Диссертация (1172964), страница 2

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 2)

Эти методы обобщены на случай неизотермической перекачки. Усовершенствованы существующие и созданы новые методытермогидравлического расчета режимов работы технологических участков, преждевсего итерационные численные методы, обладающие высоким быстродействием ипозволяющие осуществлять оперативные производственные расчеты.В диссертации также усовершенствованы и обобщены методы расчета нестационарных течений слабо сжимаемой жидкости в трубопроводах, в частности, такие методы, которые допускают разрыв столба транспортируемой жидкости и формирование в трубопроводе парогазовых полостей (самотечных участков с неполным заполнением сечения жидкостью). Сделанные обобщения позволили выявитьновые, ранее неизвестные эффекты, имеющие важное практическое значение дляэксплуатации трубопроводов, транспортирующих углеводородные жидкости.6Актуальность темы исследований обусловлена тем, что системы магистрального трубопроводного транспорта жидких углеводородов демонстрируютвсестороннее развитие: проектируются и вводятся в эксплуатацию новые магистральные нефтепроводы и технологические объекты; реконструируются действующие трубопроводные системы, устанавливаетсяновое оборудование, направленное на значительное повышение пропускной способности систем при одновременном снижении энергетических, ресурсных, стоимостных эксплуатационных затрат; используются новые технологии повышения эффективности, надежностиэксплуатации объектов транспорта; все большее значение приобретает решение режимно-технологических задач (на основе математических моделей и методов гидравлических расчетов), адекватно отражающих и достаточно полно учитывающих различные более сложныетехнологические процессы перекачки, обусловленные возрастанием многообразияи влияния различных эксплуатационных технологий, внешних и внутренних факторов и условий.Степень разработанности темыНе существует обобщенной теории, позволяющей рассчитывать комплекс гидродинамических процессов в сложных технологических участках магистральныхнефтепроводов.

Существуют лишь отдельные методы и приемы расчета, часто использующие существенные допущения и упрощения. Причем в большинстве случаев расчет трубопровода осуществляется не как единого целого взаимосвязанногообъекта, а по отдельным участкам, что приводит к неправильным проектным решениям.Цель выполненных исследований состоит в теоретическом и прикладномобобщении математических моделей и методов расчета гидродинамических про-7цессов в магистральных трубопроводах, отвечающих современному уровню теоретических знаний в области гидромеханики и гидравлики, ориентированных на использование новых, более эффективных численных алгоритмов и вычислительныхсредств, позволяющих успешно решать народно-хозяйственные проблемы повышения эффективности, ресурсосбережения, надежности и безопасности трубопроводного транспорта жидких углеводородов.Задачи исследования: подвергнуть критическому анализу и пересмотру существующей теории иметодов гидродинамического расчета установившихся и неустановившихся течений жидких углеводородов по трубопроводам, выявить основные направления авторских исследований; разработать достаточно универсальные и эффективные методы термогидравлического расчета установившихся режимов работы технологических участковмагистральных трубопроводов со сложным пересеченным профилем, с произвольным числом нефтеперекачивающих станций, с учетом гидравлических характеристик комплекса насосно-силового и регулирующего оборудования, с наличием наотдельных перегонах трубопровода лупингов и отводов, а также с учетом возможности наличия в трубопроводе одной или нескольких парогазовых полостей; разработать теорию и предложить новые методы расчета «многопродуктовых» магистральных трубопроводов, позволяющие прогнозировать режимы работы таких трубопроводов, в том числе отслеживать изменения фракционного состава транспортируемых продуктов, происходящие в результате перемешивания вусловиях турбулентного режима транспортировки при наличии путевых подкачекпродуктов иного состава; обобщить теорию и метод гидродинамического расчета неустановившихсятечений в магистральных трубопроводах с учетом возможности разрыва(ов)сплошности потока жидкости, образования и последующей деформации парогазовых полостей (самотечных участков); на основе обобщенной теории переходных процессов подвергнуть ревизии8существующую методику расчета аварийных ситуаций, связанных с разгерметизацией трубопроводов и дать рекомендации практического свойства; внедрить полученные результаты в руководящие отраслевые документы; построить свободную от имевшихся ошибок теорию процессов пуска иостановок нефтеперекачивающих станций, а также разработать соответствующиеалгоритмы расчета; рассмотреть особенности переходных процессов в магистральных нефтепроводах, вызванных пуском и остановкой нефтеперекачивающих станций; внедрить полученные научные результаты в учебный процесс подготовкиспециалистов трубопроводного транспорта в нефтегазовых университетах; создатьна базе новых научных разработок компьютерный практикум из серии компьютерных программ, предназначенных для обучения специалистов в области трубопроводного транспорта углеводородных жидкостей; включить научные результаты вучебники и учебные пособия для студентов нефтегазовых университетов.Научная новизна работы выполненных исследований состоит, главным образом, в разработке новых, более полных, точных и эффективных методов расчетарежимов работы технологических участков магистральных трубопроводов, предназначенных для транспортировки жидких углеводородов.

