Статья посвящена вопросам обоснования повышения эффективности трубопроводной системы в случае перекачки чинаревской нефти. Авторы предлагают в качестве решения такой задачи — применение прoтивoтурбулeнтнoй приcaдки в виде товарной cуcпeнзиoнной формы «M-FLOWTREAT», которая при малых капиталовложениях сможет повысить объемы перекачки нефти.
Ключевые слова: нефтепровод, противотурбулентные присадки, нефть, пропускная способность трубопровода, реологические свойства.
В настоящее время противотурбулентные присадки применяются на важнейших для экономики Казахстана экспортных направлениях транспортировки нефти и нефтепродуктов. Полимерные добавки в малых дозах позволяют увеличить пропускную способность магистральных нефтепроводов без увеличения рабочего давления на перекачивающих насосных станциях или же снижения рабочего давления при заданном расходе.
Перекачку нефти по магистральному трубопроводу обычно ведут из расчета — больше нефти в единицу времени. Но пропускная способность магистрального нефтепровода может меняться от изменения вязкости нефти, что может быть связано как с изменением ее реологического состава, так и вследствие колебания внешних температур. Увеличение вязкости приводит к увеличению нагрузки на насосных станциях, так как для перекачки вязкой нефти требуется больший напор. Однако, имеются ограничения увеличения мощности насосных станций.
Само по себе увеличение мощности насосных станций не является решением проблемы, так как будет вести к росту давления в системе [1]. Этот факт, в свою очередь, может стать причиной аварии, приводящей к разрыву трубопровода.
Один из вариантов увеличения пропускной способности магистрального нефтепровода — произвести врезку в трубопровод секций большего диаметра, но для подобной переделки требуется полная остановка и очистка трубопровода.
Этого недостатка лишена технология прокладки лупингов. Параллельные ветки лупингов можно монтировать и во время работы основного трубопровода. Важно, что эксплуатация системы лупингов не ведет к повышению рабочего давления в трубопроводе, и как следствие, удельные затраты на перекачку даже при установке дополнительных перекачивающих станций увеличатся незначительно, так как увеличивается объем перекачиваемой нефти.
Выбирая наиболее эффективный способ повышения пропускной способности трубопровода, это можно сделать при условии изучения состояния нефтепровода, его конструкции, условий эксплуатации, продукта, который по нему перекачивается, возраста и всевозможных конструкционных особенностей. При этом необходимо учитывать не только эффективность работы нефтепровода после реконструкции, но и безопасность его эксплуатации для людей и окружающей среды.
Очень важно при рассмотрении вариантов развития Чинаревского нефтегазоконденсатного комплекса отдавалась наиболее изученным залежам и содержащимся в них запасам углеводородов, поэтому при появлении новой информации представление о целесообразности тех или иных мероприятий может измениться.
В 2008 г. компания Zhaikmunai завершила строительство своего собственного 120-ти километрового трубопровода жидких углеводородов. Трубопровод проложен от месторождения до железнодорожного погрузочного терминала Компании Zhaikmunai в г. Уральск. Максимальная годовая пропускная способность трубопровода составляет более трех млн. тонн [2].
В течение 2017 года Компания Zhaikmunai завершила строительство трубопровода вторичной сырой нефти, для обеспечения экспортных продаж через международный экспортный трубопровод Атырау-Самара, оператором которого является КазТрансОйл. Трубопровод КТО значительно сократил расходы Zhaikmunai на транспортировку сырой нефти на больше чем 50 %, и улучшил возможность Компании Zhaikmunai управлять получением наилучшей цены продажи для сырой нефти через промышленный цикл [2].
Промышленная безопасность современного предприятия нефтегазовой отрасли определяется эксплуатационной надежностью трубопроводной системы, являющуюся опасным производственным объектом.
К факторам, приводящим к аварийным ситуациям и отказам трубопроводов, относятся увеличение количества повреждений в металле труб, при длительной эксплуатации технологических трубопроводов и утончение стенок труб.
