Экономико-математическое моделирование выбора технологических режимов трубопровода

• Автор: Штукатуров, Константин Юрьевич
• Шифр специальности: 05.13.18
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Уфа
• Количество страниц: 129 с.

Содержание

Принятые обозначения

Введение

1 Современное положение в отрасли, существующие проблемы

перекачки реологически сложных нефтей и пути их решения

1.1 Характеристика положения в данной области в мире и в стране

1.2 Существующие технологии перекачки высоковязких нефтей

1.2.1 Электроподогрев

1.2.2 Депрессорная и антитурбулентная присадки

1.2.2.1 Депрессорная присадка

1.2.2.2 Антитурбулентная присадка

1.2.3 Теплоизоляция
1.2.4 Подогрев нефти с помощью печей
1.3 Характеристика и перспективы развития АК Транснефть
1.4 Финансовое положение АК Транснефть
1.5 Тарифная политика компании
1.6 Место и роль ОАО СМИ в АК Транснефть
1.7 Выводы
2. Моделирование режимов работы неизотермического нефтепровода
2.1 Многокритериальная задача выбора реологической модели
неньютоновской жидкости
2.1.1. Реологические модели
2.1.2. Выбор реологической модели
2.2 Обоснование выбора модели для математического описания работы неизотермического трубопровода
2.3 Алгоритм теплогидравлического расчета неизотермического
нефтепровода
2.3.1 Уравнение движения
2.3.2 Тепловое уравнение
2.3.3 Условие постоянства расхода
2.3.4 Решение разностных уравнений методом прогонки
2.3.5 Стационарный режим
2.3.5.1 Уравнение движения для стационарного режима работы
2.3.5.2 Определение толщины застойной зоны и радиуса ядра для стационарного режима работы
2.3.5.3 Решение теплового уравнения при стационарном режиме работы
2.3.6 Решение уравнения теплопроводности для процесса
остывания трубопровода
2.3.7 Нестационарный режим
2.3.7.1 Решение теплового уравнения в нестационарном случае
2.3.7.2 Решение уравнения движения в нестационарном случае
2.3.7.3 Определение толщины застойной зоны и радиуса ядра для нестационарного режима работы
2.3.7.4 Блоксхема и описание алгоритма
теплогидравлического расчета неизотермического трубопровода, работающего в нестационарном режиме
2.4 Теплогидравлический расчет турбулентного режима течения
2.5 Программный комплекс I I ii
ii
2.6 Моделирование работы магистральных трубопроводов с
помощью программного комплекса I
2.6.1 Моделирование режимов работы подземного трубопровода
2.6.2 Моделирование режимов работы сложного трубопровода
2.7 Выводы
3 Постановка, формализация и реализация задачи оптимизации
режимов работы горячего трубопровода на примере нефтепровода УсаУхта
3.1 Постановка задачи и выбор критериев оптимальности для оптимизации режимов работы трубопровода
3.2 Особенности работы магистрального нефтепровода УсаУхта
3.3 Формирование технологических ограничений
3.4 Формализация задачи оптимизации работы горячего трубопровода
3.5 Доказательство выпуклости целевой функции
3.6 Реализация поставленной задачи
3.7 Особенности решения задачи оптимизации при работающих подкачках
3.8 Выводы
Основные выводы по теме диссертации
Список литературы


Данная методика по выбору технологий была апробирована на действующем трубопроводе Уса-Ухта, состоящем из четырех участков (от НПС до НПС). Результаты подтверждены справкой и включены в РД -7- «Инструкция по технологии перекачки застывающих нефтей с депрсссорными присадками». В рамках работы разработан программный комплекс NIPAL (Non-Isothermal Pipeline for Abnormal Liquids). С помощью программного комплекса NIPAL выработаны рекомендации по режимам работы нефтепроводов Уса-Ухта (Республика Коми), Кумколь-Каракоин-Шымкент, Кумколь-Каракоин-Атасу (Республика Казахстан). Программный комплекс NIPAL был представлен на конференции «Перспективы развития трубопроводного транспорта России» в рамках Десятой международной специализированной выставки «Газ. Нефть - » ( мая г. Уфа). Диссертационная работа состоит из трех глав, 6 приложений, рисунка, таблиц. Транспорт разносортных нефтей по магистральным нефтепроводам является, как известно, общепринятым в мировой практике. Весь вопрос здесь в соотношениях высоковязких и высокопарафинистых нефтей с обычными (маловязкими) нефтями в общем потоке перекачиваемой по трубопроводу смеси нефтей. Как правило, если имеются такие возможности, стремятся минимизировать отрицательные эффекты аномальных нефтей увеличением доли маловязких нефтей. На рассматриваемом нефтепроводе Уса-Ухта, являющегося элементом единой Балтийской Трубопроводной Системы, по-видимому, такой возможности нет, а потому участок системы Уса-Ухта является на сегодняшний день уникальным во всей системе трубопроводов АК "Транснефть" в плане необходимости использования нетрадиционных методов транспорта. Эта уникальность связана с тем, что расположенная на территории Республики Коми Тимано-Печорская нефтегазоносная провинция представлена значительными запасами высоксвязкой нефти, имеющей высокую температуру застывания. Начальные суммарные извлекаемые запасы углеводородов в ее пределах составляют: 1,7 млрд. Кроме того, на территории республики разведаны и другие нефтяные и газовые месторождения. Наиболее крупными из них являются: Западно-Тэбукское (нефтяное), Возейское (нефтяное), Усинское (нефтяное); Вуктыльское (газоконденсатное). Для таких нефтей, транспортируемых по трубопроводным сетям, свойственна существенная зависимость кинематической вязкости от температуры. Кроме того, при определенных температурах возможно выпадение твердых фракций, а также застывание продукта, что приводит к полной остановке трубопровода и значительным затратам на его восстановление. Получившая в свое время широкое распространение горячая перекачка в своем первозданном технологическом назначении в России применяется на бывшем трубопроводе Узень - Гурьев - Куйбышев (ныне Узень-Атырау -Самара), своей основной частью проходящем теперь по территории Республики Казахстан. Заметим, что там же в Казахстане в настоящее время в качестве альтернативы происходит использование депрессорных ' присадок трубопроводах Узень-Атырау-Самара и Кумколь-Шымкент и Кумколь-Атасу, транспортирующих высокопарафинистые нефти [], []. Классическим примером технического совершенствования технологии горячей перекачки может служить знаменитый нефтепровод, транспортирующий продукцию месторождения Прадхо Бей на Аляске (США). Известны примеры использования ДП на морских месторождения Вьетнама, Северного моря, на месторождениях США, Венесуэлы и др. Термообработка высокопарафинистой нефти известна при трубопроводном транспорте в Индии. Примеры осуществления такой технологии транспорта нефти характерны для систем сбора и межпромыслового транспорта []. Системы электроподогрева наилучшим образом решают задачу обогрева разветвленных и длинных трубопроводов. В отличие от обычных силовых кабелей, назначение которых передать электроэнергию к нагрузке с минимальными потерями, нагревательные кабели сами являются нагрузкой, но нагрузкой распределенной. Все 0% напряжения, подаваемого на нагревательный кабель, падают в нем. Происходящее при этом выделение тепла не должно вызывать перегрева кабеля или обогреваемого объекта. Используется три основных типа нагревательных кабелей: резистивные, зональные и саморегулирующиеся [].