способ транспортировки нефти по трубопроводу путем реверсивной перекачки

Формула изобретения

1. Способ транспортировки нефти на участке трубопровода между нефтеперекачивающими станциями, включающий последовательную перекачку нефти сначала в прямом, а затем в обратном направлении при подогреве нефти на нефтеперекачивающих станциях, при этом в прямом направлении нефть перекачивают в объеме (V₀+V), а в обратном направлении - в объеме V, где V₀ - объем нефти, который необходимо транспортировать в прямом направлении, V - возвратный объем нефти, необходимый для прогрева участка нефтепровода и составляющий от 1/2 до 2/3 объема участка трубопровода.

2. Способ по п.1, в котором транспортированный объем V₀ и возвратный объем V нефти размещают в резервуарных парках соответствующих нефтеперекачивающих станций.

3. Способ по п.1, в котором нефть на нефтеперекачивающих станциях подогревают до температуры от 30°С до 55°С.

4. Способ по п.1, в котором в прямом и обратном направлении нефть перекачивают с производительностью, выбираемой из условий поддержания требуемой температуры перекачиваемой нефти с учетом теплообмена с окружающей средой.

5. Способ по п.1, в котором в прямом и обратном направлении нефть перекачивают с одинаковой производительностью, при этом время перекачки в прямом направлении больше, чем в обратном.

6. Способ по п.1, в котором в прямом и обратном направлении нефть перекачивают в течение одинакового времени при производительности перекачки в прямом направлении большей, чем в обратном.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к нефтяной промышленности, а именно к способам транспортировки нефти, в т.ч. высокопарафинистой, в условиях низких температур, и может быть использовано для предотвращения замерзания нефти в нефтепроводе большого диаметра при ее перекачке с низкой производительностью (до выхода нефтепровода на проектную мощность).

При проектировании «горячего» нефтепровода необходимо обеспечить его бесперебойную работу в различном диапазоне производительностей перекачки (от минимального до максимального) по этапам (годам) развития. Диаметр нефтепровода определяют из условия обеспечения максимальной производительности и возможностей насосного оборудования на нефтеперекачивающих станциях. При минимальной производительности на начальных этапах развития трубопровода скорость течения нефти является низкой, что определяет интенсивное падение температуры по длине нефтепровода вплоть до температуры окружающей среды.

При перекачке нефтей с температурой застывания выше температуры окружающей среды необходимо обеспечить тепловой режим перекачки, при котором температура нефти в трубопроводе не должна опускаться ниже температуры застывания даже после остановки нефтепровода (в течение регламентного времени остановки). Поэтому для безопасной работы трубопровода, например, в условиях Крайнего Севера или при надземной прокладке трубопровода необходимо применять технологии перекачки, исключающие застывание нефти в трубопроводе.

Для решения данной задачи обычно устанавливают путевые пункты подогрева трубопровода. Однако при низких производительностях перекачки необходимо устанавливать большое количество таких пунктов (через каждые 5-10 километров), что экономически нецелесообразно в условиях временной работы нефтепровода с низкой производительностью, до выхода на максимальный проектный режим работы.

Кроме того, возможно также применение систем путевого электроподогрева трубопровода (см., например, патент Китая CN 2280205). Однако данная технология также является экономически не выгодной в условиях значительной протяженности нефтепровода.

Наиболее близким аналогом заявленного изобретения по совокупности признаков является способ челночного прогрева трубопровода на участке между двумя нефтеперекачивающими станциями, снабженными пунктами подогрева (см. А.А.Коршак и др. Проектирование и эксплуатация газонефтепроводов. - Спб.: Недра, 2008, с.355-358). Согласно способу греющую жидкость (в частности, нефть) закачивают сначала в прямом, а затем в обратном направлении. Данный способ может быть использован для подогрева участка нефтепровода при предварительной его наладке перед пуском, однако он не подходит для транспортировки нефти.

Задачей заявленного изобретения является создание способа транспортировки нефти при низких производительностях ее перекачки.

Технический результат заявленного изобретения заключается в обеспечении требуемого температурного режима транспортировки нефти при одновременном повышении экономичности транспортировки в условиях низкой производительности.

