sbornik_FTT_2015_1__1

450

УДК 622.276

К ВОПРОСУ МАГНИТОДИНАМИЧЕСКОЙ КОАГУЛЯЦИИ ПРИ ОЧИСТКЕ ГАЗА ОТ МЕХАНИЧЕСКИХ ПРИМЕСЕЙ

А.С. Тотанов, ОАО «Самаранефтегаз», г.Самара

Вдокладе обоснованы параметры магнитодинамической коагуляции частиц механических примесей в потоке газа. Рассмотрено влияние температуры, плотности газа, магнитной восприимчивости и размера частиц, режима течения газа на эффективность коагуляции, а, следовательно, качество очистки газа.

Из баланса сил установлено условие равновесия ферромагнитной частицы на поверхности постоянного магнита в потоке газа. Учитывали следующие силы действующие на частицу: магнитная, сопротивления, тяжести, подъемная (архимедова), адгезии.

Висследовании процесса коагуляции требуется установить параметры закрепления частицы на магнитной поверхности. Это достигается при условии что сила трения действующая на частицу будет больше силы сопротивления.

Была решена упрощенная задача, когда рассматривались частицы с разной магнитной восприимчивостью (гематит, пирротин и магнетит) диаметром 10, 50, 100 мкм находящиеся на поверхности магнита в потоке газа. Не учитывалось влияние соседних магнитов, намагниченных пластин коагуляторов.

Выявлено влияние размера магнитов на силу магнитную, силу трения. Сила, удерживающая частицу на поверхности магнита, с увеличением радиуса магнита уменьшается. Связано это с тем, что для одного и того же значения остаточной намагниченности, плотность магнитной энергии вблизи поверхности будет больше у магнита меньшего объема. А магнитная сила, действующая на частицу, пропорциональна градиенту плотности магнитной энергии.

Силу гидродинамического сопротивления определяли по формуле:

Fс = cxSp^2/2,

где S - площадь миделева сечения частицы, W - скорость потока на уровне центра тяжести миделева сечения частицы, cx - коэффициент лобового сопротивления.

451

При рабочей температуре Т, К, динамический коэффициент вязкости находился из выражения:

где ц0 - динамический коэффициент вязкости при 0° С, Па-с; С - постоянная Сезерленда.

Плотность газа при заданном давлении р определяется по формуле

Ро •Р

где р0 - плотность газа при нормальных условиях.

При расчете силы Fс учитывались условия: режим течения, плотность газа, температура газа, распределение скоростей потока между пластинами, коэффициент лобового сопротивления в ламинарном и турбулентном слоях.

В результате было выявлено, что температура не оказывает влияния на процесс крепления частицы на магнитной поверхности. Влияние же давления на процесс крепления частицы значительно.

УДК 625.12

МОНИТОРИНГ ПРОМЫШЛЕННОЙ БЕЗОПАСНОСТИ МАГИСТРАЛЬНЫХ НЕФТЕПРОВОДОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МЕТОДОВ ЛОГИЧЕСКОГО АНАЛИЗА

Я.М. Фридлянд, ООО "Научно-исследовательский институт транспорта нефти и нефтепродуктов", г. Москва

Вопросы промышленной безопасности магистральных нефтепроводов (МН) тесно связаны с энергетической безопасностью, которую понимают как возможность страны обеспечить с одной стороны - стабильность физических поставок энергоносителей для внутреннего потребления, а с другой - предотвратить резкие ценовые колебания на них или создать условия максимально безболезненной адаптации национальной экономики к новым ценовым пропорциям [1, 2]. Прогнозирование различных состояний МН и их участков можно моделировать путем построения и логического анализа деревьев логического

452

вывода. Процесс логического анализа заключается в построении и анализе ло- гико-вероятностной модели причинно-следственных связей отказов объекта с отказами его элементов и другими событиями (воздействиями, реализациями условий функционирования, процедур контроля и т.д.). Исходными данными при построении дерева логического анализа являются перечни возможных видов отказов и их причин, в той или иной мере связанных с анализируемым финальным событием.

Обобщение большого количества информации о возникновении повреждений и отказов на потенциально опасных объектах МН показало, что исключительную важность имеет категорирование как самих объектов, так и возникающих состояний МН [3].

Прогнозирование различных состояний МН и их участков целесообразно проводить на основе построения и логического анализа на ЭВМ деревьев логического вывода (деревьев отказов). Методы логического анализа, связанные с использованием деревьев отказов, широко применяются в практике исследования безопасности производственных процессов. Метод дерева отказов заключается в построении и анализе логико-вероятностной модели причинноследственных связей отказов объекта с отказами его элементов и другими событиями (воздействиями, реализациями условий функционирования, процедур контроля и т.д.).

Придавая (экспертно, с учетом реальных частот тех или иных событий) каждому событию определенную вероятность и используя логические связи, с помощью деревьев неисправностей можно оценивать вероятности нежелательных событий, а оценив возможные экономические последствия, - и риск принятия того или иного решения.

