tumnigИзвестия высших учебных заведений. Нефть и газOil and Gas Studies0445-01083033-8174Industrial University of Tyumen10.31660/0445-0108-2021-6-125-133tumnig-994Research ArticleПРОЕКТИРОВАНИЕ, СООРУЖЕНИЕ И ЭКСПЛУАТАЦИЯ СИСТЕМ ТРУБОПРОВОДНОГО ТРАНСПОРТАDESIGNING, CONSTRUCTION AND OPERATION OF PIPELINE TRANSPORT SYSTEMПредиктивное управление пусковым давлением магистрального нефтепроводаPredictive control of the starting pressure of the main oil pipelineЯкуповА. У.YakupovA. U.

Якупов Азамат Ульфатович, ассистент кафедры транспорта углеводородных ресурсов

г. Тюмень

Azamat U. Yakupov, Assistant at the Department of Transportation of Hydrocarbon Resources

Tyumen

ya.yakupov-azamat@yandex.ruЧеренцовД. А.CherentsovD. A.

Черенцов Дмитрий Андреевич, к. т. н., доцент кафедры транспорта углеводородных ресурсов

г. Тюмень

Dmitry A. Cherentsov, Candidate of Engineering, Associate Professor at the Department of Transportation of Hydrocarbon Resources

Tyumen

ТороповС. Ю.ToropovS. Yu.

Торопов Сергей Юрьевич, д. т. н., профессор кафедры транспорта углеводородных ресурсов

г. Тюмень

Sergey Yu. Toropov, Doctor of Engineering, Professor at the Department of Transportation of Hydrocarbon Resources

Tyumen

ЗеменковаМ. Ю.ZemenkovaM. Yu.

Земенкова Мария Юрьевна, к. т. н., доцент кафедры транспорта углеводородных ресурсов

г. Тюмень

Maria Yu. Zemenkova, Candidate of Engineering, Associate Professor at the Department of Transportation of Hydrocarbon Resources

Tyumen

ШабаровА. Б.ShabarovA. B.

Шабаров Александр Борисович, д. т. н., профессор кафедры транспорта углеводородных ресурсов

г. Тюмень

Alexandr B. Shabarov, Doctor of Engineering, Professor at the Department of Transportation of Hydrocarbon Resources

Tyumen

ЧижевскаяЕ. Л.ChizhevskayaE. L.

Чижевская Елена Леонидовна, к. э. н., доцент кафедры транспорта углеводородных ресурсов

г. Тюмень

Elena L. Chizhevskaya, Candidate of Economics, Associate Professor at the Department of Transportation of Hydrocarbon Resources

Tyumen

ПономареваТ. Г.PonomarevaT. G.

Пономарева Татьяна Георгиевна, к. т. н., доцент кафедры транспорта углеводородных ресурсов

г. Тюмень

Tatyana G. Ponomareva, Candidate of Engineering, Associate Professor at the Department of Transportation of Hydrocarbon Resources

Tyumen

Тюменский индустриальный университетРоссияIndustrial University of TyumenRussian Federation20212512202106125133Copyright © Якупов А.У., Черенцов Д.А., Торопов С.Ю., Земенкова М.Ю., Шабаров А.Б., Чижевская Е.Л., Пономарева Т.Г., 20212021Якупов А.У., Черенцов Д.А., Торопов С.Ю., Земенкова М.Ю., Шабаров А.Б., Чижевская Е.Л., Пономарева Т.Г.Yakupov A.U., Cherentsov D.A., Toropov S.Y., Zemenkova M.Y., Shabarov A.B., Chizhevskaya E.L., Ponomareva T.G.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://tumnig.tyuiu.ru/jour/article/view/994

