Специальные методы перекачки нефтей и нефтепродуктов

1.

Тема:
Специальные методы
перекачки нефтей и
нефтепродуктов

2.

Специальные методы перекачки нефтей и нефтепродуктов
Нефть, как ископаемое, добывающее из осадочной оболочки Земли, может быть как загрязнена,
так и содержать различные ненужные вещества, которые ухудшают качество нефтей и нефтепродуктов.
К этому может относится как загрязнение водой и механическими примесями или высокое содержание
парафина. Специальные методы как раз существуют, для того что бы добывать такую нефть более
выгодно, чем основными способами. Так же, специальные методы используются для перекачки
высоковязкой нефти и перекачки нефти на большие расстояния.

3.

Научно-теоретические основы
Гидравлика
Промышленное
применение:
Использование насосного
оборудования для
перекачки нефти через
нефтепроводы. Различные
типы насосов, например,
центробежные и
объемные, выбираются в
зависимости от
характеристик жидкости и
требуемой скорости.

4.

Научно-теоретические основы
Гидравлика
Промышленное
Давление и поток:
применение:
Контроль давления и
Использование насосного
потоков является
оборудования для
критически важным для
перекачки нефти через
предотвращения аварий и
нефтепроводы. Различные
утечек. Используется
типы насосов, например,
автоматизация для
центробежные и
мониторинга и управления
объемные, выбираются в
процессами.
зависимости от
характеристик жидкости и
требуемой скорости.

5.

Научно-теоретические основы
Гидравлика
Промышленное
Давление и поток:
Теплообмен:
применение:
Контроль давления и
Нефтепродукты имеют
Использование насосного
потоков является
различные температурные
оборудования для
критически важным для
режимы. Нагрев или
перекачки нефти через
предотвращения аварий и
охлаждение может быть
нефтепроводы. Различные
утечек. Используется
использовано для
типы насосов, например,
автоматизация для
уменьшения вязкости, что
центробежные и
мониторинга и управления
облегчает перекачку.
объемные, выбираются в
процессами.
зависимости от
характеристик жидкости и
требуемой скорости.

6.

Научно-теоретические основы
Гидравлика
Промышленное
Давление и поток:
Теплообмен:
Гидравлические расчеты:
применение:
Контроль давления и
Нефтепродукты имеют
Производятся для
Использование насосного
потоков является
различные температурные
определения необходимых
оборудования для
критически важным для
режимы. Нагрев или
параметров системы,
перекачки нефти через
предотвращения аварий и
охлаждение может быть
таких как диаметр
нефтепроводы. Различные
утечек. Используется
использовано для
трубопроводов, мощность
типы насосов, например,
автоматизация для
уменьшения вязкости, что
насосов и мощность
центробежные и
мониторинга и управления
облегчает перекачку.
моторных приводов.
объемные, выбираются в
процессами.
зависимости от
характеристик жидкости и
требуемой скорости.

7.

Научно-теоретические основы
Гидравлика
Промышленное
Давление и поток:
Теплообмен:
Гидравлические расчеты:
Специальные технологии:
применение:
Контроль давления и
Нефтепродукты имеют
Производятся для
Например, внедрение
Использование насосного
потоков является
различные температурные
определения необходимых
технологий для перекачки
оборудования для
критически важным для
режимы. Нагрев или
параметров системы,
тяжелой нефти или нефти
перекачки нефти через
предотвращения аварий и
охлаждение может быть
таких как диаметр
с высоким содержанием
нефтепроводы. Различные
утечек. Используется
использовано для
трубопроводов, мощность
примесей (песка, воды и
типы насосов, например,
автоматизация для
уменьшения вязкости, что
насосов и мощность
др.). Это может включать
центробежные и
мониторинга и управления
облегчает перекачку.
моторных приводов.
использование
объемные, выбираются в
процессами.
зависимости от
характеристик жидкости и
требуемой скорости.
специальных добавок или
систем разделения.

8.

Научно-теоретические основы
Теплофизика
Вязкость и температура:
Вязкость нефтепродуктов
зависит от температуры.
Высокая температура
снижает вязкость, улучшая
текучесть и облегчая
перекачку. Нагревание
осуществляется с
помощью
теплообменников.

9.

