более 250 компрессорных станций на которых установлено около 4000 газоперекачивающих агрегатов. Компрессорные станции должны удовлетворять целому ряду требований, среди которых есть и требования по удовлетворению нормам по шуму на местности.

Основным источником шума на КС является газоперекачивающие агрегаты (ГПА). ГПА состоит из нагнетателя природного газа и его привода – газотурбинного двигателя (ГТД). ГТД является основным источником создаваемого шума от ГПА. В составе ГТД основными источниками шума являются:

- осевой компрессор; - турбина; - струя воздуха.

Впередней полусфере ГТД наибольший шум возникает от осевого компрессора. Система всасывания воздуха, входящая в состав компрессорной станции, помимо системы очистки всасываемого из атмосферы воздуха и системы противооблединения имеет необходимую для соблюдения требования к КС по снижению шума систему шумоглушения.

Всовременном мире существует не мало способов борьбы с создаваемым шумом от ГПА. Данная работа посвящена созданию малошумного компрессора.

Поставленная задача решается тем, что снижение интенсивности вихревого следа (что является основным источником шума осевого компрессора) обеспечивается отсосом пограничного слоя с внутренней и внешней поверхности пера лопатки по всей её высоте, что приводит к уменьшению вихреобразования в пограничном слое на поверхности лопатки, его сглаживанию и уменьшению интенсивности вихревого следа за лопаткой. Отсос пограничного слоя происходит из-за возникновения перепада давления между поверхностью лопатки и внутренней полостью лопатки. Разряжение внутри лопатки возникает из-за отбрасывания воздуха находящегося внутри лопатки центробежными силами, возникающими при вращении ротора вентилятора, к периферии лопатки.

Реализация предлагаемого решения даст возможность исключить систему шумоглушения из конструкции системы всасывания ГПА, что в свою очередь приведет к экономии денежных средств при конструировании и эксплуатации ГПА.

381

ПРИМЕНЕНИЕ СПЕЦИАЛЬНЫХ ТИПОВ ПОКРЫТИЙ РЕЗЕРВУАРОВ И ЦИСТЕРН

(THE USE OF SPECIAL TYPES OF COATINGS RESERVOIRS AND

TANKS)

Пивнов В.П., Данов В.Ю., Болдырев В.В.

(научные руководители - старший преподаватель Босюк О.С., ассистент Благовисный П.В.)

РГУ нефти и газа имени И.М. Губкина, Ухтинский государственный технический университет

Важной задачей при транспорте и хранении нефти и нефтепродуктов является сохранение качества и количества продукта. Основная доля потерь от испарения нефти и нефтепродуктов приходится на резервуары и цистерны.

Для минимизации потерь от испарения применяют следующие способы: сокращение объёма газового пространства резервуара, хранение под избыточным давлением, уменьшение амплитуды колебания температуры газового пространства, улавливание паров нефтепродуктов, вытесняемых из ёмкости, использование газоразделительных мембран, плавающие покрытия, организационно-технические мероприятия.

Если добиться изотермического хранения нефтепродуктов или значительно уменьшить колебания температуры и давления газового пространства, то можно полностью устранить потери от «малых дыханий».

Наиболее простыми и дешевыми способами уменьшения суточных колебаний являются окраска резервуаров и сооружение защитных экранов, более сложными и дорогими – тепловая изоляция, орошение резервуаров и их подземное размещение.

В работе представляется специальный способ покрытия резервуара на основе отражающей пленки. Были проведены экспериментальные исследования на моделях резервуаров. Резервуары были покрыты белой краской, алюминием и специальной пленкой. В качестве источника тепла использовался прожектор. Результаты экспериментов показали значительное снижение температуры в резервуарах покрытых специальной пленкой. Разница температуры составляла 4ОС градуса, кроме того наблюдалось снижение количества потерь нефтепродуктов, за счет уменьшения температуры в резервуаре - до 50%.

На основании экспериментальных данных была разработана математическая модель расчета снижения количества потерь нефтепродуктов, определен способ крепления пленки к станкам резервуаров и цистерн.

Результаты экспериментального, математического и техникоэкономического исследования различных покрытий резервуаров и цистерн показали высокую эффективность применения специальной пленки.

382

ПОВЫШЕНИЕ ТЕПЛООТДАЧИ В ТЕПЛООБМЕННОМ АППАРАТЕ

(IMPROVEMENT HEAT EMISSION IN THE HEAT EXCHANGER)

Попова Т.В.

