Стендовые исследования выноса газовых скоплений из трубопроводов потоком перекачиваемой жидкости

UDK: 622.692.4

DOI: 10.24887/0028-2448-2026-2-95-102

Ключевые слова: магистральные трубопроводы, газовые скопления, вынос газовых скоплений потоком перекачиваемой жидкости, экспериментальный стенд, погрешность прогнозирования выносной скорости

Авт.: А.А. Коршак, д.т.н. (ООО «НИИ Транснефть»); М.И. Валиев, к.т.н. (ООО «НИИ Транснефть»); М.З. Ямилев, к.т.н. (ООО «НИИ Транснефть»); А.С. Коршак (Уфимский гос. нефтяной технический университет )

Эксплуатация нефтепроводов сопряжена с образованием скоплений газа в повышенных точках профиля. Основная причина их появления - возникновение временных перевальных точек. Рациональным способом устранения газовых скоплений является их удаление потоком перекачиваемой жидкости, поскольку для этого не требуется введение во внутреннюю полость трубопровода дополнительного оборудования или химических реагентов. Для планирования подобных мероприятий необходимо располагать адекватными зависимостями, описывающими условия выноса газовых скоплений потоком перекачиваемой жидкости. В статье приведен критический обзор ранее выполненных исследований по определению условий полного выноса газовых скоплений. Показано, что часть из них является чисто теоретическими и экспериментально не подтверждена. Другая часть представляет собой обобщение результатов экспериментов на трубках малого диаметра, в которых проявляются капиллярные эффекты. Кроме того, в качестве модельной жидкости часто использовали воду, которая существенно отличается от нефти и нефтепродуктов. Наконец, в ряде работ изучались условия не выноса газовых скоплений, а их равновесия под воздействием потока перекачиваемой жидкости. В данной статье рассмотрен уникальный стенд, позволяющий изучать поведение газовых скоплений в трубопроводе с изменяемым профилем и включающий секции труб DN100. Приведены результаты экспериментального изучения механизма выноса газовых скоплений из наклонного нисходящего трубопровода. Выявлено влияние поверхностного натяжения на выносную скорость потока. Показано, что ранее полученные формулы для прогнозирования скорости потока, обеспечивающей единовременный вынос газовых скоплений, имеют значительную погрешность.

Список литературы

1. Чарный И.А. Влияние рельефа местности и неподвижных включений жидкости или газа на пропускную способность трубопровода // Нефтяное хозяйство. – 1965. – № 6. – С. 51–55. – EDN: YXPBLN

2. Лурье М.В. Удаление скоплений воды из трубопровода потоком перекачиваемой нефти // Наука и технологии трубопроводного транспорта нефти и нефтепродуктов. – 2017. – № 1 (28). – С. 62–68. – EDN: YFSZLL

3. Условия удаления газовых (воздушных) скоплений из трубопроводов / А.К. Галлямов, Г.Е. Коробков, Н.Ф. Султанов, А.С. Фазлетдинов // Транспорт и хранение нефти и нефтепродуктов. – 1972. – № 9. – С. 10–12.

4. Галлямов А.К., Байков И.Р., Гейер Б.В. Оценка эффективной скорости выноса водных и газовых скоплений из трубопроводов // Нефтяная промышленность. – 1990. – № 9. – С. 34–36.

5. Нечваль А.М. Динамика образования газовых скоплений в трубопроводах и их удаление потоком перекачиваемой жидкости: дис. … канд. техн. наук. Уфа, 1991. – 156 с.

6. Кутуков С.Е. Разработка методов функциональной диагностики технологических режимов эксплуатации магистральных нефтепроводов: дис. … д-ра техн. наук. – Уфа, 2003. – 365 с. – EDN: NMSFAL

7. Коршак А.А. Разработка технологии перекачки газонасыщенных нефтей: дис. … докт. техн. наук. – М., 1991. – 510 с. – EDN: MKIHIY

8. Лурье М.В., Дидковская А.С., Арбузов Н.С. Расчет заполнения жидкостью участка рельефного нефтепровода // Наука и технологии трубопроводного транспорта нефти и нефтепродуктов. – 2013. – № 4(12). – С. 30–33. – EDN: RSLPDP

9. Галлямов А.К., Коробков Г.Е., Султанов Н.Ф. О скорости выноса газовых скоплений // Транспорт и хранение нефтепродуктов и углеводородного

сырья. – 1971. – № 6. – С. 9–10.

10. Study on the Motion Characteristics of Residual Air Mass in Pipelines in Water Transfer Project / Huang Haocheng, Jiang Jin, Chen Qi [et al.] // MATEC Web of Conferences. – 2018. – V. 246. – P. 01113. – https://doi.org/10.1051/matecconf/201824601113ISWSO2018

11. Air Problems in Pipelines – а Design Manual / М. Escarameia, R. Burrows, М. Little, S. Murray. – HR Wallingford Ltd., 2005. – 90 p.

12. Wu-yi Wan, Chen-yu Li, Yun-qi Yu. Investigation on critical equilibrium of trapped air pocket in water supply pipeline system // Journal of Zhejiang University-SCIENCE A. - 2017. - Vol. 18. - P. 167-178.

13. May D., Allen J., Nelson D. Hydraulic Investigation of Air in Small Diameter Pipes // International Journal of Hydraulic Engineering. – 2018. – №7. – Р. 51–57. – https://doi.org/10.5923/j.ijhe.20180703.02

14. Bucur D.M., Isbasoiu E.C. Airpockets in pipeline systems // UPB Scientific Bulletin, Ser.D: Mechanical Engineering. – 2008. – V. 70. – № 4. – P. 35–44.

15. Casey T.J. Air in water and wastewater pipes. – Dublin: Aquavarra Research Ltd., 2021. – 7 р. – https://www.aquavarra.ie/TNAirPD3.pdf

16. Коробков Г.Е., Галлямов А.К., Дизенко Е.И. Анализ работы трубопровода на участке с резко пересеченным профилем местности / В сб. Проектирование, строительство и эксплуатация магистральных газонефтепроводов и нефтебаз // Труды Уфимского нефтяного института. – 1972. – Вып. 4. – С. 93–95.

17. Коршак А.А., Пшенин В.В. Моделирование выноса водных скоплений из нефтепроводов методами вычислительной гидродинамики // Нефтяное хозяйство. – 2023. – № 10. – С. 117–122. – https://doi.org/10.24887/0028-2448-2023-10-117-122. – EDN: MOCVNR

18. Гигиберия Г.Я. Исследование динамики воздушных включений в напорных водоводах гидротехнических сооружений: дис. ... канд. техн. наук. – Тбилиси, 1955. – 151 с.

19. Дикаревский В.С. Исследование условий удаления воздушных скоплений из напорных водоводов текущей жидкостью и расстановка приборов для выпуска воздуха на трубопроводах: дис. ... канд. техн. наук. – Л., 1956. – 214 с.

20. Касперович В.К., Черникин В.И. Экспериментальные исследования удаления воздуха из нефтепродуктопроводов // Транспорт и хранение нефти и нефтепродуктов. – 1965. – № 1. – С. 7–10.

21. Галлямов А.К. Исследования по повышению эффективности эксплуатации нефтегазопроводов: дис. ... д-ра техн. наук. – Уфа, 1973. – 288 с.