Научно-теоретические основы
Теплофизика
Вязкость и температура:
Теплопередача:
Вязкость нефтепродуктов
Процессы теплообмена
зависит от температуры.
важны для поддержания
Высокая температура
нужной температуры
снижает вязкость, улучшая
нефти. Эффективные
текучесть и облегчая
теплообменные системы
перекачку. Нагревание
позволяют поддерживать
осуществляется с
оптимальные условия для
помощью
перекачки.
теплообменников.

10.

Научно-теоретические основы
Теплофизика
Вязкость и температура:
Теплопередача:
Теплосъем:
Вязкость нефтепродуктов
Процессы теплообмена
В условиях низких
зависит от температуры.
важны для поддержания
температур может
Высокая температура
нужной температуры
потребоваться
снижает вязкость, улучшая
нефти. Эффективные
дополнительное тепло для
текучесть и облегчая
теплообменные системы
поддержания температуры
перекачку. Нагревание
позволяют поддерживать
жидкости, особенно для
осуществляется с
оптимальные условия для
тяжелой нефти.
помощью
перекачки.
Используются методы,
теплообменников.
такие как обогрев
трубопроводов или
активация тепловых
насосов.

11.

Научно-теоретические основы
Теплофизика
Вязкость и температура:
Теплопередача:
Теплосъем:
Изоляция:
Вязкость нефтепродуктов
Процессы теплообмена
В условиях низких
Хорошая теплоизоляция
зависит от температуры.
важны для поддержания
температур может
трубопроводов
Высокая температура
нужной температуры
потребоваться
предотвращает потери
снижает вязкость, улучшая
нефти. Эффективные
дополнительное тепло для
тепла и сохраняет
текучесть и облегчая
теплообменные системы
поддержания температуры
температуру
перекачку. Нагревание
позволяют поддерживать
жидкости, особенно для
транспортируемых
осуществляется с
оптимальные условия для
тяжелой нефти.
нефтепродуктов.
помощью
перекачки.
Используются методы,
теплообменников.
такие как обогрев
трубопроводов или
активация тепловых
насосов.

12.

Научно-теоретические основы
Теплофизика
Вязкость и температура:
Теплопередача:
Теплосъем:
Изоляция:
Тепловые режимы:
Вязкость нефтепродуктов
Процессы теплообмена
В условиях низких
Хорошая теплоизоляция
Разработка и внедрение
зависит от температуры.
важны для поддержания
температур может
трубопроводов
различных режимов
Высокая температура
нужной температуры
потребоваться
предотвращает потери
прокачки в зависимости от
снижает вязкость, улучшая
нефти. Эффективные
дополнительное тепло для
тепла и сохраняет
условий окружающей
текучесть и облегчая
теплообменные системы
поддержания температуры
температуру
среды, времени года и
перекачку. Нагревание
позволяют поддерживать
жидкости, особенно для
транспортируемых
характеристик нефти.
осуществляется с
оптимальные условия для
тяжелой нефти.
нефтепродуктов.
помощью
перекачки.
Используются методы,
теплообменников.
такие как обогрев
трубопроводов или
активация тепловых
насосов.

13.

Научно-теоретические основы
Химия
Состав нефтей и
нефтепродуктов:
Разные виды нефти
(тяжелая, легкая) имеют
разные химические
составы, что влияет на их
физические свойства,
такие как вязкость,
плотность и летучесть.

14.

Научно-теоретические основы
Химия
Состав нефтей и
Присадки и биодобавки:
нефтепродуктов:
Для улучшения свойств
Разные виды нефти
нефтепродуктов
(тяжелая, легкая) имеют
используются химические
разные химические
присадки, которые
составы, что влияет на их
снижают вязкость,
физические свойства,
повышают текучесть и
такие как вязкость,
предотвращают коррозию
плотность и летучесть.
трубопроводов.

15.

Научно-теоретические основы
Химия
Состав нефтей и
Присадки и биодобавки:
Стабилизация эмульсий:
нефтепродуктов:
Для улучшения свойств
При перекачке нефти с
Разные виды нефти
нефтепродуктов
высоким содержанием
(тяжелая, легкая) имеют
используются химические
воды могут
разные химические
присадки, которые
образовываться эмульсии.
составы, что влияет на их
снижают вязкость,
Химические реагенты
физические свойства,
повышают текучесть и
(эмульгаторы)
такие как вязкость,
предотвращают коррозию
используются для
плотность и летучесть.
трубопроводов.
стабилизации или
разрушения таких
эмульсий.

