RU2570602C1

RU2570602C1 - Способ транспортировки высоковязких нефтепродуктов по трубопроводу

Info

Publication number: RU2570602C1
Application number: RU2014124939/02A
Authority: RU
Inventors: Герман Адольфович Максимов; Дмитрий Николаевич Лесонен; Владимир Андреевич Ларичев; Алексей Владимирович Деров; Алексей Викторович Гладилин
Original assignee: Открытое акционерное общество "Акустический институт имени академика Н.Н. Андреева"
Priority date: 2014-06-19
Filing date: 2014-06-19
Publication date: 2015-12-10

Abstract

Изобретение относится к транспортировке высоковязких нефтепродуктов по трубопроводу. По длине трубопровода через равные интервалы на нефтепродукты воздействуют акустическими колебаниями с обеспечением образования пристеночного жидкого слоя нефтепродуктов. Акустические колебания возбуждают в виде импульсов с частотой заполнения, соответствующей резонансной частоте трубопровода, посредством жестко закрепленных на внешней поверхности стенки трубопровода акустических излучателей, интенсивность которых составляет 10-20 Вт/см², а длительность воздействия 10-60 мин. Обеспечивается повышение эффективности перекачивания высоковязких нефтепродуктов по трубопроводу.

Description

Изобретение относится к способу транспортировки по трубопроводу вязких нефтей и нефтепродуктов, может быть использовано в нефтяной промышленности для повышения эффективности перекачивания по трубопроводу вязких нефтей и нефтепродуктов.

Известен способ транспортировки вызоковязких нефтепродуктов по трубопроводу, включающий предварительное смешение нефти с инертным газом и подогрев смеси, нефть смешивают с инертным газом до ее насыщения, соответствующего температуре и давлению нефти на входе в трубопровод, а подогрев смеси осуществляют на участках трубопровода, расположенных за местными сопротивлениями, до температуры на 10-40 градусов выше температуры нефти на каждом из этих участков трубопровода, обеспечивающей выделение инертного газа из жидкости с образованием газового пограничного слоя у стенки трубопровода (Патент РФ №2307975, МПК F17D 1/16 от 05.04.2006 г.).

Недостатком данного способа является повышенное энергопотребление за счет необходимости нагрева нефти до указанной температуры (10-40°C) на нескольких участках трубопровода.

Известен способ транспортировки вызоковязких нефтепродуктов по трубопроводу, включающий их предварительную обработку ультразвуковыми колебаниями, при этом ультразвуковую обработку осуществляют погружением и перемещением в обрабатываемой жидкости излучателя, выполненного в виде стержня, состоящего из последовательно расположенных участков цилиндрической формы различного диаметра, причем длина каждого из участков большего диаметра соответствует одной пятнадцатой части длины волны, общая длина последовательно расположенных участков меньшего и большего диаметров соответствует половине длины волны ультразвуковых колебаний в материале стержня на рабочей частоте 22 кГц, излучение ультразвуковых колебаний осуществляют с поверхности излучателя в зонах переходов между цилиндрическими участками различного диаметра с амплитудой колебаний, достаточной для возникновения кавитации в обрабатываемой жидкости, непрерывно вводят обработанную жидкость в центральный канал излучателя через торцевое отверстие в погруженной части излучателя и радиальные каналы, расположенные перпендикулярно к центральному каналу и выполненные на участках излучателя меньшего диаметра симметрично, относительно участков большего диаметра, суммарное сечение всех входных каналов соответствует сечению выходного отверстия центрального канала, выводят обработанную жидкость через выходное отверстие, а скорость перекачивания жидкости устанавливают с учетом исходной вязкости, размеров излучателя и мощности ультразвукового излучения (Патент РФ №2346206, МПК F17D 1/16 от 03.10.2007 г.).