Предложена новая (итерационная) концепция решения базовых задач теории и расчета гидродинамических режимов работы технологических участков магистральных трубопроводов,рассматриваемых в виде единой гидравлически связанной системы элементов. Вчастности, разработан новый, эффективный и универсальный алгоритм термогидравлического расчета установившегося режима работы магистральных нефтепроводовсложной конфигурации с промежуточными нефтеперекачивающими станциями ивозможностью возникновения парогазовых полостей; впервые разработан новый универсальный алгоритм для расчета смесеобразования в многопродуктовых магистральных трубопроводах, учитывающий возможность путевых подкачек продукта;9 существенно усовершенствован алгоритм расчета переходных процессов вмагистральных трубопроводах для перекачки углеводородных жидкостей с возможностью образования и исчезновения парогазовых полостей; разработана новая математическая модель для расчета процессов пуска иостановки центробежных агрегатов на нефтеперекачивающей станции с учетомвлияния внешнего переходного процесса; впервые выполнено полноценное решение задачи об аварийном истечениижидкости через отверстие в трубопроводе на основе развитой в диссертации обобщенной теории переходных процессов, обнаружены новые ранее неизвестные и неучитываемые особенности процесса истечения.Теоретическая и практическая значимость работы полученных результатов состоит в том, что совокупность выполненных автором исследований, разработанных методов, алгоритмов, вычислительных процедур гидродинамического моделирования, представляет собой значимое теоретическое и прикладное обобщение на область технологических процессов в магистральных трубопроводах для перекачки жидких углеводородов и может быть квалифицировано как новое научноедостижение.

Полученные автором результаты предназначены для непосредственного использования в расчетных компьютерных программно-вычислительныхкомплексах, используемых при решении задач в областях: эксплуатации трубопроводных систем; диспетчерского планирования, контроля и управления режимами МН; проектирования, реконструкции и развития трубопроводных систем; проведении дальнейших теоретических и прикладных исследований; реализации образовательного процесса подготовки специалистов в высшихучебных заведениях по направлению 21.03.01 «Нефтегазовое дело» (бакалавры),профиль 21.03.01.05 «Эксплуатация и обслуживание объектов транспорта и хранения нефти, газа и продуктов переработки», 21.04.01 (магистерская подготовка).Применение результатов диссертационной работы позволит разработать ме-10роприятия по повышению эффективности, надежности эксплуатации объектах магистральных трубопроводов и уменьшению риска возникновения аварийных ситуаций.Методология и методы исследованияОбъектами исследования являлись гидродинамические проблемы трубопроводного транспорта жидких углеводородов.

Изучались теория и методы расчетаустановившихся и переходных процессов при перекачке нефти, нефтепродуктов ижидких газопродуктов по магистральному трубопроводу. Теоретической, методологической и информационной основой выполненных научных исследований явились: научно-техническая литература в области трубопроводного транспортанефти и нефтепродуктов; государственные стандарты и нормативные документы, регламентирующие требования на проведение технологических расчетов объектов магистральныхнефтепроводов и нефтепродуктопроводов; материалы отечественных и международных научных конференций, симпозиумов и тематических научных семинаров.В качестве методов исследования использовались: математическое моделирование гидродинамических процессов; численные методы расчета решения дифференциальных уравнений (обыкновенных и с частными производными); разработка конструктивных компьютерных программ; численный эксперимент.На защиту выносятся: теоретические обобщения, составляющие методику термогидравлическогорасчета установившихся режимов работы магистральных трубопроводов для перекачки жидких углеводородов;11 теоретические обобщения, составляющие основу методики расчета квазиустановившихся режимов работы многопродуктовых магистральных трубопроводов, транспортирующих нефте- и жидкие газопродукты; новые теоретические разработки, составляющие основу методики расчетапереходных режимов работы магистральных трубопроводов для перекачки жидкихуглеводородов с возможным возникновением парогазовых полостей (самотечныхучастков); теоретические усовершенствования, положенные в основу методики расчета процессов пуска и остановки (выбега) нефтеперекачивающих станций, устраняющие существующие ошибки в описании этих процессов: новая более совершенная теория для расчета аварийного истечения жидкости из трубопровода при его повреждении, а также обнаруженные эффекты, ранеенеизвестные и не учитывающиеся в практике расследования и расчетов аварий.Степень достоверности и апробация результатовОсновные результаты работы обсуждались на научных семинарах кафедрыпроектирования и эксплуатации газонефтепроводов и кафедры нефтегазовой и подземной гидромеханики РГУ нефти и газа (НИУ) имени И.

М. Губкина.Достоверность разработок обусловлена минимизацией приближений и допущений и подтверждена сравнением в частных случаях с результатами расчета подругим существующим методикам и проверочными расчетами на реальных трубопроводных системах.Результаты работы внедрены в производственную практику и в учебный процесс посредством ряда компьютерных программ и следующих документов. Руководящий документ РД 153-39.4-060-00 «Методика расчета ущерба откриминальных врезок в нефтепродуктопроводы» [80]. Разработан автором в составе коллектива научно-исследовательской лаборатории нефтегазовой гидродинамики РГУ нефти и газа имени И. М.

Губкина. Внесен Акционерной компанией трубопроводного транспорта нефтепродуктов ОАО «АК «Транснефтепродукт». Согласован со Следственным комитетом Российской Федерации (письмо от 13.10.9912№ 17/3-7835, от 21.02.01 № 17/3-1520). Принят и введен в действие Приказом Министерства энергетики Российской Федерации от 06.06.01 № 167. Действует в системе ПАО «Транснефть» поныне. СО 06-16-АКТНП-003-2004 «Инструкция по транспортированию нефтепродуктов по магистральным нефтепродуктопроводам системы ОАО «АК «Транснефтепродукт» методом последовательной перекачки» [83].

Характеристики

Список файлов диссертации