В настоящее время эксплуатация магистральных трубопроводов отличается частыми изменениями объемов перекачки нефти по определенным направлениям. Это объясняется как развитием экономики в целом, так и непостоянством современной политической ситуации в мире. К примеру, добыча нефти к 2016 году достигла рекордных значений для постсоветского времени. Так, за 2015 год было добыто 534 млн т, а за 2016–548,6 млн т, что на 2,9 % больше [3].
Быстрые изменения политической ситуации на международном нефтяном рынке приводят к действиям, направленным на повышение объемов перекачки по определенным направлениям, наступает необходимость увеличения пропускной способности нефтепровода в сжатые временные рамки. Однако, учитывая непостоянство современной мировой обстановки, продолжительность перекачки повышенных объемов нефти по отдельным трубопроводам может быть небольшой, что вызывает сложности при применении дополнительных капитальных вложений на реализацию методов повышения пропускной способности нефтепроводов, таких как сооружение лупингов, строительство дополнительных промежуточных перекачивающих станций.
В связи с увеличением пропускной способности нефтепровода за единицу времени, возникают сложности в эксплуатации транспортной системы нефти. Но, пропускная способность магистрального нефтепровода может изменяться независимо от увеличения производительности нефтепровода, в частности, от изменений вязкости нефти, которые могут быть связаны с изменениями в ее составе или с колебаниями внешних температур. Изменение вязкости, например, в направлении увеличения, приводит к увеличению нагрузки на насосных станциях, поскольку для перекачки вязкой нефти требуется большее давление. Однако маневрирование мощности насосных станций имеет свои ограничения.
Для решения проблемы увеличения пропускной способности магистрального нефтепровода возможно применение определенных мероприятий (рисунок 1).
На рисунке 2 приведена зависимость общих экономических затрат для рассмотренных выше методов в зависимости от продолжительности работы трубопровода с повышенной пропускной способностью.
Рис. 1. Классификация методов перекачки маловязкой нефти
Рис. 2. Зависимость стоимости работ на реализацию методов в зависимости от продолжительности повышения пропускной способности
При эксплуатации мaгиcтрaльных трубoпрoвoдoв рeшaeтcя зaдaчa пo oпрeдeлeнию эффeктивнocти прoтивoтурбулeнтнoй приcaдки в зaвиcимocти oт ee кoнцeнтрaции. В кaчecтвe прoтивoтурбулeнтнoй приcaдки для чинаревской нeфти мoжнo примeнить cуcпeнзиoнную приcaдку «M-FLOWTREAT» (ПТП) [4], рaзрaбoтaнную в лaбoрaтoрии «Прoтивoтурбулeнтныe приcaдки» Нaучнo-инжинирингoвoгo цeнтрa Группы кoмпaнии «Миррикo».
Знaчeния эффeктивнocти приcaдки «M-FLOWTREAT”, пoлучeнныe при ee иcпoльзoвaнии при пeрeкaчкe нeфти подобной реалогическим свойствам чинаревской нефти представлена на рисунке 3.
Риc. 3. Зaвиcимocть cнижeния coпрoтивлeния пoтoкa маловязкой нефти oт кoнцeнтрaции приcaдки «М-FLOWTREAT»
Литература:
- Черникин В. А. О совершенствовании методов определения эффективности применения противотурбулентных присадок на магистральных нефтепродуктопроводах / В. А. Черникин, Н. С. Челинцев // Наука и технологии трубопроводного транспорта нефти и нефтепродуктов. 2011. № 1. С. 58–61.
- Годовой отчет Zhaikmunai LLP (ТОО Жаикмунай) за 2017 г. Астана, 2018
- Результаты применения противотурбулентной присадки «M-FLОWTREАT» при трубопроводном транспорте газового конденсата / А. Г. Егоров, К. А. Лосев, Ю. В. Сулейманова и др. //Транспорт и хранение нефтепродуктов и углеводородного сырья. — 2013. — № 1. — с. 34–35
- Муратова В. И. Оценка влияния противотурбулентных присадок на гидравлическую эффективность нефтепродуктопроводов: автореф. дисс. — Уфа, 2014. — 23 с.
