Q-H characteristics for heavy crude oil pipeline

Abstract

Проблема повышения точности технологических расчетов нефтепроводов обрела особую остроту на фоне модернизации системы обнаружения утечек и разработки программного обеспечения в области планирования грузопотоков в системе магистральных трубопроводов. Расхождение результатов гидравлических расчетов и фактических параметров перекачки вызвано, в частности, такими факторами, как игнорирование мультифазного характера течения нефти (особенно на недогруженных участках нефтепроводов, проложенных по пересеченной местности), отсутствие актуальных данных по состоянию длительно эксплуатируемых труб, применение методик расчета потерь энергии на трение, базирующихся на постулатах классической гидравлики. В настоящей статье авторами предложен метод определения гидравлической характеристики трубопровода на установившемся режиме эксплуатации, перекачивающего неньютоновские реологически сложные нефти в диапазоне малых скоростей сдвига, который предполагает непосредственную интерпретацию экспериментальных данных вискозиметрии и исключает погрешности аппроксимации кривой течения реологической моделью и осреднения параметра вязкости. С этой целью рассмотрены вопросы аномалии вязкости и тиксотропии неньютоновских нефтей. Дано обоснование предлагаемого метода и представлено практическое приложение излагаемой методики на примере анализа гидравлической характеристики магистрального нефтепровода Атырау-Самара, по которому транспортируется смесь нефтей с частично разрушенной внутренней структурой. The problem of improving the accuracy of technological calculations for oil pipelines has become especially acute against the background of modernization of the leak detection system and development of software in the field of planning cargo flows in the trunk pipeline system. Discrepancy between hydraulic calculation results and actual pumping parameters is caused, in particular, by such factors as ignoring the multiphase oil flow nature (especially in under-loaded sections of oil pipelines laid over rough terrain), the lack of up-to-date data on the state of long-operating pipes, the use of methods for calculating friction-related energy losses based on the postulates of classical hydraulics. In this article, the authors propose a method for determining the hydraulic characteristics of a pipeline at steady state operation, pumping non-Newtonian rheologically complex oils in the range of low shear rates, which implies a direct interpretation of experimental viscometry data, excluding errors in approximating the flow curve by a rheological model and averaging the viscosity parameter. For this purpose, the anomaly of viscosity and thixotropy of non-Newtonian oils are considered. The article provides a substantiation of the proposed method and presents a practical application of the described technique by the example of the analysis of the hydraulic characteristics of the Atyrau-Samara main oil pipeline, through which an oil blend with partially destroyed internal structure is transported.