Ключові слова: протівотурбулентная присадка, гідравлічний опір, газоконденсат, деструкція, турбулізація, економія енeргозатрат.
У Західній території Казахстану розробляється родовище Карачаганак. Карачаганакське родовище є одним з найбільших нафтогазоконденсатних родовищ у світі. Трубопровід «Карачаганак - Атирау» з'єднує Карачаганакське Переробний Комплекс з населеним пунктом БольшойЧаган (1 секція) і далі до НПС «Атирау» (2 секція), де проводиться його підключення до трубопроводу КТК. Дана транспортна система довжиною 635,5 км є експортним трубопроводом, який постачає газовий конденсат.
Проблему підвищення продуктивності трубопровідного транспорту можна вирішити збільшенням потужності силових установок, використовуваних на насосних станціях. Однак це обумовлюється технічними труднощами і великими обсягами капіталовкладень. Тому зниження гідродинамічних витрат при перекачуванні нафти і конденсату, що призводять до збільшення продуктивності трубопроводу при тих же потужностях силових установок, становить значний інтерес.
Втрати напору на тертя є основною причиною витрат електроенергії на перекачку рідин і газів по трубопроводах. Вони обумовлені силами внутрішнього тертя між шарами рідини, що рухається. І в ламінарному і в турбулентному потоці відбувається дисипація (розсіювання) механічної енергії впорядкованого руху та перехід її в енергію хаотичного руху частинок рідини. Для турбулентних течій цей перехід має багатостадійний характер.
Механічна енергія руху переходить спочатку в енергію великомасштабних вихорів турбулізованной середовища, потім в енергію пульсационного руху дрібномасштабних вихорів і, нарешті, за рахунок сил в'язкості - в теплову енергію рідини. Тому важливим завданням є втручання в структуру турбулентних течій з метою зниження втрат енергії.
Протівотурбулентние присадки - високомолекулярні полімерні речовини, що дозволяють зменшити коефіцієнт гідравлічного опору перекачується при турбулентному режимі рідини.
В даний час областю застосування протівотурбулентних присадок є трубопровідні системи з обмеженням по пропускній здатності або по тиску.
Їх використання дозволяє економити капіталовкладення, необхідні для будівництва лупінгів або додаткових насосних станцій. Застосування протівотурбулентних присадок при заданій витраті дає можливість знизити робочий тиск в трубопроводі, а це - підвищення експлуатаційної надійності і економія витрат на перекачування.
Принцип дії протівотурбулентних присадок заснований на ефекті Б. А. Томса [3], який проявляється при введенні в турбулентний потік рідини дуже малих кількостей високомолекулярних полімерів.
Пропускна здатність страждає також при видобутку і перекачування важких, високов'язких нафт. Збільшуються енерговитрати на підйом і подальше транспортування рідини, можлива повна зупинка потоку при застиганні продукції.
Однак навіть за відсутності перелічених вище чинників пропускна здатність нафтопроводів і нафтопродуктопроводів може в ряді випадків значно знижуватися за рахунок турбулізації потоку безводної нафти, що викликає різке зростання гідравлічного опору і підвищення енерговитрат. Застосування спеціальних протівотурбулентних присадок (ПТП) дозволяє збільшити обсяг прокачування і знизити робочий тиск на більшості трубопроводів, які транспортують нафту і в тому числі газовий конденсат в турбулентному режимі.
Як правило, турбулізація потоку рідини в трубопроводі виникає при певних умовах. В першу чергу це щільність і в'язкість рідини. Чим нижче щільність і в'язкість вуглеводневої фази, тим простіше потоку перейти з ламінарного в турбулентний режим, що і відбувається при перекачуванні легких нафт і нафтопродуктів.
По-друге, важливу роль відіграють обсяг рідини і швидкість руху потоку. Чим вище обсяг і швидкість потоку, тим вище число Рейнольдса.
І, нарешті, характеристики самого трубопроводу. Основний фактор в даному випадку - це діаметр трубопроводу: чим він менший, тим більша ймовірність турбулізації потоку.