Таким образом, анализ нормативных требований с позиций безопасности функционирования МН проводится при использовании логического подхода в два этапа: оценка (прогнозирование) вероятности отказа или другого нежелательного события (утечки, потери устойчивости и т.д.) при тех или иных значениях (или формулировках) нормативных требований в сочетании с конкретны-

453

ми условиями и режимами функционирования, стратегиями технического обслуживания, дисциплиной ремонтов; оценка масштабов потерь и производственного риска от возможной неблагоприятной ситуации, происходящей с участием рассматриваемых нормативных требований.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 1. Мазур И.И., Иванцов О.М. Безопасность трубопроводных систем. - М.:

Елима, 2004. - 1097 с.

2.Махутов Н.А. Прочность и безопасность: фундаментальные и прикладные исследования. - Новосибирск: Наука, 2008. - 528 с.

3.Махутов Н.А., Лисин Ю.В., Гаденин М.М. и др. Обеспечение защищенности магистральных нефтепродуктопроводов по критериям рисков. - Наука и технологии трубопроводного транспорта нефти и нефтепродуктов, 2012, № 3, с. 10-16.

УДК 622.276

ЛАБОРАТОРНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ВОДУ СИСТЕМЫ ППД НГДУ «АЛЬМЕТЬЕВСКНЕФТЬ»

В.В.Шайдаков, ООО «ИНКОМП-нефть» , г. Уфа

454

Данная вода насыщена катионами магния 1, 2 мг/л , кальция 6,3 мг/л, а также бикарбонатными, карбонатными, хлоридными и сульфатными анионами. В транспортируемой среде карбонат катионы вступают в реакцию с ионом кальция образуя отложения кристаллического карбоната кальция. Сульфатный ион не является устойчивым и в анаэробных условиях при значительном содержании СВД, восстанавливается до сероводорода. При наличии ионов железа реакция восстановления сульфатов завершается образованием сульфидов и оксидов железа, которые переносятся потоком. Присутствие нефти, ламинарный режим течения, способствуют образованию на внутренней поверхности труб стойких отложений, включающих сульфиды и оксиды железа, карбонаты кальция.

Для предотвращения отложений целесообразно удалить наиболее активные, это сульфиды железа. Размер данных частиц обычно не превышает 10 мкм. С учетом магнитных свойств полисульфидов железа, возможно, их укрупнять и удалять из потока под действием магнитного поля. Был проведен эксперимент на реальной воде по удалению механических примесей, нефти путем отстаивания и фильтрованием.

Исходная вода подвергалась: турбулентной обработке; магнитной обработке в постоянном магнитном поле при турбулентной обработке; введение тонкодисперсного порошка оксида железа с размером частиц не более 10мкм и магнитной обработке при турбулентной обработке; введение моющих ПАВ и дальнейшая турбулентная обработка

После воздействия на образцы воды, их выдерживали в мерных стаканах и визуально оценивали интенсивность осаждения механических примесей, изменения пленки нефти, отфильтровывали осадок и оценивали его массу, устанавливали количество отделившихся механических примесей, остаточное содержание нефти.

Заключение:

1.Турбулизация и магнитное воздействие на воду системы ППД НГДУ «Альметьвнефть», отобранную на ЦКППН-2 на внутриплощадочном во-

УДК 622. 692

ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА ЛАБОРАТОРНОГО МЕТОДА ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОЛОЖЕНИЯ ГРАНИЦЫ РАЗДЕЛА СРЕД

М. Ш. Шайхутдинова(АО «Транснефть-Урал», г.Уфа

На основе экспериментальных исследований разработан способ определения положения границы раздела сред, который базируется на высокочастотном кондуктометрическом методе [1]. В качестве объектов исследования выступали среды с различной плотностью, такие как вода, нефть, керосин, трансформаторное масло, воздух [2]. Метод является эффективным при наличии значительной разницы в значениях диэлектрической проницаемости сред, например, как это наблюдалось для сред воздух - вода, нефть-вода, нефть - воздух. Для других сред: керосин - воздух, трансформаторное масло - воздух, данный способ оказался менее эффективным [3].

Рассмотрим влияние таких параметров, как изменение температуры, ширина электродов. При изменении температуры исследуемых сред не было выявлено ни прямых, ни обратных зависимостей, но на графиках обнаружились небольшие скачки в изменении значений силы тока, что говорит о локальном изменении значения электропроводности (рисунок 1).

457

блемы сбора, подготовки и транспорта нефти и нефтепродуктов / ИПТЭР. - Уфа, 2015. - Вып. 1 (99). - С. 5259.

3. Шайхутдинова М.Ш. и др. Бесконтактный метод определения однородности потока вещества / М.Ш. Шайхутдинова, К.Ш. Ямалетдинова, Б.К. Сушко, С.С. Гоц// Проблемы сбора, подготовки и транспорта нефти и нефтепродуктов / ИПТЭР. - Уфа, 2015. - Вып. 1 (99). - С. 60 - 65.