В работе выполнен расчет пусковых давлений и времени безопасной остановки нефтепровода при транспортировке высоковязких и высокозастывающих нефтей, реологические свойства которых зависят от температуры. При понижении температуры нефти увеличивается ее вязкость, и выделяются парафины, образующие прочную структуру, для сдвига которой необходимо дополнительное напряжение. Для пуска остановленного нефтепровода, транспортирующего нефть с такими характеристиками, может не хватить давления, развиваемого насосами. В связи с этим необходимо определять безопасное время остановки нефтепровода. Актуальность возрастает с увеличением доли высоковязкой и высокозастывающей нефти в общем объеме добычи. Предиктивное (прогнозное) управление, основанное на анализе данных об особенностях транспортируемого продукта и прогнозировании характера их изменения, является интеллектуальным инструментом управления эффективностью работы предприятий технологического транспорта. Предиктивное управление позволяет выбрать оптимальный способ обеспечения надежной и бесперебойной работы основного оборудования систем транспорта углеводородов.

Проведен численный эксперимент по исследованию влияния сезоннодействующих охлаждающих устройств защиты многолетнемерзлых грунтов от растепления на безопасное время остановки нефтепровода. Определены значения пусковых давлений. Установлена зависимость давлений от продолжительности остановки. Выявлено, что из-за работы сезоннодействующих охлаждающих устройств увеличивается разность температур грунта и нефти при остывании, и темп охлаждения увеличивается. Для запуска такого нефтепровода потребуется больше давления.

The article calculates the starting pressures and the time of safe shutdown of the pipeline during the transportation of high-viscosity and high pour point oils, the rheological properties of which depend on temperature. When the oil temperature decreases, its viscosity increases and paraffins are released, forming a strong structure, for which additional stress is necessary to shift. To start a stopped oil pipeline transporting oil with such characteristics, the pressure developed by the pumps may not be enough. In this regard, it is necessary to determine the safe time of stopping the oil pipeline. The relevance increases with an increase in the share of high-viscosity and high pour point oil in the total production volume. Predictive control, based on the analysis of data on the characteristics of the transported product and forecasting the nature of their changes, is an intelligent tool for managing the efficiency of technological transport enterprises. Predictive control allows you to choose the optimal way to ensure reliable and trouble-free operation of the main equipment of hydrocarbon transport systems.

A numerical experiment was carried out for the effect of seasonal cooling devices to protect permafrost soils from thawing, at the time of a safe shutdown of the oil pipeline. The values of starting pressures have been determined. Dependence of the pressures on the duration of the safe shutdown of the pipeline has been established. It was revealed that due to the operation of seasonally operating cooling devices, the difference between the temperature soil and oil increases during cooling, and the cooling rate increases. More pressure will be required to launch such an oil pipeline.

