Практическая работа № 1.
Расчет количества нефти, вылившейся из трубопровода, производится в три этапа, определяемых разными режимами истечения:
1. истечение нефти с момента повреждения до остановки перекачки;
2. истечение нефти из трубопровода с момента остановки перекачки до закрытия задвижек;
3. истечение нефти из трубопровода с момента закрытия задвижек до прекращения утечки.
Стадия 1. Объем V1 нефти, вытекшей из нефтепровода с момента возникновения аварии до момента остановки перекачки, определяется соотношением:
где Q1 – расход нефти через место повреждения с момента возникновения аварии до остановки перекачки, м3/ч; τ1 – продолжительность истечения нефти из поврежденного нефтепровода при работающих насосных станциях, ч; τ0 – время остановки насосов после повреждения, ч; τа – время повреждения нефтепровода, ч. Время повреждения τa и остановки τ0 насосов фиксируется системой автоматического контроля режимов перекачки. Расход нефти через место повреждения с момента возникновения аварии до остановки перекачки, м3/ч
где Q′ – расход нефти в нефтепроводе в поврежденном состоянии, м3/ч; Q0 – расход нефти в нефтепроводе при работающих насосных станциях в исправном состоянии, м3/ч; Z1 – геодезическая отметка начала участка нефтепровода, м; Z2 – геодезическая отметка конца участка нефтепровода, м; P′ – давление в начале участка нефтепровода в поврежденном состоянии, Па; P′′– давление в конце участка нефтепровода в поврежденном состоянии, Па; ρ – плотность нефти, кг/м3; g – ускорение силы тяжести, м/с2; i0 – гидравлический уклон при перекачке нефти по исправному нефтепроводу; x* – протяженность участка нефтепровода от насосной станции до места повреждения, м; m0 = 0,25 – показатель режима движения нефти по нефтепроводу в исправном его состоянии; l – протяженность участка нефтепровода, заключенного между двумя насосными станциями, м. Расход Q0 нефти в исправном нефтепроводе при работающих нефтеперекачивающих станциях (НПС) определяется режимом загрузки нефтепровода и фиксируется по показаниям приборов на НПС. Z1, Z2, l, x* определяются по профилю трассы нефтепровода (рис. 1). Расход Q′, давление P′ в начале и P′′ в конце поврежденного нефтепровода при работающих НПС определяются по показаниям приборов на НПС на момент аварии. Частные случаи определения Q1: а) при Q1 ≅ Q0 (когда величина утечки настолько мала, что не фиксируется приборами на НПС):
dотв – диаметр дефектного отверстия, м; ν – кинематический коэффициент вязкости нефти, м2/с.
Рис. 1. Графики изменения режима перекачки при нарушении герметичности трубопровода на насосной станции (а) и трубопроводе (б); М – место повреждения трубопровода
Для определения коэффициента расхода нефти через отверстие, форма которого отличается от круглой, рассчитывается эквивалентный диаметр:
Пример 1. На нефтепроводе произошел порыв. Рассчитать объем нефти, вытекший через место повреждения до момента выключения насосов.
Индивидуальные задания
Задание 1. На нефтепроводе произошел порыв. Рассчитать объем нефти, вытекшей через место повреждения до момента выключения насосов. Исходные данные. Плотность нефти ρ = 860 кг/м3, показатель режима движения нефти по нефтепроводу mо = 0,25, протяженность аварийного участка нефтепровода между двумя насосными станциями l = 100 км, гидравлический уклон iо = 0,006.