16.

Научно-теоретические основы
Химия
Состав нефтей и
Присадки и биодобавки:
Стабилизация эмульсий:
Контроль коррозии:
нефтепродуктов:
Для улучшения свойств
При перекачке нефти с
Коррозия трубопроводов
Разные виды нефти
нефтепродуктов
высоким содержанием
может вызвать серьезные
(тяжелая, легкая) имеют
используются химические
воды могут
проблемы. Химические
разные химические
присадки, которые
образовываться эмульсии.
ингибиторы коррозии
составы, что влияет на их
снижают вязкость,
Химические реагенты
применяются для защиты
физические свойства,
повышают текучесть и
(эмульгаторы)
трубопроводов от
такие как вязкость,
предотвращают коррозию
используются для
воздействия агрессивных
плотность и летучесть.
трубопроводов.
стабилизации или
веществ.
разрушения таких
эмульсий.

17.

Научно-теоретические основы
Химия
Состав нефтей и
Присадки и биодобавки:
Стабилизация эмульсий:
Контроль коррозии:
Экологические аспекты:
нефтепродуктов:
Для улучшения свойств
При перекачке нефти с
Коррозия трубопроводов
Изучение химических
Разные виды нефти
нефтепродуктов
высоким содержанием
может вызвать серьезные
процессов, связанных с
(тяжелая, легкая) имеют
используются химические
воды могут
проблемы. Химические
разливами
разные химические
присадки, которые
образовываться эмульсии.
ингибиторы коррозии
нефтепродуктов, а также
составы, что влияет на их
снижают вязкость,
Химические реагенты
применяются для защиты
методы их
физические свойства,
повышают текучесть и
(эмульгаторы)
трубопроводов от
предотвращения и
такие как вязкость,
предотвращают коррозию
используются для
воздействия агрессивных
устранения, включая
плотность и летучесть.
трубопроводов.
стабилизации или
веществ.
использование
разрушения таких
адсорбентов и реагентов
эмульсий.
для химической
нейтрализации.

18.

Научно-теоретические основы
Материаловедение
Выбор материалов:
Трубопроводы и
оборудование должны
быть изготовлены из
материалов, устойчивых к
воздействию коррозии,
давления и
температурных
изменений. Сталь,
нержавеющие сплавы и
композитные материалы
часто используются в
этих критических
условиях.

19.

Научно-теоретические основы
Материаловедение
Выбор материалов:
Коррозионная
Трубопроводы и
устойчивость:
оборудование должны
Нефть и нефтепродукты
быть изготовлены из
содержат агрессивные
материалов, устойчивых к
вещества, которые могут
воздействию коррозии,
вызывать коррозию.
давления и
Применение покрытий и
температурных
ингибиторов коррозии
изменений. Сталь,
важно для продления
нержавеющие сплавы и
срока службы материалов
композитные материалы
и снижения рисков утечек.
часто используются в
этих критических
условиях.

20.

Научно-теоретические основы
Материаловедение
Выбор материалов:
Коррозионная
Температурные
Трубопроводы и
устойчивость:
характеристики:
оборудование должны
Нефть и нефтепродукты
Материалы должны
быть изготовлены из
содержат агрессивные
сохранять свои свойства
материалов, устойчивых к
вещества, которые могут
при различных
воздействию коррозии,
вызывать коррозию.
температурах, особенно
давления и
Применение покрытий и
при транспортировке
температурных
ингибиторов коррозии
тяжелой нефти, где могут
изменений. Сталь,
важно для продления
потребоваться
нержавеющие сплавы и
срока службы материалов
дополнительные
композитные материалы
и снижения рисков утечек.
теплоизоляционные
часто используются в
этих критических
условиях.
материалы.

21.