Указанный технический результат достигается за счет того, что способ транспортировки нефти на участке трубопровода между нефтеперекачивающими станциями включает последовательную перекачку нефти сначала в прямом, а затем в обратном направлении при подогреве нефти на нефтеперекачивающих станциях, при этом в прямом направлении нефть перекачивают в объеме (V₀ +V), а в обратном направлении - в объеме V, где V₀ - объем нефти, который необходимо транспортировать в прямом направлении, V - возвратный объем нефти, необходимый для прогрева участка нефтепровода и составляющий от 1/2 до 2/3 объема участка трубопровода.

Кроме того, указанный технический результат достигается за счет того, что

- транспортированный объем V₀ и возвратный объем V нефти размещают в резервуарных парках соответствующих нефтеперекачивающих станций;

- температура подогрева нефти на нефтеперекачивающих станциях составляет от 30°С до 55°С;

- производительность перекачки нефти в прямом и обратном направлениях выбирают из условий поддержания требуемой температуры перекачиваемой нефти с учетом теплообмена с окружающей средой;

- в прямом и обратном направлении нефть перекачивают с одинаковой производительностью, при этом время перекачки в прямом направлении больше, чем в обратном;

- время перекачки нефти в прямом и обратном направлении одинаково, при этом производительность перекачки в прямом направлении больше, чем в обратном.

Заявленный способ реверсивной (челночной) перекачки нефти, основанный на поочередном изменении направления перекачки, позволяет с одной стороны обеспечить требуемую температуру нефти в трубопроводе при низких производительностях перекачки, а с другой стороны снизить расходы на подогрев нефти, а также сократить требуемые объемы резервуарных парков, необходимые для создания объемов для вытеснения нефти в прямом и обратном направлениях.

При этом авторами изобретения было установлено, что реверсивная перекачка нефти объемом менее 1/2 от объема участка трубопровода не будет обеспечивать требуемой температуры перекачиваемой нефти, а при перекачке объема более 3/4 от объема участка трубопровода резко увеличатся расходы на транспортировку нефти, связанные с увеличением объемов перекачки и объемов резервуарных парков для размещения нефти.

Сущность заявленного способа поясняется фиг.1.

Транспортировку нефти осуществляют между двумя нефтеперекачивающими станциями (НПС) 1 и 2, снабженными, соответственно, пунктами подогрева нефти 3 и 4 и резервуарными парками 5 и 6.

Транспортируемая нефть подогревается соответственно в пунктах подогрева 3 и 4, расположенных на НПС 1 и 2. Температура подогрева нефти в зависимости от условий транспортировки определяется теплогидравлическим расчетом и может составлять от 30°С до 55°С.

На первом этапе (фиг.1,а) нефть перекачивают в прямом направлении (от НПС 1 к НПС 2) в объеме, складывающимся из объема V₀, который необходимо транспортировать в НПС 2, и возвратного объема V для прогрева нефтепровода (объем перекачиваемой нефти в прямом направлении=V+V ₀). Объем V составляет от 1/2 до 2/3 объема трубопровода на участке между НПС. Транспортированный объем нефти V₀ размещают в резервуарном парке 6 НПС 2 откуда он может быть перекачен к следующей по ходу движения НПС.

На втором этапе (фиг.1,б) возвратный объем V нефти перекачивают обратно к НПС 1, тем самым обеспечивая прогрев трубопровода. При этом возвратный объем V размещают в резервуарном парке 5 НПС 1 для следующего цикла.

Указанный процесс повторяется циклически, обеспечивая тем самым транспортировку нефти от НПС 1 к НПС 2 в объеме V₀ за каждый цикл, при прогреве трубопровода.

Производительность перекачки нефти в прямом и обратном направлениях выбирают из условий поддержания требуемой температуры перекачиваемой нефти с учетом теплообмена с окружающей средой.

При этом для перемещения требуемого объема нефти используют два варианта режимов перекачки:

1) В прямом и обратном направлении нефть перекачивают с одинаковой производительностью, при этом время перекачки в прямом направлении устанавливают большим, чем в обратном.

2) Время перекачки нефти в прямом и обратном направлении выбирают одинаковым, при этом производительность перекачки в прямом направлении устанавливают больше, чем в обратном.

Таким образом, применение заявленного способа транспортировки нефти на начальных этапах развития нефтепровода позволяет избежать дополнительных затрат на подогрев нефти традиционными способами, что значительно удешевляет строительство и эксплуатацию «горячего» нефтепровода.