Застосування прикладних програм для розрахунків теплогідравлічних характеристик потоку нафти
DOI:
https://doi.org/10.31471/1993-9868-2025-2(44)-227-236Ключові слова:
нафтопровід, етапи моделювання, витрати в навколишнє середовищеАнотація
Представлено результати моделювання неізотермічного руху нафти на ділянці магістрального нафтопроводу. Наголошується, що вирішення проблеми пошуку ефективного транспортування нафти системою нафтопроводів є актуальним питанням, яке пов'язане з встановленням раціональних режимів перекачування. Визначено доцільність застосування сучасних методів математичного програмування та прикладних програм. При цьому використання сучасних прикладних програм потребує безпосередньої участі користувачів-програмістів, що мають уявлення стосовно предметної області розробки. Визначено, що для дослідження теплових та гідравлічних характеристик потоку нафти в нафтопроводі необхідні врахування багатьох факторів та коректність вибору з них визначальних. Подаються основні етапи складання моделі процесу транспортування нафти, які містять побудову геометрії нафтопроводу в програмі Fusion360, складання фізико-хімічної моделі нафти в програмі PVTSim Nova, моделювання теплообміну та гідродинаміки в програмі COMSOL Multiphysics. Наведено приклад розрахунку транспортування підігрітої в’язкої нафти, при якому нафта надходить в магістральний нафтопровід за температури 50 оС; застосовується трубопровід неглибокого закладення, прокладений на глибині 0,9 м. Досліджувалась зміна температури нафти за перетином каналу та довжиною з урахуванням витрат в навколишнє середовище. Доведено, що зниження температури грунту супроводжується зниженням температури нафти, що відповідає фізичної картині охолодження рухомої рідини в трубопроводі. Температура по перетину змінюється також у відповідності до фізичних законів, що свідчить про доцільність використання обраної програми для теплових розрахунків. За результатами моделювання отримано дані за швидкістю нафти та зміною тиску по довжині нафтопроводу. Представлені дані стосовно зміни тиску враховують витрати по довжині нафтопроводу, проте можливе включення в програму також різниці геодезичних висот та витрати на місцевих опорах.
Завантаження
Посилання
1. Enatimi Boye, T., & Samuel, O. D. (2020). Computer-based method of design and modeling of transient flow in crude oil pipeline system. Journal of Engineering Research, 8(3), 219–239. https://doi.org/10.36909/jer.v8i3.6651
2. Thorley, A. R. D. (2004). Fluid Transients in Pipeline Systems (2nd ed.). The American Society of Mechanical Engineers.
3. Ellenberger, P. (2014). Piping and Pipeline Calculations Manual: Construction, Design Fabrication and Examination. Elsevier Science & Technology Books.
4. Brimberg, J., Mehrez, A., & Stulman, A. (2003). An Oil Pipeline Design Problem. Operations Research, 51(2), 228–239. https://doi.org/10.1287/opre.51.2.228.12786
5. Muhammad, A. B., Nasir, A., Ayo, S. A., & Ige, B. (2019). Hydraulic Transient Analysis in Fluid Pipeline: A Review. Journal of science technology and education, 7(4), 291–299.
6. The Institute of Energy Economics, Japan - IEEJ. (2018). IEEJ Outlook 2018 -Prospects and challenges until 2050- Presentation materials - The Institute of Energy Economics, Japan - IEEJ. https://eneken.ieej.or.jp/en/report_detail.php?article_info__id=7577
7. Rukthong, W., Thetkathuek, A., & Sirivat, A. (2016). Computational Fluid Dynamics Simulation of a Crude Oil Transport Pipeline: Effect of Crude Oil Properties. Engineering Journal, 20(3), 145–154. https://doi.org/10.4186/ej.2016.20.3.145
8. Yu, B., Zhao, D., Ma, G., Ma, Y., Feng, X., Wang, Q., & Du, Y. (2010). Numerical simulation of a buried hot crude oil pipeline under normal operation. Applied Thermal Engineering, 30(17-18), 2670–2679. https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2010.07.016
9. Xing, X., Yu, W., & Wei, F. (2013). Optimizing control parameters for crude pipeline preheating through numerical simulation. Applied Thermal Engineering, 51(1-2), 890–898. https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2012.08.060
10. Kumar, L., Paso, K., & Sjöblom, J. (2015). Numerical study of flow restart in the pipeline filled with weakly compressible waxy crude oil in non-isothermal condition. Journal of Non-Newtonian Fluid Mechanics, 223, 9–19. https://doi.org/10.1016/j.jnnfm.2015.05.002
11. Chen, Z., Ma, G., & Ma, Y. (2023). Thermo-Hydraulic Characteristics of Non-Isothermal Batch Transportation Pipeline System with Different Inlet Oil Temperature. Journal of Thermal Science, 32(3), 965–981. https://doi.org/10.1007/s11630-023-1812-0
12. Zhao, T. Y., Dong, S., Zhang, J. W., & Li, C. S. (2014). Analysis of High Pressure Transients in Water Hydraulic Pipeline Using Matlab/Simulink. Key Engineering Materials, 621, 311–316. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/kem.621.311
13. Pipe Tracking Software: Features, Options, and Best Practices. Retrieved https://www.steeldna.com/blog-post/pipe-tracking-software-features-options-and-best-practices
14. Topilnytskyi, P. I., Romanchuk, V. V., Yarmola, T. V., & Zinchenko, D. V. (2020). Fizyko-khimichni vlastyvosti vazhkykh naft Yablunivskoho rodovyshcha z vysokym vmistom sirky. Chemistry, Technology and Application of Substances, 3(1), 75–82. https://doi.org/10.23939/ctas2020.01.075 [in Ukrainian]
15. Santos, I. C. V. M., Oliveira, P. F., & Mansur, C. R. E. (2017). Factors that affect crude oil viscosity and techniques to reduce it: A Review. Brazilian Journal of Petroleum and Gas, 11(2), 115–130. https://doi.org/10.5419/bjpg2017-0010
16. Romanchuk, O. O., Topilnytskyy, P. I., & Yarmola, T. V. (2023). Study of the viscosity-temperature properties of heavy oil from the yablunivsky field of Ukraine. Chemistry, technology and application of substances, 6(2), 38–48. https://doi.org/10.23939/ctas2023.02.038
17. Kamal, K. K., A. ALI, J., & khidhir, D. K. (2020). Modeling the Flow of Crude Oil in Cracked Pipeline. International Journal of Scientific Research in Science and Technology, 226–233. https://doi.org/10.32628/ijsrst207468
18. Beloglazov, I., Morenov, V., & Leusheva, E. (2021). Flow modeling of high-viscosity fluids in pipeline infrastructure of oil and gas enterprises. Egyptian Journal of Petroleum, 30(4), 43–51. https://doi.org/10.1016/j.ejpe.2021.11.001
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2025 Нафтогазова енергетика
TЦя робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International License.
.png)
1.png){kind=logo}
