Моделирование реологических свойств тиксотропных нефтей при прямом ходе измерений на вискозиметрах ротационного типа для оценки пусковых режимов работы магистрального нефтепровода

UDK: 622.692.4.053
DOI: 10.24887/0028-2448-2020-4-80-84
Ключевые слова: тиксотропная нефть, реологическая кривая течения, пуск нефтепровода, начальное напряжение сдвига, ротационный вискозиметр, неньютоновская нефть, вязкостно-температурная зависимость
Авт.: Р.Р. Ташбулатов (Уфимский гос. нефтяной технический университет), к.т.н., Р.М. Каримов (Уфимский гос. нефтяной технический университет), к.т.н., А.Р. Валеев (Уфимский гос. нефтяной технический университет), к.т.н., Б.Н. Мастобаев (Уфимский гос. нефтяной технический университет), д.т.н.

В статье рассмотрены вопросы необходимости учета тиксотропных свойств нефти при пуске нефтепроводов после длительной остановки, а также при расчете времени его безопасной остановки. Для оценки параметров тиксотропии предлагается использовать результаты лабораторного изучения образцов нефти на ротационном вискозиметре. Определены типовые свойства реологических кривых течения нефти с тиксоптропными свойствами для пускового режима течения. Показано, что реологическая кривая течения при прямом ходе измерений на вискозиметре ротационного типа характеризуется наличием участков снижения и роста напряжений сдвига. Впервые для описания таких кривых предложено использовать волновое уравнение затухающих колебаний. Данное уравнение, дополненное моделью нелинейно-вязкопластичных жидкостей, позволяет точно находить области проявления тиксотропных свойств нефти. Представлены результаты экспериментальных исследований проявления тиксотропных свойств двух образцов нефти при снижении температуры. Волновое уравнение затухающих колебаний позволило довольно точно математически описать восходящие и нисходящие участки на кривых напряжений сдвига, наблюдаемых при низких температурах нефти. Опыты показали, что волновой характер кривых, описывающих реологию тиксотропной нефти, не изменяется со снижением температуры за исключением амплитуды максимальных колебаний и является инвариантным свойством исследуемой жидкости. Предложенное описание физического механизма проявления волновых свойств на основе упрочнения надмолекулярной парафиновой кристаллической решетки, свойственной тиксотропной нефти, объясняет инвариантность функции изменения частоты и коэффициента затухания при пусковых процессах в начале движения подвижного цилиндра ротационного вискозиметра. Результаты лабораторных исследований позволили определить характер изменения контуров зон проявления тиксотропных свойств нефти в зависимости от температуры и скорости сдвига.

Список литературы

1. Дягтерев В.Н. Вопросы пуска нефтепровода с парафинистой нефтью после его длительной остановки. Обзорная информация. Сер. Транспорт и хранение нефти и нефтепродуктов. – М: ВНИИОЭНГ, 1982. – 61 с.

2. Арменский Е.А. К вопросу остановок нефтепроводов при перекачке высокопарафинистых нефтей // Проблемы нефти и газа Тюмени. – 1977. – № 37. – 60 с.

3. Абузова Ф.Ф., Абрамзон Л.С. Распространение давления в трубопроводе с застывшей нефтью или нефтепродуктом // Нефтяное хозяйство. – 1968. – № 3. – С. 64–66.

4. Абузова Ф.Ф., Абрамзон Л.С. Приближенный метод расчета распространения давления в трубопроводе с застывшей нефтью // Нефтяное хозяйство. – 1968. – № 5. – С. 55–56.

5. Абрамзон Л.С. О возможных механизмах распространения давления в трубопроводах с застывшей нефтью // Нефтяное хозяйство. – 1968. – № 9. – С. 63–64.

6. Скрипников Ю.А., Губин В.Е., Абрамзон Л.С. Особенности сдвига охлаждаемой тиксотропной жидкости // Транспорт нефти и нефтепродуктов. – 1966. – № 7. – С. 3–6.

7. Губин В.Е., Скрипников Ю.В., Абрамзон Л.С. О статическом напряжении сдвига вязкопластичных нефтей // Транспорт высоковязких нефтей и нефтепродуктов по трубопроводам. – 1970. – Вып. – С. 39–50.

8. Тугунов П.И., Новосёлов В.Ф., Гольянов А.И. Остывание нефтей и нефтепродуктов в подземных трубопроводах // Транспорт и хранение нефтепродуктов и углеводородного сырья. – 1968. – № 3 – С. 15–18.

9. Тян В.К., Пименов А.В. Комплексное исследование процессов сдвига застывшей парафинистой нефти в трубопроводе // Вестник Самарского государственного технического университета. – 2013. – № 4 (40). – С. 218–221.

10. Математическое моделирование застывшей парафиновой нефти при транспортировке по трубам / В.К. Тян, В.Н. Дегтярев, П.В. Тян, А.В. Пименов // Известия Самарского научного центра РАН. – 2009. – Т. 11 (27). – № 5 (2). – С. 358–361.

11. Тян В.К. Редукция процедуры синтеза многомерных линейных систем управления к синтезу одномерных с типовым объектом // Новые технологии, мехатроника, автоматизация, управление. – 2008. – № 4 (85). – С. 2–7.

12. Николаев А.К., Зарипова Н.А., Деминин Е.С. Тиксотропия: изучение явления на примере нефти Восточно-Бирлинского месторождения // Деловой журнал NEFTEGAZ.RU. – 2018. – № 2. – С. 92–95.

13. Кондрашева Н.К., Байталов Ф.Д., Бойцова А.А. Сравнительная оценка структурно-механических свойств тяжелых нефтей тимано-печорской провинции // Записки Горного института. – 2017. – Т. 225. – С. 320–329.

14. The Asymptotic Rheological Model of Anomalously Viscous Oil / R. Tashbulatov, R. Karimov, A. Valeev [et al.] // Journal of Engineering and Applied Sciences, 2018. – V. 13. – Issue 7. – P. 5502–5506. – DOI: 10.3923/jeasci.2018.5502.5506

15. Асимптотическая модель для описания реологической кривой неньютоновского течения нефтяных смесей / Р.Р. Ташбулатов, Р.М. Каримов, А.Р. Валеев, Б.Н. Мастобаев // Транспорт и хранение нефтепродуктов и углеводородного сырья. – 2017. – № 5 – C. 14–23.

16. Modeling Rheological Properties in Blending of Anomalously Viscous Oils / R. Tashbulatov, R. Karimov, A. Valeev [et al.] // Journal of Engineering and Applied Sciences, 2018. – V. 13. – Issue 5. – P. 4728–4762. – DOI: 10.3923/jeasci.2018.4728.4732

17. Аппроксимация реологической кривой в низкотемпературных зонах аномального течения неньютоновских нефтей с использованием асимптотической модели / Р.Р. Ташбулатов, Р.М. Каримов, А.Р. Валеев, Б.Н. Мастобаев // Трубопроводный транспорт: теория и практика – 2017. – № 4. – С. 19–24.


Внимание!
Купить полный текст статьи (формат - PDF) могут только авторизованные посетители сайта.