УДК 622.692.4

ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ПНЕВМОТРАНСПОРТА ТЯЖЕЛОЙ НЕФТИ

Э. Ф. Шарифуллина, О.Ю. Полетаева, УГНТУ, г. Уфа

Тяжелую нефть, обладающую высокой плотностью более 1100 кг/м , нецелесообразно транспортировать, придавая ей текучесть. В связи с этим используется метод пневмотранспорта механически обработанной тяжелой нефти. Такой вид транспорта рассчитан на небольшие расстояния, поэтому его можно использовать в качестве промыслового транспорта или на установке переработки.

Для пневмотранспорта используется следующее оборудование: устройство загрузки механической смеси в трубопровод, промежуточный циклон для направления механической смеси в бункер, циклон для разделения механической части от воздуха, воздуходувная машина для создания давления перекачки смеси воздуха и механической взвеси.

Для пневмотранспорта необходимо произвести расчеты по подбору оборудования по производительности, давлению, для чего нами рассмотрена схема и выполнен соответствующий расчет. В пневмотранспортных установках при избыточном давлении для транспортировки наибольшее распространение получили шлюзовые барабанные питатели, обеспечивающие надежную подачу в трубопроводную сеть. По характеристикам питателей находим производительность, по которой рассчитывается расход воздуха по трубопроводной сети. После чего определяется диаметр трубопровода. По производительности подбираем воздуходувную машину. В итоге мы получаем высоконапорную транс-

458

портную установку, с помощью которой возможна транспортировка механически обработанной тяжелой нефти.

Кроме того, необходимо установить оптимальный размер частиц, соотношение воздуха и транспортируемого материала с целью создания технологии с наименьшими энергозатратами.

УДК 622.692.4

ПРОБЛЕМЫ «ГОРЯЧЕЙ» ПЕРЕКАЧКИ ТЯЖЕЛЫХ НЕФТЕЙ

Г.В Юмагулова, О.Ю. Полетаева, УГНТУ, г. Уфа

Впоследнее время идёт непрерывное увеличение объёмов потребления нефти в мире и одновременно с этим происходит неизбежное истощение её запасов. Мировой опыт в области нефтедобычи показывает, что дополнительным источником углеводородного сырья могут стать тяжёлые нефти. По обобщенной классификации нефти Института химии нефти СО РАН к тяжёлым нефтям относят нефть плотностью от 880 до 920 кг/м3 и вязкостью более 35 мм2/с при температуре 20° С [1].

Транспорт тяжелых нефтей затруднен из-за их повышенной вязкости, высокой температуры застывания и ряда других реологических особенностей. Эффективность традиционной технологии транспорта нефти с подогревом уменьшается из-за увеличении потерь мощности и роста затрат на перекачку. Необходимая температура подогрева может оказаться слишком высокой, что будет приводить к разрушению изоляции и снижению технологической надежности нефтепровода.

Внастоящее время выделяют следующие методы подогрева: острым паром; стационарными внутренними и внешними подогревателями; методом рециркуляции; электроподогрев [2]. При «горячей» перекачке высоковязких нефтей в сечении трубы целесообразно создать устойчивый турбулентный режим течения, чтобы работа «горячего» трубопровода не выходила из рабочей зоны его характеристики. Решением данной задачи является использование турбулизаторов для создания искусственной турбулизации потока. Анализ патентов показывает, что наиболее распространенными и перспективными спосо-

459

бами воздействия на высоковязкую нефть являются комбинированные методы (54%), сочетающие в себе несколько видов воздействия, затем следуют электрические (21 %), тепловые (15 %), химические (8 %) и другие (2 %) методы [3].

А.И. Данилушкиным была разработана методика численного расчета электромагнитных и тепловых полей в системе физически неоднородных тел. Предлагаемый способ подогрева нефти позволяет исключить возможность прожога труб, что существенно повышает надежность и срок службы нагревателей [4].

Одним из перспективных способов управления свойствами тяжелых высоковязких нефтей для повышении эффективности добычи и транспортировки является воздействие микроволнового облучения. Микроволновое воздействие можно охарактеризовать как «тепловым», так и «нетепловым» эффектом воздействия на тяжелые нефти.

В ряде случаев решение проблемы трубопроводного транспорта высоковязких нефтей возможно путем комбинирования технологии "горячей" перекачки и технологии перекачки высоковязких нефтей с разбавлением ее маловязкой нефтью или другими разбавителями.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 1 Ященко И. Г., Комплексный анализ данных по физико-химическим

свойствам трудноизвлекаемой нефти в информационно-вычислительной системе / Горные ведомости. - 2011. - № 7. - С. 28-36.

2Гультяев Ю. В., Интенсификация теплообмена при прокачке высоковязких нефтепродуктов / Известия вузов. Нефть и газ. - 2009. - № 1. - С. 52-54.

3Конесев, С.Г. Анализ динамики патентования методов и устройств регулирования реологических свойств высоковязкой нефти/ С.Г. Конесев, Р.Т. Хазиева, П.А. Хлюпин, Э.Ю. Кондратьев// Нефтегазовое дело: электронный научный журнал. -2013. -№5