Підвищення пропускної здатності трубопроводу

Часто максимальна пропускна здатність q_max даного трубопроводу може виявитися недостатньою для транспортування всього обсягу q нафти, що добувається на промислі. При розв'язку питання про заходи, що приймаються для підвищення пропускної здатності існуючого трубопроводу, слід вибирати найменш дорогий варіант. Найчастіше це досягається шляхом будівництва нового трубопроводу паралельно існуючому або установкою однієї або декількох проміжних (бустерних) насосних станцій на діючому трубопроводі. Трубопровід, паралельний діючому (лупинг), може бути двох типів: 1) тієї ж довжини, що й діючий, але із труб іншого діаметра (повний лупинг); 2) меншої довжини, ніж діючий трубопровід, але із труб того ж діаметра (частковий лупинг).

Рис. 3.10 – Профіль зміни напору в трубопроводі з лупингом

Рис. 3.11 – Профіль зміни напору в трубопроводі із проміжними насосними станціями

Трубопровід першого типу можна розглядати як складений із двох незалежних трубопроводів, коли розмір нової лінії дозволяє транспортувати нафту при пропускній здатності q₂ = q₁ - q_max при збереженні первісного тиску на вході. Внаслідок ідентичності профілю траси, а також початкового й кінцевого тисків градієнт тиску другої лінії рівний максимально можливому градієнту існуючої лінії.

Отже, завдання полягає в тому, щоб визначити діаметр труб трубопроводу такої ж довжини, що й існуючий, для транспортування рідини при пропускній здатності, рівній q₂, і при градієнті тиску ξ_тр.max.

Згідно з рівнянням (1-5),

Підставляючи ξ_тр = ξ_тр.max і q = q₂, можна розрахувати внутрішній діаметр труб для лупинга d_в.

Якщо для лупинга використовуються труби того ж діаметра, що й для основного трубопроводу, a q₁ < 2q_max, то довжина лупинга може бути менше довжини основного трубопроводу. Лупинг може бути побудований як у початковій частині, так і наприкінці трубопроводу (рис. 1-2). Якщо дозволяє профіль місцевості, будівництво лупинга слід починати від кінцевої крапки існуючого трубопроводу, тому що це дозволить знизити середній тиск у всій системі.

Профіль напору в лупинзі можна визначити, виходячи з наступних міркувань: при перекачуванні рідини із заданою пропускною здатністю трубопроводу q₁ > q_max градієнт тисків на відрізку одного трубопроводу складе ξ_{тр 1} > ξ_тр.max. Згідно з рівнянням (1-5),

(1-7)

При двох паралельних трубопроводах ідентичного діаметра й рівних початкових тисках кожний з них буде забезпечувати пропускну здатність q₁/2. Градієнт тиску складе

(1-7a)

Розділивши рівняння (1-7) на (1-7а) і вирішуючи відносно ξ_{тр 2}, одержимо:

(1-8)

Якщо відомі значення обох градієнтів тиску, то довжина лупинга й профіль напору в ньому можна визначити графічним методом або розрахунковим шляхом.

При будівництві лупинга на початку траси існуючого трубопроводу графічний метод визначення градієнта тиску полягає в наступному. Від крапки К' на лінії ординат (див. рис. 1-2) у напрямку руху потоку проводиться лінія профілю з ухилом ξ_{тр 2}, а інша лінія профілю тиску з ухилом ξ_{тр 1} проводиться із крапки V до перетину з першою лінією. Якщо передбачається будувати лупинг із кінцевої точки траси існуючого трубопроводу, положення на графіку зазначених ліній градієнтів тисків повинне бути взаємозамінено.

Розрахунковим шляхом довжина лупингів визначається в такий спосіб (див. рис. 1-2):

звідки

Підвищення пропускної здатності трубопроводу за допомогою будівництва підпірних насосних станцій. Насосні станції накачують нафту в трубопровід при тиску, рівному максимально припустимому, для труб, з яких споруджений трубопровід.

Тиск на виході всіх насосних станцій повинен бути однаковим (за винятком, звичайно, останньої станції). Ухил профілю зміни тиску, який також однаковий для всіх станцій залежить від обсягу рідини q, який необхідно прокачати по даному трубопроводу.

Перша наносна станція І установлюється в головній точці К трубопроводу (рис. 1-3). Похилу лінію профілю тиску, яка характеризує також градієнт тисків, слід провести, починаючи від h_max, нанесеної на лінію ординат у точці К, до перетину її із кривої профілю місцевості. Це й буде точка II, де необхідно встановлювати першу підпірну насосну станцію. Потім h_max слід нанести на лінію ординат у даній крапці й повторювати послідовно цю графічну операцію доти, поки лінія профілю нaпору від останньої станції перетне криву профілю місцевості в точці V або за нею.

Дата добавления: 2013-12-13