(научный руководитель - профессор Купцов С.М.) РГУ нефти и газа имени И.М.Губкина

Вработе предлагается модель ребра для оребренных труб оптимальной конструкции. Оребрённая труба может использоваться в теплообменниках (теплоутилизаторах, котлах-утилизаторах, подогревателях, экономайзерах, калориферах, аппаратах воздушного охлаждения, продуктовых змеевиках нагревательных печей, батареях отопления) в энергетике, химической, нефтеперерабатывающей и других отраслях промышленности. В основу работы положено исследование работы реальной оребренной батареи, применяемой на практике. При ее съемке тепловизором выявлены зоны неэффективной работы. Для моделирования и расчетов используется программный комплекс SolidWorks и его дополнительный модуль –

SolidWorks Flow Simulation.

Втеплообменных аппаратах разборной конструкции внутренние трубы

вряде случаев с наружной поверхности выполняются с оребрением, позволяющим в 4-5 раз увеличить их поверхность теплообмена. Оребрение внутренних труб используют, как правило, в тех случаях, когда со стороны одной из теплообменивающихся сред трудно обеспечить высокий коэффициент теплоотдачи (движется газ, вязкая жидкость, поток имеет ламинарный характер и т.п.). В этом случае оребрение поверхности со стороны такой теплообменивающейся среды позволяет значительно увеличить количество переданного тепла.

Ваппаратах воздушного охлаждения, в которых в качестве охлаждающего агента используется поток атмосферного воздуха, нагнетаемый специально установленными вентиляторами, сравнительно низкий коэффициент теплоотдачи со стороны потока воздуха [30-90 Вт/(м2∙К)], характерный для этих аппаратов, компенсируется оребрением наружной поверхности труб и сравнительно высокими скоростями движения потока воздуха.

Оребрение при конструировании в промышленности не подвергается детальному изучению, однако правильный подход к изготовлению ребер несет в себе значительные преимущества, среди которых увеличение коэффициента теплопередачи, сокращение металлоемкости и веса конструкции, увеличение ресурса работы поверхности нагрева.

383

УПЛОТНИТЕЛЬНЫЕ СМАЗКИ ЗАПОРНЫХ УСТРОЙСТВ, ПРИМЕНЯЕМЫХ В ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССАХ ТРУБОПРОВОДНОГО ТРАНСПОРТА

PACKING LUBRICATES FOR LOCKING DEVICES USED IN TECHNOLOGICAL PROCESSES OF

PIPELINE TRANSPORT

Рагимова М.С.

(научный руководитель: профессор Гурбанов Р.С.) Азербайджанская государственная нефтяная академия

Запорные устройства являются одной из важнейших и распространенных конструкций, широко применяемых во всех технологических процессах трубопроводного транспорта и имеют место в наиболее сложных условиях эксплуатации нефтяных и газовых скважин, при высоких давлениях, скорости и температуры нефти и газа, содержаниях агрессивных сред, сильноминерализованных вод.

Из всех видов запорных устройств в промышленности широко применяются пробковые краны, имеющие возможность применения уплотнительных смазок.

На основе обследования 200 поврежденных пробковых кранов, приведены статистические данные (относительная частотность отказов) выхода из строя пробковых кранов. Анализ причин отказов показывает, что свыше 50% отказов, произошло за счет заклинивания пробки и износа уплотнительных поверхностей.

Уплотнительные смазки в большинстве случаев для конкретных запорных устройств подбирают путем многочисленных испытаний. Однако еще нет достаточно данных о связи между рецептурным составом и свойств уплотнительных смазок с их эксплуатационными характеристиками, а также достаточно объективных критериев оценки герметизирующих свойств смазок. Основными показателями уплотнительных смазок в стандартах и технических условиях принимается температура каплепадения и пенетрация, которые не отражают реальной работоспособности смазок. В то время как показатели механических свойств (предельное напряжение сдвига, эффективная вязкость и др.), определяющие поведение смазок, во внимание не принимаются у отсутствие научно обоснованных подходов осложняет задачу создании высококачественных запорных устройств, с уплотнительными смазками.

Анализ условий эксплуатации запорной арматуры показывает, что уплотнительные смазки должны удовлетворять следующим требованиям:

−обеспечивать надежную герметичность затвора в широком температурном интервале;

−надежно разделять трущиеся детали высокопрочной пленкой, выдерживающей большие нагрузки и предотвращающей непосредственный контакт сопряженных поверхностей;

−не выдавливаться из зазора давлением среды и контактными нагрузками;

−обеспечивать минимальный пусковой момент, а также легкость и плавность движения запорного элемента;

−в интервале рабочих температур непрерывно и в достаточном количестве поступать и удерживаться на уплотнительных поверхностях затвора;

−не взаимодействовать и не растворяться в транспортируемых по трубопроводу средах;

−обладать высокой механической и химической стабильностью, обеспечивающей возможность длительной эксплуатации и хранения;

−учитывать размеры трущихся поверхностей при создания новых уплотнительных смазок на базе нанотехнологии;

−не вызывать коррозии материалов затвора, обладать высокими защитными свойствами, предохраняющими контактные уплотнительные поверхности от воздействия агрессивных сред.