пусковое давлениепредиктивное управлениебезопасное время остановкивысоковязкая и высокозастывающая нефтьstarting pressurepredictive controlsafe stop timehigh-viscosity and high pour point oilАвторы статьи благодарят за поддержку данного исследования национальный проект «Наука и университеты» Министерства науки и высшего образования Российской Федерации.ReferencesГолофаст, С. Л. Влияние температурного поля трассы магистрального нефтепровода на прочностную надежность линейных участков / С. Л. Голофаст, А. Ю. Владова. DOI 10.24000/0409-2961-2019-11-24-33. – Текст : непосредственный // Безопасность труда в промышленности. – 2019. – № 11. – С. 24–33.Golofast, S. L., & Vladova, A. Yu. (2019). Influence of temperature field route of the oil-trunk pipeline on linear section strength reliability. Occupational safety in industry, (11), pp. 24-33. (In Russian). DOI: 10.24000/0409-2961-2019-11-24-33Гаррис, Н. А. Эксплуатация нефтепродуктопроводов в различных температурных режимах и загрузках при условии сохранности экологической среды : специальность 05.15.13 «Строительство и эксплуатация нефтегазопроводов, баз и хранилищ» : диссертация на соискание ученой степени доктора технический наук / Гаррис Нина Александровна. Уфа, 1998. – 385 с. – Текст : непосредственный.Garris, N. A. (1998). Ekspluatatsiya nefteproduktoprovodov v razlichnykh temperaturnykh rezhimakh i zagruzkakh pri uslovii sokhrannosti ekologicheskoy sredy. Diss. … dokt. tekhn. nauk. Ufa, 385 p. (In Russian).Физико-математическое моделирование полей температуры и льдистости в мерзлых грунтах вокруг заглубленного трубопровода / А. Б. Шабаров, П. Ю. Михайлов, Л. А. Пульдас, А. А. Вакулин. – Текст : непосредственный // Вестник Тюменского государственного университета. Физико-математическое моделирование. Нефть, газ, энергетика. 2010. – № 6. – С. 14–19.Shabarov, A. B., Mikhailov, P. Yu., Puldas, L. A., & Vakulin, A. A. (2010). Physical-mathematical modelling of temperature and ice content fields in the frozen soil around the buried pipeline. Tyumen State University Herald. Physical and Mathematical Modeling. Oil, Gas, Energy, (6), pp. 14-19. (In Russian).Экспериментальное исследование полей температуры вблизи заглубленных трубопроводов / А. Б. Шабаров, П. Ю. Михайлов, М. Н. Вилков [и др.]. – Текст : непосредственный // Нефть и газ Западной Сибири. Материалы международной научно-технической конференции, посвященной 55-летию Тюменского государственного нефтегазового университета. – Тюмень : ТюмГНГУ, 2011. – Том II. – С. 108–111.Shabarov, A. B., Mikhailov, P. Yu., Vilkov, M. N., Vakulin, A. A., & Suvorovtsev, I. A. (2011). Eksperimental'noe issledovanie poley temperatury vblizi zaglublennykh truboprovodov. Neft' i gaz Zapadnoy Sibiri. Materialy mezhdunarodnoy nauchno-tekhnicheskoy konferentsii, posvyashchennoy 55-letiyu Tyumenskogo gosudarstvennogo neftegazovogo universiteta. Tom II. Tyumen, Tyumen State Oil and Gas University Publ., pp. 108-111. (In Russian).Numerical simulation of a buried hot crude oil pipeline during shutdown / Ch. Xu, B. Yu, Z. Zhang [et al.]. – DOI 10.1007/s12182-010-0008-x . – Direct text // Petroleum Science. 2010. – Vol. 7. – P. 73–82.Xu, C., Yu, B., Zhang, Z., Zhang, J., Wei, J., & Sun, Sh. (2010). Numerical simulation of a buried hot crude oil pipeline during shutdown. Petroleum Science, (7), pp. 73-82. (In English). DOI: 10.1007/s12182-010-0008-xYang, M. Simulation Testing on the Shutdown and Safe Restart of Crude Oil Pipelines / M. Yang, J. Jing, L. Lei [et al.]