Научно-теоретические основы
Материаловедение
Выбор материалов:
Коррозионная
Температурные
Механическая прочность:
Трубопроводы и
устойчивость:
характеристики:
Трубопроводы и насосы
оборудование должны
Нефть и нефтепродукты
Материалы должны
должны выдерживать
быть изготовлены из
содержат агрессивные
сохранять свои свойства
значительные
материалов, устойчивых к
вещества, которые могут
при различных
механические нагрузки.
воздействию коррозии,
вызывать коррозию.
температурах, особенно
Используемые сплавы и
давления и
Применение покрытий и
при транспортировке
композиты должны
температурных
ингибиторов коррозии
тяжелой нефти, где могут
обладать высокой
изменений. Сталь,
важно для продления
потребоваться
прочностью и
нержавеющие сплавы и
срока службы материалов
дополнительные
износостойкостью.
композитные материалы
и снижения рисков утечек.
теплоизоляционные
часто используются в
этих критических
условиях.
материалы.

22.

Научно-теоретические основы
Материаловедение
Выбор материалов:
Коррозионная
Температурные
Механическая прочность:
Специальные условия
Трубопроводы и
устойчивость:
характеристики:
Трубопроводы и насосы
эксплуатации:
оборудование должны
Нефть и нефтепродукты
Материалы должны
должны выдерживать
В некоторых случаях
быть изготовлены из
содержат агрессивные
сохранять свои свойства
значительные
требуется использование
материалов, устойчивых к
вещества, которые могут
при различных
механические нагрузки.
материалов, способных
воздействию коррозии,
вызывать коррозию.
температурах, особенно
Используемые сплавы и
работать в агрессивных
давления и
Применение покрытий и
при транспортировке
композиты должны
химических средах, таких
температурных
ингибиторов коррозии
тяжелой нефти, где могут
обладать высокой
как высокие уровни
изменений. Сталь,
важно для продления
потребоваться
прочностью и
водорода или
нержавеющие сплавы и
срока службы материалов
дополнительные
износостойкостью.
сероводорода.
композитные материалы
и снижения рисков утечек.
теплоизоляционные
часто используются в
этих критических
условиях.
материалы.

23.

Научно-теоретические основы
Автоматизация
Системы
автоматизированного
управления:
Использование
SCADA (Supervisory
Control and Data
Acquisition) для
мониторинга и
управления
процессами перекачки
в режиме реального
времени, что
позволяет
оптимизировать
работу оборудования.

24.

Научно-теоретические основы
Автоматизация
Системы
Датчики и сенсоры:
автоматизированного
Установка датчиков
управления:
для измерения
Использование
температуры,
SCADA (Supervisory
давления, уровня
Control and Data
жидкости и вязкости
Acquisition) для
позволяет
мониторинга и
обеспечивать
управления
безопасные условия
процессами перекачки
работы и
в режиме реального
предотвращать
времени, что
аварийные ситуации.
позволяет
оптимизировать
работу оборудования.

25.

Научно-теоретические основы
Автоматизация
Системы
Датчики и сенсоры:
Алгоритмы
автоматизированного
Установка датчиков
управления:
управления:
для измерения
Применение
Использование
температуры,
программного
SCADA (Supervisory
давления, уровня
обеспечения для
Control and Data
жидкости и вязкости
анализа данных и
Acquisition) для
позволяет
оптимизации работы
мониторинга и
обеспечивать
насосов и
управления
безопасные условия
компрессоров, что
процессами перекачки
работы и
позволяет уменьшить
в режиме реального
предотвращать
энергозатраты и
времени, что
аварийные ситуации.
повысить
позволяет
оптимизировать
работу оборудования.
производительность.

26.

Научно-теоретические основы
Автоматизация
Системы
Датчики и сенсоры:
Алгоритмы
Автоматизация
автоматизированного
Установка датчиков
управления:
процессов контроля
управления:
для измерения
Применение
качества:
Использование
температуры,
программного
Интеграция
SCADA (Supervisory
давления, уровня
обеспечения для
аналитического
Control and Data
жидкости и вязкости
анализа данных и
оборудования для
Acquisition) для
позволяет
оптимизации работы
проверки качества
мониторинга и
обеспечивать
насосов и
перекачиваемых
управления
безопасные условия
компрессоров, что
нефтепродуктов,
процессами перекачки
работы и
позволяет уменьшить
включая контроль за
в режиме реального
предотвращать
энергозатраты и
содержанием воды,
времени, что
аварийные ситуации.
повысить
серы и других
производительность.
примесей.
позволяет
оптимизировать
работу оборудования.