Дополнительные требования к уплотнительным смазкам возникают в связи со спецификой конструкций запорной арматуры и особенностями ее эксплуатации.

Необходимо отметить, что основные требования к уплотнительным смазкам в каждом конкретном случае, должно приниматься во внимание следующее: 1) характер и свойства транспортируемой среды, агрессивность, способность растворять смазку и др.; 2) интервал температуры и перепад давлений среды;

3)интенсивность работы арматуры (количество циклов срабатывания); 4) систему подвода смазки к уплотнительным поверхностям затвора (длина и размер каналов) и конструктивные особенности узла трения; 5) способ открытия затвора, систему привода, а также темпы цикла открытия или закрытия.

Известно, что эффективность работы кранов в значительной степени зависит от реологических свойств уплотнительной смазки, применяемой в запорных устройствах, а надежность герметизации с применением уплотнительной смазки значительно зависит от температуры.

Выводы: Для обеспечения надежности и долговечности работы запорных устройств необходимо провести исследования по определению темпов закрытия и открытия системы привода;

Разработать теоретические основы подбора уплотнительной смазки для конкретного запорного устройства;

В широком масштабе провести обследование пробковых кранов для разработки мер по улучшению их работоспособности;

Создание различных устройств для дозирования уплотнительных смазок.

384

ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ ДЕЭМУЛЬГАТОРА ПРИ ТРАНСПОРТИРОВКЕ ВЫСОКОВЯЗКИХ ЭМУЛЬСИЙ

(EFFICIENCY OF APPLICATION DEMULSIFIER DURING TRANSPORTATION HIGHLY VISCOUS EMULSION)

Соловьев Д.Ю., Рахимзянов Р.М., Вяткин К.А. (научный руководитель - к.т.н., доцент Илюшин П.Ю.) Пермский национальный исследовательский политехнический университет

Внастоящее время растет доля трудноизвлекаемых запасов, которые при извлечении и транспортировке образуют высоковязкие эмульсии. Основным способом их разрушения является использование деэмульгаторов.

Вработе оценивается эффективность его использования при транспортировке высоковязких эмульсий при ламинарном режиме течения жидкости. Эффективность применения деэмульгатора обуславливается достижением всех бронирующих оболочек асфальтено-смолистых веществ на каплях пластовой воды при турбулентном режиме. В ламинарном потоке деэмульгатор не способен полностью прореагировать со всем объемом эмульсии, что приводит к повышению давления в трубопроводе,

атакже увеличению времени подготовки.

Для оценки воздействия реагента с помощью программного комплекса «OLGA» смоделирован трубопровод и заложены физикохимические свойства транспортируемого флюида. Вязкость эмульсии задавалась на основе проведённых лабораторных исследований, в которых были подготовлены балансовые смеси из нефтей и пластовых вод без добавления (базовая смесь) и с добавлением деэмульгатора. Вязкость полученных смесей измерялась на ротационном вискозиметре Rheotest RN 4.1, в соответствии с ГОСТ-1929-87 при температуре 8ºС. Моделирование процесса позволило определить распределение давления, изменение скорости, доли сечения, занятого жидкостью, изменение плотности флюида по длине трубопровода. Используя полученные значения, определен режим течения жидкости. Проведена оценка результатов расчета и фактических параметров трубопровода для определения качества моделирования.

В результате исследований установлено, что применение деэмульгатора снижает давление в трубопроводе на 17% по сравнению с базовой смесью, но при ламинарном режиме заявленные давления не достигаются. Предложено применение турбулизаторов потока для перемешивания деэмульгатора с эмульсией для разрушения всех бронирующих оболочек, что дает положительный экономический эффект, связанный со снижением давления в трубопроводе, времени подготовки нефти, расхода деэмульгатора и энергозатрат.

385

ТЕПЛООБМЕННИК ШНЕКОВЫЙ

(SCREW HEAT EXCHANGER)

Рахимов Р. Г., Фаизов А. И.

(научный руководитель - д.т.н., профессор Садыков Р.А.)

ООО «Газпром трансгаз Казань»

Теплообменник работает следующим образом: теплоноситель попадает в коллектор, затем, воздействуя на нагреваемую воду через внутренний и внешний каналы, одновременно протекает по всем ступеням и поступает в систему отопления. Нагреваемая же вода проходит последовательно по всем трем ступеням и поступает в систему горячего водоснабжения.

Путь, время пребывания нагреваемой воды и поверхность теплообмена увеличены благодаря винтовой направляющей шнека 1 и последовательному её протоку по всем ступеням, чем увеличивается кратность протока теплоносителя за один проход нагреваемой жидкости.

