Расчет утечек нефти через отверстия в нефтепроводе.
При движении нефти в трубе в некоторый момент времени поверхность трубопровода повреждается, образуется дефектное отверстие. В соответствии с РД общий объем, а точнее масса вытекшей нефти, m складывается из объемов, вытекших на трех этапах (РД):
напорный режим, работают насосные станции (далее НПС);
безнапорный режим, насосы отключены, но задвижки еще открыты;
безнапорный режим, насосы отключены, задвижки закрыты.
|
m=m1+m2+m3. |
(1) |
Оперируя понятием "объём" обычно подразумевают объём, занимаемый нефтью или другой жидкостью, при нормальных условиях. В случае же, если аварийная ситуация происходит на морском трубопроводе или на водном участке наземного трубопровода, то необходимо рассматривать массу, вытекшей нефти, т.к. плотность рассматриваемой жидкости может отличаться от её плотности в нормальных условиях.
В напорном режиме контролирующая аппаратура, расположенная в крайних точках участка трубопровода не фиксирует утечку нефти до некоторого момента времени. Когда утечка установлена, происходит остановка работы насосов. Расход нефти в единицу времени на этом этапе считается постоянной величиной, поэтому объем нефти в этом случае определяется формулой (Методика определения ущерба…, п.2.1, 1995):m1=M1·τ1,
|
|
(2) |
τ1определено в РД для трех типов отверстий, и по сути задача сводится к определению потока массы через дефектное отверстие M1.
В свою очередь M1 — есть разница расходов масс слева и справа (рис. 1):
|
M1=M'–M", |
(3) |
где M' расход массы нефти слева, M" расход массы нефти справа.
Рисунок
1. Схема распределения потоков нефти
при наличии утечки в напорном режиме
В безнапорном режиме при открытых задвижках, насосы не создают дополнительный напор, нефть вытекает через дефектное отверстие в соответствии с существующими в данный момент времени расходами масс слева и справа (рис. 2), создаваемыми давлением насыщенных паров и силой
Рисунок 2. Схема распределения потоков нефти при наличии утечки в безнапорном режиме.
тяжести: M2=M'+M", |
|
(4) |
Расход нефти через дефектное отверстие на этом этапе считается переменной во времени величиной, поэтому решение задачи рассматривается на небольших интервалах времени, в течение которых расход массы M2 считается постоянной величиной. Величина элементарного интервала времени может находиться в пределах от 0.01 до 0.25 часа, в зависимости от требуемой точности расчетов (Методика определения ущерба…, п.2.1, 1995).
В безнапорном режиме при закрытых задвижках также как и при открытых нефть в условиях существующего профиля трассы под воздействием силы тяжести может вытекать как слева, так и справа или одновременно:
|
M3=M'+M". |
(5) |
На всех трех этапах задачи по определению расхода нефти через дефектное отверстие различаются направлением движения нефти по участкам трубопровода и исходными данными.