Текущее состояние. В настоящее время компании топливно-энергетического комплекса фокусируются на оптимизации существующих технологических процессов. В трубопроводном транспорте нефти применяют различные методы увеличения энергетической эффективности. Один из таких методов – применение противотурбулентных присадок (ПТП), которые уменьшают гидравлическое сопротивление в трубопроводах.

гидравлическое сопротивление в трубопроводах. Решаемая научная проблема. Для определения эффективности применения вновь разработанных присадок необходимо проводить затратные промышленные исследования на действующих трубопроводах. В связи с этим одной из задач развития транспорта нефти является разработка методики расчета, позволяющей с высокой точностью определять эффективность применения противотурбулентных присадок.

Методы исследования. Основная цель проведения опытно-промышленного испытания - оценить реальную эффективность противотурбулентной присадки для улучшения характеристик потока высоковязкого нефтепровода. Исследование проводилось на трех концентрациях присадки: 40 г/т, 50 г/т и 60 г/т.

Испытания проводились на действующем трубопроводе с известным диаметром, длиной и пропускной способностью (рисунок 1). Противотурбулентная присадка представляет собой соединение на основе полимера, предназначенное для снижения потерь энергии из-за турбулентности и повышения эффективности потока.

Для обеспечения точного дозирования присадки в каждой концентрации была установлена специализированная система впрыска. Система будет включать в себя расходомеры, манометры и порты для отбора проб для мониторинга в режиме реального времени.

Опытно-промышленное испытание включало следующие этапы:

1.    подготовка дозирующего оборудования для обеспечения безопасной и бесперебойной работы во время испытания;

2.    подача противотурбулентной присадки в концентрации 40 г/т в точку впрыска;

3.    заполнение трубопровода нефтью и вывод системы на устойчивый режим работы;

4.    увеличение скорости потока нефти по трубопроводу при поддержании установившегося режима;

5.    запись измерений давления и расхода в течение 24 часов работы трубопровода при дозировании 40 г/т присадки;

6.    снижение расхода до исходных значений;

7.    повторение шагов 2-6 для концентраций присадки 50 г/т и 60 г/т;

8.    остановка закачки присадки в трубопровод;

9.    обработка полученных результатов.

Цель испытания - установить четкую корреляцию между концентрацией присадки и улучшением характеристик трубопровода.

Детали исследования. В ходе экспериментальных исследований были получены следующие результаты (таблица 1).

Таблица 1. Результаты экспериментальных исследований участок 1-2

На основе полученных данных построены графики зависимости потерь давления от концентрации присадки (рисунки 2, 3).

Таблица 2. Результаты экспериментальных исследований участок 2-4 

Из полученных экспериментальных значений рассчитаны значения эффективности применения противотурбулентной присадки (таблица 3).

Таблица 3. Эффективность применения присадки

Полученные в ходе экспериментов значения эффективности ПТП отличаются от рассчитанных на 25,1 – 36,7%. 

Графически экспериментальные данные по эффективности использования ПТП представлены на рисунке 4.

Заключение. В рамках исследования был проведен анализ зависимостей, используемых для определения коэффициента гидравлического сопротивления при транспортировке нефти по магистральным трубопроводам с учетом влияния эффективности присадки. Обзор литературы подтвердил, что тема остается актуальной с первых дней исследований эффекта Томса и до настоящего времени. Ученые пытаются определить наиболее оптимальную формулу, которая бы учитывала свойства нефти и присадок. Но получить точное определение снижения гидравлических сопротивлений без проведения промышленных испытаний невозможно. 

Опытно-промышленные испытания, проведенные для определения эффективности ПТП на действующем магистральном нефтепроводе, показали, насколько теоретическая эффективность присадки может отличаться от ее реальных показателей. На это влияет большое количество факторов. Дальнейшие исследования в этом направлении должны быть направлены на изучение механизма влияния эффекта Томса на перекачиваемую жидкость. В дальнейшем необходимо определить, как реологические свойства жидкости влияют на изменение эффективности ПТП.