Введение. Краус Юрий Александрович

Краус Юрий Александрович

ПРОЕКТИРОВАНИЕ И ЭКСПЛУАТАЦИЯ

МАГИСТРАЛЬНЫХ НЕФТЕПРОВОДОВ

Часть 1:

Основные факторы, влияющие на особенности эксплуатации

И выбор проектных параметров магистральных нефтепроводов

Учебное пособие по дисциплине

«Проектирование и эксплуатация магистральных нефтепроводов»

Для студентов специальности 130501

Омск

Издательство ОмГТУ

УДК 622.692.4.053.001.63(07)

ББК 39.71(я7)

К

В учебном пособии приводятся общие сведения об устройстве магистральных нефтепроводов и особенностях организации технологического режима перекачки. Рассматриваются пять основных групп факторов в наибольшей степени влияющие на особенности эксплуатации (перекачки) и выбор проектных параметров магистральных нефтепроводов: физико-химические свойства нефтей, условия строительства, конструктивные параметры, технологические параметры и технико-экономические показатели. Особое внимание при этом уделяется математическим моделям и инженерным методикам расчёта технологических параметров нефтепроводов, транспортирующих нефть и нефтепродукты с ньютоновскими свойствами.

Учебное пособие предназначено для студентов специальности «Проектирование, сооружение и эксплуатация магистральных нефтепроводов» и бакалавров по направлению «Нефтегазовое дело»

СОДЕРЖАНИЕ

Введение. 5

1. Общие сведения о магистральных нефтепроводах.. 6

1.1 Назначение и классификация нефтепроводов. 6

1.2 Устройство магистральных нефтепроводов. 8

1.2.1 Состав объектов и сооружений МН.. 8

1.2.3 Нефтеперекачивающие станции. 10

1.2.4 Линейные сооружения МН.. 10

1.3 Технологические схемы перекачки. 12

2. Свойства нефтей.. 15

2.1. Классификация нефтей и контроль качества. 15

2.2. Физико-химические свойства и определение их расчётных значений. 17

2.2.1. Плотность, сжимаемость и температурное расширение. 17

2.2.2. Вязкость. 19

2.2.3. Неньютоновские свойства нефтей. 21

2.2.4. Испаряемость и давление насыщенных паров. 24

2.2.5. Теплофизические свойства. 25

3. Условия строительства.. 27

3.1 Классификация условий строительства. 27

3.2 Теплофизическое влияние трубопровода на окружающий его массив грунта. 29

3.2.1 Теплофизические свойства грунта. 29

3.2.2 Распределение температуры в массиве грунта. 30

3.3 Теплофизическое влияние массива грунта на перекачиваемы продукт. Расчетная температура. 33

3.3.1. Изменение температуры по длине МН. Расчётная температура. 33

3.3.2. Определение полного коэффициента теплопередачи от нефти в массив грунта 35

4. Конструктивные параметры трубопровода.. 37

4.1 Основные конструктивные параметры ЛЧ МН.. 37

4.1.1 Конструктивные схемы прокладки. 37

4.1.2 Физико-механические характеристики сталей. 38

4.1.3. Основные пространственные характеристики. 39

4.2 Прочностной расчёт трубопровода по методу предельных состояниям. 40

4.2.1 Схема нагружения подземного трубопровода. 40

4.2.2 Расчёт несущей способности МН.. 41

4.2.3 Эпюра несущей способности и разращенных напоров. 42

4.3 Деформируемость трубопровода. 45

5. Технологические параметры.. 46

5.1 Основные технологические параметры МН.. 46

5.2 Гидравлический расчёт МН.. 46

5.2.1 Основные уравнения для гидравлических расчётов трубопроводов при установившемся течении. 46

5.2.2 Гидравлические потери и гидравлические режимы перекачки. 48

5.2.3 Гидравлический расчёт простого трубопровода. 50

5.2.4 Гидравлический расчёт простого трубопровода с самотечными участками 53

5.2.5 Гидравлический расчёт последовательного соединения простых трубопроводов: трубопровод со вставкой. 57

5.2.6 Гидравлический расчёт параллельного соединения простых трубопроводов: трубопровод с лупингом. 59

5.2.7 Гидравлический расчёт сложного трубопровода с перемычками. 61

5.2.8 Гидравлический расчёт разветвлённого соединения простых трубопроводов и сложного трубопровода с отводом. 62

5.3 Технологический расчёт МН при стационарном режиме перекачки. 64

5.3.1 Характеристики насосов и НПС. 64

5.3.2 Уравнение баланса напоров. 67

5.3.3 Особенности технологического расчёта МН с промежуточными перекачивающими станциями. 69

5.3.4 Решение уравнения баланса напоров. 71

5.4 Регулирование режимов работы МН и управление процессом перекачки. 73

5.4.1 Изменение пропускной способности МН в процессе эксплуатации. 73

5.4.2 Практика изменения режимов перекачки. 75

5.4.3 Классификация методов регулирования. 76

5.4.4 Дискретное регулирование характеристик НПС. 77

5.4.5 Плавное регулирование характеристик НПС. 80

5.4.6 Группа методов, направленных на изменениее характеристик ЛЧ. 84

5.4.7 Выбор рациональных режимов перекачки. 86

5.5 Технологический расчёт МН при последовательной перекачке. 89

5.5.1 Особенности гидравлического расчёта нефтепровода при последовательной перекачке. Скачки напора в трубопроводе. 89

5.5.2 Изменение расхода и давления на выходе НПС в процессе смены жидкостей 90

5.5.3 Уравнение баланса давлений при последовательной перекачке. 91

5.6 Технологический расчёт МН при нестационарных процессах. 92

5.6.1 Общие сведения о неустановившихся процессах и причинах их возникновения 92

5.6.2 Инерционные свойства потока нефти в трубопроводе. Формулы Н.Е. Жуковского. 95

5.6.3 Борьба с гидравлическим ударом. 96

6. Технико-экономические показатели.. 98

6.1 Приведённые затраты. 98

6.2 Капитальные вложения. 98

6.3 Эксплуатационные расходы. 100

Библиографический список. 101

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].

Дата добавления: 2015-08-05