способ транспортирования вязких продуктов и устройство для его осуществления
Классы МПК: | F17D1/20 устройства или приспособления для изменения динамических характеристик систем, например для поглощения пульсаций, возникающих при открывании и закрывании клапанов F17D1/16 облегчение перемещения жидкостей или воздействие на перемещение вязких продуктов изменением их вязкости |
Автор(ы): | Эйгенсон Сергей Александрович, Эйгенсон Александр Сергеевич, Фридланд Владимир Яковлевич, Эйгенсон Полина Ханаановна |
Патентообладатель(и): | Эйгенсон Сергей Александрович, Эйгенсон Александр Сергеевич, Фридланд Владимир Яковлевич, Эйгенсон Полина Ханаановна |
Приоритеты: |
подача заявки:
1997-03-19 публикация патента:
10.09.1998 |
Способ и устройство относятся к трубопроводному транспорту в нефтедобыче и нефтепереработке, а точнее к транспортированию вязких продуктов и может быть использовано для повышения пропускной способности. Сущность изобретения заключается в том, что при транспортировании вязких продуктов совместно с газом после длительной остановки его возобновляют путем разделения объема вязкого продукта по длине трубопровода на отдельные участки расчетной длины газовыми пробками расчетного объема, причем газовые пробки между участками создают за счет гравитационного разделения вязкого продукта и газа, а трубопровод для транспортирования вязких продуктов содержит ловушки для газа в виде байпасов или глухих сообщающихся с трубопроводом камер произвольной формы и объем указанных ловушек для газа определяется поверхностью образующей участка трубопровода. Как вариант ловушки для газа может представлять собой участок трубопровода, выполненный в виде П-,Л- или дугообразного компенсатора, ориентированного преимущественно в вертикальной плоскости, и объем такой ловушки определяется по нижней образующей участка трубопровода. 2 с. и 2 з.п.ф-лы, 2 ил.
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3
Формула изобретения
1. Способ транспортирования вязких продуктов, например, высокозастывающих и/или высоковязких нефтей, включающий совместную подачу в трубопровод вязкого продукта и газа, транспортирование образующейся при этом смеси или раствора и возобновление транспортирования после остановки путем разделения вязкого продукта по длине трубопровода на отдельные участки газовыми пробками и создания разности давлений на входе и выходе трубопровода, отличающийся тем, что разделяют вязкий продукт на отдельные участки длиной![способ транспортирования вязких продуктов и устройство для его осуществления, патент № 2118746](/images/patents/353/2118746/2118746-4t.gif)
где i - номер каждого участка от 1 до n;
Li - длина каждого участка;
![способ транспортирования вязких продуктов и устройство для его осуществления, патент № 2118746](/images/patents/353/2118019/916.gif)
![способ транспортирования вязких продуктов и устройство для его осуществления, патент № 2118746](/images/patents/353/2118047/964.gif)
![способ транспортирования вязких продуктов и устройство для его осуществления, патент № 2118746](/images/patents/353/2118047/964.gif)
Di - диаметр трубопровода на соответствующем участке,
и газовые пробки создают за счет гравитационного разделения вязкого продукта и газа. 2. Трубопровод для транспортирования вязких продуктов по способу п.1, включающий собственно трубопровод с полостями, заполненными газом, отличающийся тем, что указанные полости-ловушки для газа выполнены в виде байпасов или глухих камер, сообщающихся с трубопроводом и размещенных в точках разделения вязкого продукта на отдельные участки, и объем ловушек для газа определяется соотношением
![способ транспортирования вязких продуктов и устройство для его осуществления, патент № 2118746](/images/patents/353/2118746/2118746-5t.gif)
где V - объем ловушки;
L - длина предшествующего участка вязкого продукта после предыдущей ловушки;
Iкp - критическая величина сдвига вязкого продукта, при которой предельное напряжение сдвига снижается от статического до предельного динамического;
![способ транспортирования вязких продуктов и устройство для его осуществления, патент № 2118746](/images/patents/353/2118047/964.gif)
![способ транспортирования вязких продуктов и устройство для его осуществления, патент № 2118746](/images/patents/353/2118047/964.gif)
D - диаметр трубопровода;
Pст - установившееся в трубопроводе давление после остановки транспортирования до нового пуска,
или в виде П-,
![способ транспортирования вязких продуктов и устройство для его осуществления, патент № 2118746](/images/patents/353/2118746/2118746-6t.gif)