. – DOI 10.1061/41202(423)154. – Direct text // International Conference on Pipelines and Trenchless Technology 2011. – Beijing, China, 2011. – P. 1453–1464.Yang, M., Jing, J., Lei, L., Tan, J., & Chen, J. (2011). Simulation Testing on the Shutdown and Safe Restart of Crude Oil Pipelines. International Conference on Pipelines and Trenchless Technology 2011. Beijing, China, pp. 1453-1464. (In English). DOI: 10.1061/41202(423)154Исследование причин снижения эффективности депрессорной присадки при перекачке парафинистых нефтей / А. Ю. Ляпин, В. О. Некучаев, С. К. Овчинников, М. М. Михеев. – DOI 10.28999/2541-9595-2020-10-2-157-163. – Текст : непосредственный // Наука и технологии трубопроводного транспорта нефти и нефтепродуктов. – 2020. – Т. 10, № 2. С. 157–163.Lyapin, A. Y., Nekuchaev, V. O., Ovchinnikov, S. K., & Mikheev, M. M. (2020). Investigation of the reasons for decreased efficiency of depressant additives during the pumping of paraffinic oils. Science and technologies: oil and oil products pipeline transportation, 10(2), pp. 157-163. (In Russian). DOI: 10.28999/2541-9595-2020-10-2-157-163Oldroyd, J. G. On the formulation of rheological equations of state / J. G. Oldroyd. DOI 10.1098/rspa.1950.0035. – Direct text // The Royal Society Publishing. – 1950. – Vol. 200, Issue 1063. – P. 523–541.Oldroyd, J. G. (1950). On the formulation of rheological equations of state. The Royal Society Publishing, 200(1063), pp. 523-541. (In English). DOI: 10.1098/rspa.1950.0035Tanner, K. J. Progress in experimental rheology. Theoretical Rheology / K. J. Tanner. London, 1975. – 377 p. – Direct text.Tanner, K. J. (1975). Progress in experimental rheology. Theoretical Rheology. London, 377 p. (In English).Joseph, D. D. Potential flows of viscous and viscoelastic fluids / D. D. Joseph, T. Y. Liao. – DOI 10.1017/S0022112094000741. – Direct text // Journal of Fluid Mechanics. 1994. – Vol. 265. – P. 1–23.Joseph, D. D, & Liao, T. Y. (1994). Potential flows of viscous and viscoelastic fluids. Journal of Fluid Mechanics, 265, pp. 1-23. (In English). DOI: 10.1017/S0022112094000741Дегтярев, В. Н. Вопросы пуска нефтепровода с парафинистой нефтью после его остановки / В. Н. Дегтярев. – Текст : непосредственный // Обзорная информация. Серия «Транспорт и хранение нефти и нефтепродуктов». – Москва, 1982. – Вып. 17. – 61 с.Degtiarev, V. N. (1982). Voprosy puska nefteprovoda s parafinistoy neft'yu posle ego ostanovki. Obzornaya informatsiya. Seriya "Transport i khranenie nefti i nefteproduktov". Moscow, Vyp. 17, 61 p. (In Russian).Кырнышева, П. А. Оценка времени безопасной остановки и пускового давления для магистрального нефтепровода «Уса-Ухта» / П. А. Карнышева, В. О. Некучаев, П. В. Федоров. – Текст : непосредственный // Проблемы геологии, разработки и эксплуатации месторождений и транспорта трудноизвлекаемых запасов углеводородов. Материалы межрегиональной научно-технической конференции. – Ухта : УГТУ, 2016. – С. 157–163.Kyrnysheva, P. A., Nekuchaev, V. O., & Fedorov, P. V. (2016). Otsenka vremeni bezopasnoy ostanovki i puskovogo davleniya dlya magistral'nogo nefteprovoda "Usa-Ukhta". Problemy geologii, razrabotki i ekspluatatsii mestorozhdenii i transporta trud-noizvlekaemykh zapasov ugdevodorodov: materialy mezhregional'noi nauchno-tekhnicheskoi konferentsii. Ukhta, Ukhta State University Publ., pp. 157-163. (In Russian).Черникин, В. И. Перекачка вязких и застывающих нефтей / В. И. Черникин. Москва : Гостоптехиздат, 1958. – 163 с. – Текст : непосредственный.Chernikin, V. I. (1958). Perekachka vyazkikh i zastyvayushchikh neftey. Moscow, Gostoptekhizdat Publ., 163 p. (In Russian).