Количество смен протока теплоносителя в одной ступени за время протока подогреваемой воды равно 2,22, что позволяет теплоносителю иметь на выходе необходимую температуру на отопление.

Рис. 1 – Теплообменник шнековый трёхступенчатый: 1 – шнек; 2 – кожух;

3 – корпус; 4 – трубки;

5 – манжетное уплотнение;

6 –расходная шайба;

7 – расходная шайба;

8 – коллектор; 9 – заглушка

Таблица – Сравнение характеристик шнекового трехступенчатого и пластинчатого теплообменника.

386

КОРРОЗИОННАЯ АГРЕССИВНОСТЬ ГРУНТОВ В УСЛОВИЯХ КРИОЛИТОЗОНЫ

(CORROSION OF METAL CONSTRUCTIONS IN CONDITIONS OF

CRYOLITHOZONE)

Рузов И. В., Доманский В.О.

Тюменский государственный нефтегазовый университет

Впоследние десятилетие обеспечение безаварийной эксплуатации подземных сооружений в криолитозоне (внутрипромысловые нефтепроводы и газопроводы) остается актуальной проблемой транспорта углеводородов.

По данным доклада об экологической ситуации в ХантыМансийском автономном округе – Югре в 2013 году на территории округа было зафиксировано 2 794 аварийных разлива, из них на нефтепроводах произошло 1 285 инцидента, а на водоводах - 1 509 аварийных отказов. В результате разгерметизации трубопроводов в окружающую среду попало около 300,4т. загрязняющих веществ. Основной причиной аварийных отказов трубопроводов является коррозия – 2684 случая или 96%.

Обязательным исследованием при инженерно-геологических изысканиях в криолитозоне является оценка коррозионной агрессивности грунтов по отношению к стали. Критерии оценки коррозионной активности грунтов утверждены стандартами и руководствами в 50-х годах прошлого столетия и до наших дней остались без изменений. Раннее считалось, что многолетнемерзлые грунты – коррозионно неактивны из-за высокого удельного электрического сопротивления. Работами ученых последних лет доказано, что коррозионные процессы протекают и в условиях криолитозоны.

Цель работы состояла в оценке коррозионной агрессивности грунтов криолитозоны по потере массы стального образца в талом, мерзлом состоянии, после циклического промораживания-протаивания и гостированными методами на основе измерения двух параметров: удельного электрического сопротивления ρ и плотности катодного тока .

Вкачестве объекта исследования были выбраны два вида грунта: суглинок и песок. Определены физико-химические свойства грунтов: гранулометрический состав, степень засоления и химический анализ водной вытяжки. Определение удельного электрического сопротивления и плотности катодного измеряли прибором АКАГ.

Врезультате эксперимента было выявлено, что коррозионная агрессивность после циклического промерзания-протаивания в 1,5-2 раза больше по сравнению с талыми и мерзлыми грунтами.

Правильная оценка коррозионной активности грунтов дает возможность точнее определить срок службы металлических конструкций

иразработать эффективные методы защиты.

387

СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ РАБОТЫ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ РАСХОДА МАГИСТРАЛЬНЫХ ТРУБОПРОВОДОВ

(COMPARATIVE ANALYSIS OF THE FLOW MEASURING SYSTEMS

OPERATION OF THE MAIN PIPELINES)

Салахов А.И., Сагдатуллин А.М. (научный руководитель - д.т.н. Муравьева Е.А.)

Альметьевский государственный нефтяной институт

Актуальность. Учет, измерение качества и количества добываемой продукции в нефтегазовой промышленности невозможен без систем измерения и контроля параметров как отдельных агрегатов, так и производственных процессов в целом. В условиях, когда от точности систем измерения зависит работоспособность всего технологического процесса, актуальной является задача усовершенствования измерительных систем, а также анализ их применения и работы для нефтегазовой промышленности.

Целью данной работы является сравнительный анализ работы измерительных преобразователей расхода магистральных трубопроводов.

Расход определялся при следующих значениях частоты питающего напряжения: F, Гц 5,20 /10,30/15,00/25,10/33,10/40,10/45,60.

Рисунок 1 – График зависимостей расхода измерительных преобразователей от частоты питающего напряжения электродвигателя насоса

Согласно полученным характеристикам можно сделать вывод, что наиболее точным является электромагнитный расходомер. Наравне с электромагнитным расходомером, вихревой измерительный преобразователь также хорошо позволяет измерять расход, особенно на малых оборотах вращения рабочего колеса насоса. В то время как ротаметр, вероятно вследствие погрешности измерения, вызванной напором воздуха (или газа), является наименее точным прибором, особенно в низовом диапазоне регулирования частоты вращения насосного агрегата.

388