![способ транспортирования вязких продуктов и устройство для его осуществления, патент № 2118746](/images/patents/353/2118746/2118746-7t.gif)
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к трубопроводному транспорту, а точнее, к транспортированию вязких продуктов, например нефти и продуктов ее переработки, и может быть использовано для снижения пускового давления и аварийности на трубопроводе. Известен способ транспортирования нефти по трубопроводу, включающий подачу в него газа, воздуха или пара под давлением, тем самым создается в верхней части трубопровода спутный поток. При остановке нефтеподачи сохраняют свободное пространство нефтепровода, в котором затем перед повторным пуском разогревают газ и соответственно загустевшую нефть [1]. Недостатком указанного способа является высокий расход тепла, работоспособность технического решения реализуется только на идеально горизонтальном трубопроводе. Известен также способ транспортирования нефтей, содержащих нерастворимые при температуре транспорта парафины, включающий растворение в нефти газа под давлением и прокачку раствора по трубопроводу. При этом в результате снижения давления по трассе из нефти выделяются пузырьки газа, которые предупреждают образование в нефти прочных парафиновых структур [2]. Недостатком этого способа является неизбежность образования парафиновых пробок после остановки трубопровода, стабилизации давления и охлаждения нефти. Известна также трубопроводная система для транспортировки высоковязких структурообразующих нефтей, включающая магистральный трубопровод, перекачивающие насосные станции, импульсные генераторы давления и расположенные по трассе трубопровода устройства, аккумулирующие давление импульсных генераторов, выполненные в виде герметичных емкостей со сжатым газом, связанных с полостью трубопровода через запорную арматуру [3]. Для возобновления течения нефти сочетают воздействия на застывшую нефть импульсного генератора и поочередное открытие арматуры на емкостях-аккумуляторах, начиная с первой от насосной станции. Недостатком указанного способа является сложность управления арматурой, особенно находящейся в удаленных точках трассы. Наиболее близким к заявляемому объекту по своей технической сущности и достигаемому техническому результату является способ восстановления течения нефти в трубопроводе, при котором пробку из охлажденной гелеобразной нефти, препятствующую прокачке жидкой нефти, разделяют на отдельные сегменты по длине трубопровода закачиванием газа или жидкости через отверстия в трубе, выполненные по предполагаемой длине пробки. При этом снижается давление повторного пуска нефтепровода [4]. Недостатком указанного способа является сложность как определения локализации пробки, так и инжекции в трубопровод, особенно на отдаленных участках. Целью изобретения является снижение давления пуска после остановки и повышение надежности транспортирования. Поставленная цель достигается тем, что при транспортировании вязких продуктов, например высоковязких или высокозастывающих нефтей, включающем совместную подачу в трубопровод вязкого продукта и газа, транспортирование образующейся при этом смеси или раствора и возобновление его после плановой или аварийной остановки путем разделения объема вязкого продукта по длине трубопровода на отдельные участки газовыми пробками и создания разности давлений на входе и выходе трубопровода, разделяют вязкий продукт на отдельные участки длиной![способ транспортирования вязких продуктов и устройство для его осуществления, патент № 2118746](/images/patents/353/2118746/2118746-2t.gif)
где
i - номер каждого участка от 1 до n; Li - длина каждого участка;
![способ транспортирования вязких продуктов и устройство для его осуществления, патент № 2118746](/images/patents/353/2118019/916.gif)
![способ транспортирования вязких продуктов и устройство для его осуществления, патент № 2118746](/images/patents/353/2118047/964.gif)
![способ транспортирования вязких продуктов и устройство для его осуществления, патент № 2118746](/images/patents/353/2118047/964.gif)
D1 - диаметр трубопровода на соответствующем участке
и газовые пробки между участками создают за счет гравитационного разделения вязкого продукта и газа, а трубопровод для транспортирования вязких продуктов дополнительно содержит ловушки для газов в виде байпасов или глухих камер, сообщающихся с трубопроводом и размещенных в точках разделения вязкого продукта на отдельные участки, и объем ловушек для газа определяется соотношением
