Определение количества нефти, вылившейся из МН вследствие аварии

Расчет количества нефти, вылившейся из трубопровода, производится в 3 этапа, определяемых разными режимами истечения:

• истечение нефти с момента повреждения до остановки перекачки;

• истечение нефти из трубопровода смомента остановки перекачки до закрытия задвижек;

• истечение нефти из трубопровода с момента закрытия задвижек до прекращения утечки,

Объем V1 нефти, вытекшей из нефтепровода с момента τп возникновения аварии до момента τ0 остановки перекачки, определяется соотношением:

V1 = Q1·τ1 = Q1·(τ0 – τп). (5.1)

Время повреждения τп и остановки τ0 насосов фиксируется системой автоматического контроля режимов перекачки.

Расход нефти через место повреждения Q1 (Приложение 1) определяется из выражения:

. (5.2)

Расход нефти в исправном нефтепроводе при работающих насосных станциях Q0 определяется режимом загрузки нефтепровода и фиксируется по показаниям приборов на нефтеперекачивающих станциях (НПС).

Протяженность поврежденного участка нефтепровода l, заключенного между
2-мя НПС, протяженность участка нефтепровода от НПС до места повреждения х*, геодезические отметки начала Z1 и конца Z2 участка l определяются по профилю трассы нефтепровода.

Расход Q’ давление в начале Р' и в конце P” участка l в поврежденном нефтепроводе при работающих НПС определяются по показаниям приборов на НПС на момент аварии.

В соответствии с рекомендациями, показатель режима движения нефти по нефтепроводу m0 равен 0.25.

Частные случаи определения Q1:

а) при Q’ = Q0 (когда величина утечки настолько мала, что нефиксируется приборами на НПС):

Q1 = ω·μ· . (5.3)

Площадь дефектного отверстия ω в зависимости от формы разрыва стенки нефтепровода определяется по формулам, приведенным в приложении 1.

Коэффициент расхода μ через дефектное отверстие диаметром dотв.определяется в зависимости от числа Рейнольдса Reв соответствии с табл. 4.

 

Таблица 4

Re < 25 25…400 400…10000 10000…300000 >300000
Коэффициент расхода μ 0.529+ 0.529+ 0.595

 

Число Рейнольдса Reрассчитывается по формуле:

)/ν. (5.4)

Для определения коэффициента расхода μ отверстий, форма которых отличается от круглой,рассчитывается эквивалентный диаметр:

. (5.5)

В этом случаев формулу (24) подставляем dотв = dэкв..

Перепад напора h* в точке истечения зависит от давления P’в начале участка l, гидравлического уклона i', удаленности места повреждения от НПС, глубины hτ заложения нефтепровода, напора ha, создаваемого атмосферным давлением, и определяется из выражения:

; (5.6)

если Р” = 0, или P”<(Zп-Z2)·ρ·g, или P”<(Zм-Z2)·ρ·g, то Q1 = Q’ (5.7)

После отключения насосных станций происходит опорожнение расположенных между двумя ближайшими насосными станциями возвышенных и прилегающих к месту повреждения участков, за исключением понижений между ними. Истечение нефти определяется переменным во времени напором, уменьшающимся вследствие опорожнения нефтепровода.

Для выполнения расчетов продолжительность истечения нефти τ2 с момента остановки перекачки τ0 до закрытия задвижек τз разбивается на элементарные интервалы τi, внутри которых режим истечения (напор и расход) принимается неизменным.

Для практического применения обычно достаточна точность расчетов, получаемая при τi равном 0.25 ч, для более точных расчетов значения τi можно уменьшить (τi = 0.01...0.1 ч).

Общий объем выхода нефти из нефтепровода за время τ2 = (τ0 – τз) определяется как сумма объемов Vi нефти, вытекших за элементарные промежутки времени τi:

V2 = ΣVi = ΣQi·τi . (5.8)

Для каждого i-го элементарного интервала времени определяется соответствующий расход Qiнефти через дефектное отверстие:

Qi = μ·ω· . (5.9)

Напор в отверстии, соответствующий i-му элементарному интервалу времени, рассчитывается по формуле:

hi = Zi – Zм – hτ –ha . (5.10)

Величина Zi, является геодезической отметкой самой высокой точки профиля рассматриваемого участка нефтепровода, заполненного нефтью i-й момент времени.

За элементарный промежуток времени τi освобождается объем нефтепровода Vi, что соответствует освобождению li участка нефтепровода:

li = . (5.11)

Освобожденному участку li соответствуют значения xi и Zi, определяющие статический напор в нефтепроводе в следующий расчетный интервал времени τi+1.

Значение Zi, подставляется в формулу (5.10) и далее расчет повторяется полностью для интервала времени τi+1. Операция расчета повторяется до cтечения времени τ2 = τо – τз.