Лурье, М. В. Метод расчета времени безопасной остановки «горячего» нефтепровода / М. В. Лурье, Н. П. Чупракова – Текст : непосредственный // Территория Нефтегаз. № 7–8. – 2019. – C. 68–74.Lurie, M. V., & Chuprakova, N. P. (2019). Calculation method of the safety shutdown time of a "heated" oil pipeline. Oil and Gas Territory, (7-8), pp. 68-74. (In Russian).Ширяев, А. М. Определение времени безопасной остановки «горячего» нефтепровода, транспортирующего смеси высоковязких нефтей, на примере МН «Уса-Ухта», МН «Ухта-Ярославль» / А. М. Ширяев, П. В. Федоров. – Текст : непосредственный // Проблемы геологии, разработки и эксплуатации месторождений и транспорта трудноизвлекаемых запасов углеводородов. Материалы межрегиональной научно-технической конференции. Ухта : УГТУ, 2016. – С. 122–124.Shiryaev, A. M., & Fedorov, P. V. (2016). Opredelenie vremeni bezopasnoy ostanovki «goryachego» neftepro-voda, transportiruyushchego smesi vysokovyazkikh neftey, na primere MN "Usa-Ukhta", MN "Ukhta-YAroslavl'". Problemy geologii, razrabotki i ekspluatatsii mestorozhdeniy i transporta trudnoizvlekaemykh zapasov uglevodorodov. Materialy mezhregional'noy nauchno-tekhnicheskoy konferentsii. Ukhta, Ukhta State University Publ., pp. 122-124. (In Russian).Влияние особенностей конструкций термостабилизаторов на время остывания нефти в остановленном нефтепроводе / А. У. Якупов, Д. А. Черенцов, К. С. Воронин, Ю. Д. Земенков. – DOI 10.31660/0445-0108-2019-6-140-148. – Текст : непосредственный // Известия высших учебных заведений. Нефть и газ. ‒ 2019. ‒ № 6. ‒ С. 140‒148.Yakupov, A. U., Cherentsov, D. A., Voronin, K. S., Zemenkov, Yu. D. (2019). The effect of structural features of heat stabilizers during the cooling time of oil in a stopped oil pipeline. Oil and Gas Studies, (6), pp. 140-148. (In Russian). DOI: 10.31660/0445-0108-2019-6-140-148Мукук, К. В. Элементы гидравлики релаксирующих аномальных систем / К. В. Мукук. – Ташкент : Фан, 1980. – 115 с. – Текст : непосредственный.Mukuk, K. V. (1980). Elementy gidravliki relaksiruyushchikh anomal'nykh sistem. Tashkent, Fan Publ., 115 p. (In Russian).Роуч, П. Дж. Вычислительная гидродинамика / П. Роуч ; перевод с английского В. А. Гущина, В. Я. Митницкого ; под редакцией П. И. Чушкина. – Москва : Мир, 1980. 616 с. – Текст : непосредственный.Rouch, P. D. (1980). Vychislitel'naya gidrodinamika. Moscow, Mir Publ., 618 p. (In Russian).Оценка влияния сезонно-действующих охлаждающих устройств на время безопасной остановки нефтепровода / А. У. Якупов, Д. А. Черенцов, К. С. Воронин, Ю. Д. Земенков. – DOI 10.31660/0445-0108-2019-3-120-126. – Текст : непосредственный // Известия высших учебных заведений. Нефть и газ. ‒ 2019. ‒ № 3. ‒ С. 120‒126.Yakupov, A. U., Cherentsov, D. A., Voronin, K. S., & Zemenkov, Iu. D. (2019). Estimating the effect of seasonally-operating cooling devices during a safe stop of the oil pipeline a. Oil and Gas Studies, (3), pp. 120-126. (In Russian). DOI: 10.31660/0445-0108-2019-3-120-126Имитационное моделирование нестационарных теплофизических процессов при мониторинге надежности магистральных нефтепроводов Арктики / В. В. Голик, Ю. Д. Земенков, М. Ю. Земенкова [и др.]. – DOI: 10.31660/0445-0108-2021-2-89-103. – Текст : непосредственный // Известия высших учебных заведений. Нефть и газ. – 2021. – № 2. – С. 89–103.Golik, V. V., Zemenkov, Yu. D., Zemenkova, M. Yu. Chizhevskaya, E. L., & Voronin, K. S. (2021). Simulation modeling of non-stationary thermophysical processes when monitoring the reliability of main oil pipelines in the arctic. Oil and Gas Studies, (2), pp. 89-103. (In Russian). DOI: 10.31660/0445-0108-2021-2-89-103

The authors declare that there are no conflicts of interest present.