![способ транспортирования вязких продуктов и устройство для его осуществления, патент № 2118746](/images/patents/353/2118746/2118746-3t.gif)
где
V - объем ловушки;
L - длина предшествующего участка вязкого продукта после предыдущей ловушки;
lкр - критическая величина сдвига вязкого продукта, при которой предельное напряжение сдвига снижается от статического до предельного динамического;
![способ транспортирования вязких продуктов и устройство для его осуществления, патент № 2118746](/images/patents/353/2118047/964.gif)
![способ транспортирования вязких продуктов и устройство для его осуществления, патент № 2118746](/images/patents/353/2118047/964.gif)
D - диаметр трубопровода;
Fст - установившееся в трубопроводе давление после остановки транспортирования до нового пуска,
причем объем ловушек для газа в виде байпасов или глухих сообщающихся с трубопроводом камер определяется как объем, ограниченный снизу горизонтальной плоскостью, проходящей через верхнюю точку верхней образующей основного трубопровода на данном участке, а объем ловушек для газа, представляющих собой участок трубопровода, выполненные в виде П-, Л- или дугообразных компенсаторов, ориентированных преимущественно в вертикальной плоскости, определяется как объем, ограниченный снизу горизонтальной плоскостью, проходящей через верхнюю точку нижней образующей трубопровода на данном участке. Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявляемого изобретения, позволил установить, что заявителем не установлен аналог, характеризующийся признаками, идентичными всем существенным признакам заявляемого изобретения, а определение из перечня выявленных аналогов прототипа, как наиболее близкого по совокупности признаков аналога, позволил выявить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков в заявляемом объекте, изложенных в формуле изобретения. Следовательно, заявляемое изобретение соответствует требованию "новизна" по действующему законодательству. Для проверки соответствия заявляемого изобретения требованиям изобретательского уровня заявитель провел дополнительный поиск известных решений с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипа заявляемого изобретения. Результаты поиска показывают, что заявляемое изобретение не следует для специалиста явным образом из известного уровня техники, определенного заявителем; не выявлено влияния предусматриваемых существенными признаками заявляемого изобретения преобразователей на достижение технического результата. Известно, что многие высоковязкие вещества (суспензии, эмульсии, растворы и др.), включая некоторые нефти и нефтепродукты, имеют тиксотропные свойства при обычных температурах или приобретают их при изменении температуры, причем наиболее заметны тиксотропные свойства у нефтей с высоких содержанием парафинов и/или асфальто-смолистых веществ [5]. Например, при охлаждении парафинистых нефтей происходит выпадение кристаллов парафинов, образующих пространственную структуру, которая изменяет реологические свойства нефти. Нефть становится неньютоновской реологической системой, имеющей начальное сопротивление сдвигу при нулевой скорости сдвига. Одновременно нефть получает тиксотропные свойства. При движении такой нефти в пристеночном слое пространственная структура, образованная кристаллами парафинов разрушается, оставаясь, в основном, неразрушенной в ядре потока. Важнейшим количественным параметром тиксотропных свойств при этом является различие предельного динамического напряжения сдвига
![способ транспортирования вязких продуктов и устройство для его осуществления, патент № 2118746](/images/patents/353/2118047/964.gif)
![способ транспортирования вязких продуктов и устройство для его осуществления, патент № 2118746](/images/patents/353/2118047/964.gif)
![способ транспортирования вязких продуктов и устройство для его осуществления, патент № 2118746](/images/patents/353/2118047/964.gif)
![способ транспортирования вязких продуктов и устройство для его осуществления, патент № 2118746](/images/patents/353/2118047/964.gif)
![способ транспортирования вязких продуктов и устройство для его осуществления, патент № 2118746](/images/patents/353/2118007/183.gif)
![способ транспортирования вязких продуктов и устройство для его осуществления, патент № 2118746](/images/patents/353/2118007/8776.gif)
Класс F17D1/20 устройства или приспособления для изменения динамических характеристик систем, например для поглощения пульсаций, возникающих при открывании и закрывании клапанов
Класс F17D1/16 облегчение перемещения жидкостей или воздействие на перемещение вязких продуктов изменением их вязкости