27.

Научно-теоретические основы
Автоматизация
Системы
Датчики и сенсоры:
Алгоритмы
Автоматизация
Удаленный доступ и
автоматизированного
Установка датчиков
управления:
процессов контроля
контроль:
управления:
для измерения
Применение
качества:
Возможность
Использование
температуры,
программного
Интеграция
удаленного
SCADA (Supervisory
давления, уровня
обеспечения для
аналитического
управления и
Control and Data
жидкости и вязкости
анализа данных и
оборудования для
мониторинга систем
Acquisition) для
позволяет
оптимизации работы
проверки качества
перекачки через
мониторинга и
обеспечивать
насосов и
перекачиваемых
интернет, что
управления
безопасные условия
компрессоров, что
нефтепродуктов,
устраняет
процессами перекачки
работы и
позволяет уменьшить
включая контроль за
необходимость в
в режиме реального
предотвращать
энергозатраты и
содержанием воды,
постоянном
времени, что
аварийные ситуации.
повысить
серы и других
присутствии
производительность.
примесей.
операторов на местах.
позволяет
оптимизировать
работу оборудования.

28.

Научно-теоретические основы
Автоматизация
Системы
Датчики и сенсоры:
Алгоритмы
Автоматизация
Удаленный доступ и
Системы отчетности:
автоматизированного
Установка датчиков
управления:
процессов контроля
контроль:
Автоматизация
управления:
для измерения
Применение
качества:
Возможность
процессов ведения
Использование
температуры,
программного
Интеграция
удаленного
учета и отчетности,
SCADA (Supervisory
давления, уровня
обеспечения для
аналитического
управления и
что помогает в
Control and Data
жидкости и вязкости
анализа данных и
оборудования для
мониторинга систем
анализе данных и
Acquisition) для
позволяет
оптимизации работы
проверки качества
перекачки через
принятию
мониторинга и
обеспечивать
насосов и
перекачиваемых
интернет, что
управленческих
управления
безопасные условия
компрессоров, что
нефтепродуктов,
устраняет
решений.
процессами перекачки
работы и
позволяет уменьшить
включая контроль за
необходимость в
в режиме реального
предотвращать
энергозатраты и
содержанием воды,
постоянном
времени, что
аварийные ситуации.
повысить
серы и других
присутствии
производительность.
примесей.
операторов на местах.
позволяет
оптимизировать
работу оборудования.

29.

Основные технологии перекачки высоковязких и застывающих нефтей
1.Подогрев нефти:
Использование теплообменников для повышения температуры нефти, что снижает ее вязкость и облегчает перекачку.
Применение парового подогрева, электрических нагревателей или других источников тепла.
2.Химическая обработка:
Добавление специализированных химикатов (например, разбавителей или присадок), которые снижают вязкость и улучшают текучесть нефти.
3.Механическая перекачка:
Применение высокопроизводительных насосов, предназначенных для работы с высоковязкими жидкостями. Это могут быть шнековые насосы,
роторные насосы или поршневые насосы.
4.Ультразвуковая и механическая дезагрегация:
Использование ультразвуковых технологий для разрушения структур вязкой нефти и повышения ее текучести.
5.Технологии с использованием газа:
Инжекция газа (например, природного газа) в нефть с целью снижения вязкости и увеличения давления, что способствует перекачке.
6.Системы транспортировки с изоляцией:
Использование теплоизоляционных материалов для трубопроводов, чтобы минимизировать теплопотери и сохранить высокую температуру
перекачиваемой нефти.
7.Криогенные технологии:
Применение криогенных условий для хранения и транспортировки нефтей, что предотвращает затвердевание и позволяет сохранить текучесть.

30.

«Горячая» перекачка
"Горячая" перекачка нефти — это процесс, при котором нефть перекачивается при высоких температурах, что способствует снижению ее вязкости и
улучшению текучести. Основные аспекты и технологии "горячей" перекачки:
1.Подогрев нефти.
2.Специальные насосы.
3.Теплоизоляция трубопроводов.
4.Химические добавки.
5.Контроль температуры и давления.
Преимущества:
Увеличение производительности перекачки.
Снижение рисков застывания нефти в трубопроводах, что снижает
вероятность частых остановок и технического обслуживания.

