2. Гидравлические расчеты магистральных нефтепроводов. Основные факторы, влияющие на перекачку жидкостей

Вязкость нефти и нефтепродуктов. Основным свойством жидкости, влияющим на давление и производительность пере­качки, является вязкость, характеризующая собой внутреннее трение жидкости. Различают абсолютную, кинематическую и от­носительную вязкость. В формулах гидравлики трубопроводов обычно фигурирует кинематическая вязкость, измеряемая в квад­ратных сантиметрах на секунду (см²/с). Вязкость определяют приборами, называемыми вискозиметрами.

Кинематическую вязкость определяют по формуле

V_t =0,0731ВУ_t -(0,0631/BУ_t),

где v_t - кинематическая вязкость, см²/с; BУ_t - градусы услов­ной вязкости.

Индекс t указывает, при какой температуре определена вязкость жидкости.

Вязкость сырой нефти зависит от температуры. С повыше­нием температуры вязкость снижается и, наоборот, с понижением — увеличивается.

При гидравлическом расчете нефтепроводов приходится учитывать температурные условия перекачки, зависящие от тем­пературы нефтепродукта в начальном пункте и температуры сре­ды, окружающей трубопровод. Поэтому в расчеты часто вводят промежуточные значения вязкости. Эти значения удобнее всего определять по кривой вязкости, вычерчиваемой на основании ла­бораторных данных.

Удельный вес — вес единицы объема. Изменения удель­ного веса продукта влияют на ход перекачки в значительно меньшей степени, чем изменения вязкости. Объясняется это тем, что удельный вес нефти с изменением температуры колеблется в сравнительно узких пределах.

При гидравлических расчетах применяется понятие относи­тельного удельного веса, называемого для краткости просто удельным весом. Относительный удельный вес показывает, во сколько раз данная жидкость, взятая при температуре 20 °С, тя­желее или легче воды, взятой в том же объеме при температуре 4 °С. Эта величина безразмерная. Удельный вес (относительный удельный вес) нефтепродукта, определенный при температуре, отличной от 20 °С, и не приведенный к этой температуре, назы­вают «погружением» в соответствии с погружением в жидкость денсиметра - прибора, служащего для определения удельного ве­са при данной температуре жидкости.

В лабораториях удельный вес нефти определяют при по­мощи весов Вестфаля или пикнометра, которые дают значитель­но большую точность, чем денсиметр.

Промежуточные значения удельного веса определяют ана­литическим путем по формуле

γ_t = γ₂₀ – β (t – 20),

где γ_t удельный вес при t °С; γ₂₀ - удельный вес при 20 °С; β - коэффициент, значения которого приведены в [«Транспорт нефтепродуктов и газа», М., 19608, с. 54-55].

Температура перекачиваемой жидкости. Температура перекачиваемой жидкости без путевого подогрева зависит от температуры почвы, которая, в свою очередь, зависит от климата местности и времени года.

Температура перекачиваемой жидкости определяет вели­чину вязкости и таким образом влияет на режим перекачки; она определяет возможность застывания нефти и образования ледя­ных пробок в зимнее время. Кроме того, в зависимости от коле­бания температуры стенок труб рассчитывают прочность трубо­провода.

Магистральные трубопроводы прокладывают с заглублени­ем их в грунт, для чего роют специальную траншею. Глубина траншеи определяется в основном по соображениям защиты тру­бопровода от резких колебаний температуры. С увеличением глубины залегания трубопровода колебания температуры окру­жающего его грунта уменьшаются, и в периоды похолодания предотвращается чрезмерное возрастание вязкости нефти, а так­же уменьшается растяжение трубопровода, могущее вызвать его разрыв. Однако излишнее увеличение глубины траншеи ведет к непроизводительным затратам во время строительства и ослож­няет ремонтные работы при эксплуатации трубопровода.