Недостатком данного способа является необходимость подведения ультразвуковых колебаний внутрь трубопровода, что приводит к нарушению его целостности.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату предлагаемому способу является известный способ транспортировки высоковязких нефтепродуктов по трубопроводу, заключающийся в том, что на нефть воздействуют акустическими колебаниями, причем акустические колебания прикладывают в определенных точках воздействия по длине трубопровода через равные интервалы, при этом акустические колебания подводят к нефти, а воздействие на нефть в процессе перекачки осуществляют многочастотным акустическим сигналом, содержащим по меньшей мере две монохроматические составляющие, частоты и амплитуды которых удовлетворяют условию перекрытия резонансов, или, по второму варианту воздействия, многочастотным акустическим широкополосным сигналом со сплошным спектром частот (Патент РФ №2350830, МПК F17D 1/16, F15D 1/02 от 27.03.2009 г.).

Недостатком данного способа является необходимость подведения ультразвуковых колебаний внутрь трубопровода, что приводит к нарушению его целостности. Причем для создания широкополосного сигнала нужной интенсивности необходимы большие затраты электрической энергии.

Техническим результатом изобретения является снижение затрат энергии на транспортировку нефтепродуктов без нарушения целостности трубопровода.

Технический результат достигается за счет того, что в способе транспортировки высоковязких нефтепродуктов по трубопроводу, заключающемся в том, что на нефть воздействуют акустическими колебаниями, причем акустические колебания прикладывают в определенных точках воздействия по длине трубопровода через равные интервалы, акустические колебания возбуждают в виде импульсов, приложенных к внешней поверхности стенки трубопровода, с частотой заполнения, соответствующей резонансной частоте трубопровода, при этом интенсивность акустических колебаний соответствует 10-20 Вт/см² при длительности воздействия 10-60 минут в каждой точке воздействия.

Способ осуществляется следующим образом.

На внешнюю стенку трубопровода жестко прикрепляют акустические излучатели в определенных точках воздействия по длине трубопровода через равные интервалы, возбуждают акустические колебания в виде импульсов, приложенных к внешней поверхности стенки трубопровода, с частотой заполнения, соответствующей резонансной частоте трубопровода, при этом интенсивность акустических колебаний соответствует 10-20 Вт/см² при длительности воздействия 10-60 минут в каждой точке воздействия.

При температурах ниже температуры застывания нефтепродукты являются вязкоупругой средой. При нулевой скорости деформации они ведут себя как твердое тело - деформируются пропорционально приложенному напряжению. Статический перепад давления, создаваемый перекачивающим насосом, расходуется на статическую деформацию застывшего нефтепродукта в ближайших к расходной емкости сечениях трубы. При больших скоростях деформации нефтепродукты превращается в вязкую жидкость. Объяснение эффекта воздействия колебаний трубопровода на прокачивание застывшего нефтепродукта состоит в следующем. Вибрации стенки трубы создают большие деформации и скорости деформации в пристеночной области среды, и среда в этой области превращается из твердой в жидкую. Пристеночный жидкий слой обеспечивает возможность движения основного объема среды под действием статического давления, создаваемого насосом. Основной объем движется как твердое тело, «скользя» по тонкой жидкой прослойке. Вибрация, таким образом, действует как затравка в тонкой пристеночной области, позволяющей застывшей нефти стронуться. Толщина жидкой прослойки после страгивания может увеличиваться как под действием вибраций, так и под действием статического напряжения сдвига. Пороговый уровень страгивания нефтепродуктов под действием насоса зависит от температуры и состава нефти. Для широкого класса нефтепродуктов интенсивность акустических колебаний, необходимая для осуществления способа транспортировки нефти, соответствует 10-20 Вт/см², а время, требуемое для появления жидкой прослойки между стенкой трубопровода и застывшим нефтепродуктом, составляет 10-60 минут в каждой точке воздействия на трубопровод.

Claims

Способ транспортировки высоковязких нефтепродуктов по трубопроводу, включающий воздействие акустическими колебаниями на нефтепродукты по длине трубопровода через равные интервалы, отличающийся тем, что обеспечивают образование пристеночного жидкого слоя нефтепродуктов, при этом акустические колебания возбуждают в виде импульсов с частотой заполнения, соответствующей резонансной частоте трубопровода, посредством жестко закрепленных на внешней поверхности стенки трубопровода акустических излучателей, интенсивность которых составляет 10-20 Вт/см², а длительность воздействия 10-60 мин.