МАГИСТРАЛЬНЫЕ НЕФТЕПРОВОДЫ

Температурные свойства нефти

Теплоемкость нефтей

Теплоемкость нефти - очень важное свойство для нефтей, которые можно транспортировать по трубам только путем предварительного нагрева. При повышении температуры вязкость нефти уменьшается, что делает ее пригодной для перекачки. Количество энергии, необходимое для нагрева нефти, зависит от ее теплоемкости. Теплоемкостью C вещества называется количество тепла, которое должно быть передано на единицу массы вещества, чтобы повысить его температуру на 1°C или Кельвин. Теплоемкость C большинства нефтей составляет 1500-2500 Дж/(кг·К) или 350-600 кал/(кг·К), где 1 кал = 4,1868 Дж.

Чтобы повысить температуру объема V нефти плотностью ρ от Т₁ до Т₂, необходимо затратить количество энергии Q_T:

Здесь предполагается, что C является постоянной величиной. Однако эта величина не является абсолютно постоянной и изменяется в зависимости от температуры нефти. Для расчета теплоемкости C часто используется формула Крего:

Теплопроводность нефтей

Теплопроводность нефти определяет передачу энергии от горячей неподвижной части к холодной. Количество тепловой энергии, q (Т/м²), передаваемой в единицу времени в области, перпендикулярной оси x и имеющей единичную площадь поверхности, обычно удовлетворяет закону Фурье для теплопроводности:

где λ_T - теплопроводность, в Вт/(м-К). Для нефти этот коэффициент находится в пределах 0,1-0,2 Вт/(м·К); в диапазоне температур 273-473 К коэффициент λ_T может быть рассчитан по формуле Краго-Смита:

Температура застывания

Температура застывания имеет важное значение для эксплуатации нефти, например, для определения того, когда безопасно остановить насос для ремонта. Поскольку нефть представляет собой смесь различных углеводородов, переход из жидкого состояния в твердое происходит медленно при различных температурах. Чем ближе фактическая температура нефти к температуре застывания, тем больше энергии требуется для перемещения нефти. На температуру застывания большое влияние оказывают такие вещества, как парафины, асфальтосмолистые вещества в нефти и термическая обработка.

Согласно ГОСТ 20287-74, температуре застывания - это температура, при которой уровень охлажденной нефти в трубе не изменяется при наклоне пробирки на 45° в течение одной минуты.

Если экспериментальные данные для температуры застывания отсутствуют, можно воспользоваться следующей формулой:

Для снижения температуры застывания нефти используют депрессорные присадки. Например, применение депрессора на основе сополимера этилена с винилацетатом, разработанных специалистами ОАО "Северные магистральные нефтепроводы" и РГУ нефтии и газа им. И.М. Губкина на магистральном нефтепроводе Уста-Укта, позволяет снизить температуру перекачиваемой нефти с 4-6 до минус (-10) °C.

При охлаждении нефти во время транспортировки в нефтепроводах могут образовываться пространственные структуры и выпадать в осадок отдельные компоненты, например, кристаллы парафина. Это явление может существенно повлиять на работу приемных трубопроводов и их установок вследствие утончения и уменьшения сечения трубопровода, увеличения гидравлического сопротивления, засорения фильтров на нефтеперекачивающих станциях и образования отложений в резервуарах. В некоторых нефтяных месторождениях содержание парафина может достигать 40%. Скрытая теплота плавления парафина составляет около 226-230 Дж/(кг·К).