Об одной обратной задаче по определению гидравлического сопротивления нефтепровода
DOI:
https://doi.org/10.26577/JMMCS-2019-2-24Кілттік сөздер:
Магистральные нефтепроводы, обратная задача, высоковязкая и высокозастывающая нефть, коэффициент гидравлического сопротивления, формула АльтшуляАннотация
Приводятся результаты определения коэффициента гидравлического сопротивления трубы
магистрального нефтепровода. Способ «горячей» перекачки считается одним из надежных
для транспортировки высоковязкой и высокозастывающей (парафинистой) нефти. В «го-
рячей» перекачке парафинистой нефти происходит: 1) снижение температуры из-за тепло-
передачи с холодным грунтом и рост вязкости нефти; 2) изменение шероховатости стенки
трубы нефтепровода из-за выпадения асфальто-смолистых и парафиновых отложений. Эти
факторы приводят к тому, что закон гидравлического сопротивления трубопровода в форме
Альтшуля необходимо поправить в зависимости от числа Рейнольдса и степени шероховато-
сти стенки.
Решение проблемы ищется путем постановки обратной задачи для определения закона гид-
равлического сопротивления в форме Альтшуля. Математическая постановка задачи вклю-
чает систему уравнения движения и теплообмена и модифицированные формулы Альтшуля с
неизвестными коэффициентами. Система уравнения движения и теплообмена решается чис-
ленным методом, разностные аналоги уравнения движения – методом характеристик, тепло-
обмена – методом бегущего счета.
В расчетах были определены распределения давления, скорости и температуры, и найде-
ны неизвестные коэффициенты модифицированной формулы Альтшуля путем сравнения
расчетных и фактических данных SCADA системы. В результате сравнения расчетных и
опытных данных построена зависимость коэффициента гидравлического сопротивления от
числа Рейнольдса и шероховатости стенки трубопровода. Согласие расчетных данных с фак-
тическими показателями SCADA системы позволяет указать о достоверности результатов
метода обратной задачи для определения коэффициента гидравлического сопротивления ма-
гистрального нефтепровода.
Библиографиялық сілтемелер
[2] Idel’chik I.E., Spravochnik po gidravlicheskim soprotivleniyam [Handbook of hydraulic resistance] (M.: Mashinostroenie, 1992), 672.
[3] Isaev I.A., "Eksperimental’noe opredelenie koeffitsientov gidravlicheskikh soprotivlenii v pryamykh nefteprovodnykh trubakh i fitingakh [Experimental determination of coefficients of hydraulic resistance in the direct oil pipeline pipes and fittings]" , M.: Gostoptekhizdat. V kn.: Voprosy transporta, khraneniya nefti i mashinostroeniya 17 (1956): 112-134.
[4] Abdurashitov S.A., Tupichenkov A.A., Truboprovody dlya szhizhennykh uglevodorodnykh gazov [Pipelines for liquefied hydrocarbon gases] (M.: Nedra, 1965), 215.
[5] Kashcheev A.A., "Perekachka nefteproduktov pri bol’shikh chislakh Reinol’dsa [Pumping of petroleum products at high Reynolds numbers]" , Neftyanoe khozyaistvo No 8-9 (1931): 112-168.
[6] Abramzon L.S., "Eksperimental’noe issledovanie teplootdachi i gidravliki na "goryachem" promyshlennom nefteprovode [Experimental study of heat transfer and hydraulics on the "hot" industrial oil pipeline]" , M.: VNIIOENG. Transport i khranenie nefti i nefteproduktov No 3 (1968): 125-130.
[7] Morozova N.V., Korshak A.A., "O granitsakh zon treniia pri gidravlicheskom raschete nefti i nefteproduktoprovodov [About borders of zones of friction at hydraulic calculation of oil and oil pipelines]" , Neftegazovoe delo vol. 5, no 1 (2007): 120-125.
[8] Bykov K.V., Nikolaev A.K., Malarev V.I., "Opredelenie koeffitsienta gidravlicheskogo soprotivleniia magistralnogo nefteprovoda [Determination of hydraulic resistance coefficient of the oil trunk pipeline]" , Gornyi informatsionnoanaliticheskii biulleten no 5 (2013): 265-268.
[9] Altshul A.D., Gidravlicheskie soprotivleniia [Hydraulic resistance] (M.: Nedra, 1982), 224.
[10] Shlikhting G., Teoriia pogranichnogo sloia [Boundary layer theory] (M.: Nauka, 1974), 712.
[11] Charnyi I.A., Neustanovivsheesia dvizhenie realnoi zhidkosti v trubakh [Unsteady motion of real fluid in pipes] (M.: Nedra, 1975), 296.
[12] Tugunov P.I. i dr., Tipovye raschety pri proektirovanii i ekspluatatsii gazonefteprovodov [Typical calculations in the design and operation of oil and gas pipelines] (M.: DizainPoligrafServis, 2002), 658.
[13] Zhapbasbaev U.K., Bekibaev T.T., Ramazanova G.I., Makhmotov E.S., Rziev S.A., "Raschet optimalnoi temperatury perekachki dlia transportirovki nefti [Calculation of optimal temperature of pumping for oil transportation]" , Nauka i tekhnologii truboprovodnogo transporta nefti i nefteproduktov no 4, vol. 20 (2015): 61-66.
[14] Voevodin A.F., Nikiforovskaia V.S., "Chislennyi metod opredeleniia mesta utechki zhidkosti i gaza v truboprovode [Numerical method of definition of the place of leakage of liquid and gas in the pipeline]" , Sibirskii zhurnal industrialnoi matematiki vol. 12, no 1 (2009): 25-30.
[15] Berezin I.S., Zhidkov N.P., Metody vychislenii [Methods of calculation] (M.: Nauka, 1966), 620.
[16] Samarskii A.A., Teoriia raznostnykh skhem [Theory of difference schemes] (M.: Nauka, 1977), 656.