31.

Заполнение трубопровода высоковязкой нефтью
Заполнение трубопровода высоковязкой нефтью требует тщательного подхода для обеспечения эффективного процесса и минимизации рисков:
1.
Подготовка трубопровода:
1. Прокладывание трубопроводов с учетом всех норм и стандартов для работы с высоковязкими нефтями.
2. Очистка трубопровода от остатков предыдущих жидкостей (например, используя очистительные штанги).
2.Подогрев нефти:
1. Предварительный подогрев нефти до необходимой температуры, чтобы снизить ее вязкость (обычно до 40-80 °C).
2. Использование теплообменников или парового отопления при заправке.
3.Использование насосов:
1. Применение насосов, специально предназначенных для работы с высоковязкими жидкостями, таких как шнековые или роторные насосы.
2. Обеспечение необходимого давления для заполнения трубопровода.
4.Контроль за заполнением:
1. Постоянный мониторинг уровня жидкости и давления на протяжении всего процесса заправки для предотвращения переполнения или
возникновения аварийных ситуаций.
5.Инжекция инертного газа:
1. При необходимости может быть использована инжекция газа (предпочтительно природного), чтобы создать дополнительное давление и улучшить
поток нефти.
6.Заполнение с использованием специального оборудования:
1. Использование системы "блины" (проверочных штанг) для удаления воздуха из трубопровода и обеспечения герметичности перед заправкой.
7.Проверка трубопроводной системы:
1. После заполнения трубопровода необходимо проверять герметичность системы для предотвращения утечек.

32.

Остановка перекачки
Остановка перекачки нефти включает в себя несколько ключевых этапов, необходимых для безопасного завершения процесса. Основные шаги включают:
1.Предварительное уведомление:
1. Уведомление всех операторов и технического персонала об ожидаемой остановке.
2.Снижение производительности насосов:
1. Постепенное уменьшение мощности работы насосов для предотвращения гидравлических ударов.
2. Установить насосы на режим работы с низким значением производительности.
3.Закрытие клапанов:
1. Поэтапное закрытие входных и выходных клапанов на насосах.
2. Закрытие других регулирующих клапанов, чтобы предотвратить утечки в системе.
4.Останов и отключение насосов:
1. Последовательное отключение насосов, дожидаясь, пока они достигнут полной остановки.
2. Отключение насосов от электрической сети.
5.Очистка трубопровода:
1. Перекачка остаточной нефти в резервуары или использование специальных очистительных устройств для удаления остатков жидкости.
2. Включение штанг или "блинов" для удаления остатков.
6.Мониторинг системы:
1. Проверка на наличие утечек и аномальных ситуаций после остановки.
2. Проверка состояния оборудования и трубопроводов.
7.Документация процессов:
1. Запись всех действий и параметров, наблюдаемых при остановке, для последующего анализа.

33.

Уравнение притока тепла при стационарном режиме "горячей" перекачки
Когда нефть, нагретая до определенной температуры, движется по трубопроводу, ее тепло отводится в окружающую среду через металл и изоляцию
трубопровода, что приводит к снижению температуры нефти.
Предполагается, что скорость потока нефти, начальная температура на входе в трубопровод и условия теплопередачи остаются неизменными во времени.
При таком допущении тепловой и гидравлический режимы потока можно считать постоянными. В условиях установившегося потока температура в
поперечном сечении трубопровода постоянна и изменяется только от одного участка трубопровода к другому.
Рассмотрим сечения x и x+dx двух параллельных труб (рисунок).
Тепловой поток от сечения x в единицу времени обозначается q(x). Этот тепловой поток
состоит из конвективной составляющей, обусловленной теплопередачей за счет движения
жидкости, и составляющей теплопередачи за счет теплопроводности. Последняя составляющая
в потоке трубы намного меньше конвективной составляющей и поэтому не учитывается при
выводе уравнения теплового потока.
Где:
Ρ - плотность нефти
u - скорость потока нефти
S - площадь сечения трубопровода
Cν- удельная теплоёмкость
Tx- Температура в сечении х
Q - объёмный расход нефти
G - массовый расход нефти