МАГИСТРАЛЬНЫЕ НЕФТЕПРОВОДЫ

Технологический расчет магистральных нефтепроводов при неустановившихся режимах

Нестационарные (или неустойчивые) процессы в нефтепроводах относятся к процессам, при которых характеристики потока нефти меняются не только от участка к участку, но и как функция времени на каждом участке. При этом изменяются давление, скорость, расход и температура жидкости, а также температура потока. Другими словами, в нестационарном потоке все эти параметры являются функциями времени t, а также координат сечения: p = p(x,t), u = u(x,t), Q = Q(x,t), T = T(x,t) и т.д.

Каковы переходные режимы течения нефти в нефтепроводах? Прежде всего, это связано с различными техническими операциями, которые происходят при перекачке нефти. К ним относятся пуск и остановка нефтепровода, включение и отключение вспомогательных агрегатов на основной или промежуточных перекачивающих станциях, частичное или полное открытие задвижек, cмена резервуаров, пуск и остановка слива или перекачки нефти и отключение трубопровода. В этих случаях в трубопроводе происходят изменения в виде волн давления или жидкости, которые распространяются вверх и вниз по трубопроводу от точки, где происходят эти изменения. Возникающие изменения обычно продолжаются в трубопроводе до тех пор, пока не установится новый режим транспортировки, в этом случае переходный процесс также называют переходным режимом.

Поскольку плотность транспортируемой нефти достаточно велика, а скорость не мала, поток жидкости в трубопроводе обладает определенной инерцией, которую нельзя не учитывать при выполнении той или иной технической операции. Так, например, если поток нефти в трубопроводе внезапно остановится из-за быстрого закрытия клапана, то может произойти резкое повышение давления на несколько атмосфер. Возникшее повышение давления может распространиться с большой скоростью от места остановки потока, приняв форму скачка давления, что приведет к разрыву трубопровода и, возможно, к аварии. Включение станции перекачки на закрытый клапан также может вызвать скачки давления и нарушить целостность трубопровода. Отключение перекачивающей станции вызывает повышение давления во всасывающей линии и снижение давления в нагнетательной линии. Оба эти явления представляют собой косвенную угрозу для трубопровода. Повышение давления до станции может оказать дополнительное давление на трубопровод и привести к его разрыву. Однако падение давления после отключения станции также может привести к обратному потоку нефти, что может повредить компоненты станции и вызвать поломку оборудования или разрыв трубопровода. В целом, можно сказать, что любое замедление или ускорение потока вязких жидкостей в трубопроводе должно осуществляться с большой осторожностью, так как это приведет к колебаниям давления в трубопроводе.