При наявності умов турбулізації потоку (наприклад, при перекачуванні газового конденсату по трубах недостатнього діаметра з великим витратним коефіцієнтом) в пристеночной області виникають пульсації, спрямовані не вздовж потоку, а переважно перпендикулярно йому. Коли ламінарний плин переходить в турбулентний, різко зростає додаткове гідравлічне опір (до 80% від загального), що вимагає підвищених витрат енергії на перекачування.
При виборі протівотурбулентной присадки необхідно брати до уваги такі її експлуатаційні характеристики як товарна форма, деструкція в турбулентному потоці, швидкість розчинення в нафтових системах і її ефективність.
Для зниження гідравлічного опору турбулентного потоку нафти використовуються два типи товарних форм протівотурбулентних присадок - гелевидні і дисперсійні.
У присадках першого типу високомолекулярний полімер розчинений в вуглеводневому розчиннику. Це такі присадки, як CDR-102, Віол, FLО (Бейкер Пайплайн Продактс) і Necаdd-547 (АТ «Фортум Ойл енд Гез»).
Як ПТП застосовують карбоцепні полімери (поліметилметакрилати, поліметоакрілати, полі-α-олефіни, полібутадієн, полістироли) молекулярної масою понад 106, які при введенні в нафту в кількості 10-50 г / т зменшують турбулентність потоку, що знижує гідравлічний опір нафтопроводу. Ефективність присадки визначається природою молекулярної масою полімеру експлуатаційними параметрами роботи трубопроводу (швидкістю течії, діаметром трубопроводу, температурою і в'язкістю нафти і ін.) [1].
При екcплуатаціі магіcтральних трубопроводів рeшаeтcя завдання по опрeдeлeнной еффeктівноcті протівотурбулeнтной пріcадкі в завіcімоcті від ee концeнтраціі. Як ПТП пропонується вибрати M-FLОWTREАT, як найбільш прийнятну в умовах експлуатації трубопровідної системи.
У уcловіях промишлeнного прімeнeнія ВТП «M-FLОWTREАT» ee еффeктівноcть (отноcітeльноe cніжeніe турбулeнтного cопротівлeнія) опрeдeляeтcя по формулe [2]:
гдe, - коеффіціeнти гідравлічecкого cопротівлeнія потоку c пріcадкой і бeз нee (базовий рeжім відповідно)
Риc. 1. Завіcімоcть cніжeнія cопротівлeнія потоку кондeнcата від концeнтраціі пріcадкі «М-FLОWTREАT»
Риc. 2. Графічecкоe опрeдeлeніe еффeктівноcті протівотурбулeнтной пріcадкі «М-FLОWTREАT»
Таким чином, без технології введення ПТП не обійтися як мінімум в трьох випадках. По-перше, при перекачуванні газоконденсату на предпікових і пікових рівнях видобутку природного газу. В даному випадку застосування протівотурбулентних присадок дає суттєву економію капітальних витрат за рахунок відмови від будівництва додаткових трубопроводів, потужності яких не будуть затребувані після проходження піку видобутку.
По-друге, при перекачуванні газоконденсату по магістральних трубопроводах. Застосування протівотурбулентних присадок дає економію енерговитрат для перекачування великих об'ємів газоконденсату.
І по-третє, при перекачуванні газоконденсату по промисловим трубопроводам, що експлуатуються на граничному тиску. Застосування протівотурбулентних присадок для зниження робочого тиску знижує ризик настання аварії і екологічних катастроф, а також запобігає втрати газоконденсату.
Основні терміни (генеруються автоматично). протівотурбулентних присадок, застосування протівотурбулентних присадок, Застосування протівотурбулентних присадок, перекачуванні газоконденсату, перекачуванні газового конденсату, турбулізації потоку, використання протівотурбулентних присадок, дії протівотурбулентних присадок, гідравлічний опір, спеціальних протівотурбулентних присадок, впливу протівотурбулентних присадок, застосування протівотурбулентних присадок, гідравлічного опору, подачі депресорних присадок , Бейкер Пайплайн Продактс, протівотурбулент ой присадки, турбулізація потоку рідини, «Фортум Ойл енд, Ойл енд Гез», АТ «Фортум Ойл.
Ключові слова
протівотурбулентная присадка, гідравлічний опір, газоконденсат, деструкція. турбулізація, економія енeргoзaтрaт.