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 τ_п возникновения аварии до момента τ₀ остановки перекачки, определяется соотношением:

V₁ = Q₁·τ₁ = Q₁·(τ₀ – τ_п). (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 d_отв.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 h_τ заложения нефтепровода, напора h_a, создаваемого атмосферным давлением, и определяется из выражения:

; (5.6)

если Р” = 0, или P”<(Z_п-Z₂)·ρ·g, или P”<(Z_м-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 – τ_з) определяется как сумма объемов V_i нефти, вытекших за элементарные промежутки времени τ_i:

V₂ = ΣV_i = ΣQ_i·τ_i . (5.8)

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

Q_i = μ·ω· . (5.9)

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

h_i = Z_i – Z_м – h_τ –h_a . (5.10)

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

За элементарный промежуток времени τ_i освобождается объем нефтепровода V_i, что соответствует освобождению l_i участка нефтепровода:

l_i = . (5.11)

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

Значение Z_i, подставляется в формулу (5.10) и далее расчет повторяется полностью для интервала времени τ_i+1. Операция расчета повторяется до cтечения времени τ₂ = τ_о – τ_з.