 |
Моделирование и прогнозирование последствий розлива нефти, вылившейся из нефтепровода вследствие аварии
|
|
|
|
Цель курсовой:
1. Изучить причины аварийных ситуаций на нефтепроводах.
2. Определениеплощади при розливе нефти.
Теоретические положения
Анализ причин аварий на нефтесборных (выкидных) и магистральных нефтепроводах показывает, что, помимо нарушений технологического режима, причиной разрывов трубопроводов являются интенсивные волновые процессы (гидроудары), вызванные изменением режима перекачки (включение и выключение насосных агрегатов, аварийное отключение электропитания). Опасность разрывов возрастает при прохождении нефтепроводов по пересеченной местности.
На каждом добывающем предприятии имеется несколько кустовых насосных станций, работающих одновременно и обеспечивающих рабочее давление в системе закачки до 20 МПа. Взаимовлияние волновых процессов в подобной трубопроводной системе с распределенными источниками возмущений приводит к двукратному возрастанию давления в узлах колебаний, что вызывает разрыв линейной части трубопровода и утечку жидкости в ОС.
В настоящее время не существует эффективных средств защиты трубопроводных систем высокого давления от аварийных ситуаций.
По статистике аварийных ситуаций на объектах нефтяной промышленности последствиями этих аварий являются разрушения объектов производства в результате взрывов и пожаров, человеческие жертвы в результате действия ударной волны, теплового излучения и загазованности, загрязнение окружающей среды в результате разлива жидкости и истечения газа.
Исходя из практических данных определено, что при эксплуатации промысловых трубопроводов основными причинами отказов являются:
1) внутренняя коррозия;
2) механические повреждения;
|
|
|
3) строительный брак;
4) нарушение технологического режима.
Предполагается аварийная разгерметизация нефтяного трубопровода. При обнаружении неисправности рабочий персонал принял меры и была прекращена перекачка нефти, были закрыты, ближайшие к месту утечки, задвижки. Внутренний диаметр нефтепровода от 0,5 до 1,2м. Расход нефти в поврежденном нефтепроводе составляет 
. Для прогнозирования необходимо определить количество нефти, вылившейся из нефтепровода.
Определим объем нефти, вытекшей из нефтепровода с момента возникновения аварии до момента остановки перекачки:
(4.1)
| где | 
| время возникновения аварии; |
| время остановки перекачки; | |
| расход нефти через место повреждения,  .
|
Определим объем нефти, вытекшей из нефтепровода с момента остановки перекачки до момента закрытия задвижек:
(4.2)
Для каждого i-го интервала времени определяется соответствующий расход 
нефти через дефектное отверстие:
(4.3)
| где | 
| коэффициент расхода нефти через место повреждения; |
| площадь отверстия; | |
| напор в отверстии; | |
| ускорение свободного падения. |
За 1 интервал времени принимается промежуток 
ч.
В первый промежуток времени, сразу после отключения напорных станций, расход нефти составит:
(4.4)
Коэффициент расхода нефти рассчитывается по формуле:
(4.5)
Число РейнольдсаRe рассчитывается по формуле:
(4.6)
| где | 
| диаметр отверстия,  ;
|
| кинематический коэффициент вязкости нефти, равный  м2/с
|
Найдем площадь отверстия:
(4.7)
| где | c | длина разрыва; |
| d | величина максимального раскрытия кромок разрыва. |
Диаметр отверстия равен:
|
|
|
;
Напор в отверстии зависит от расположения нефтепровода в пространстве и географии местности, примем 
.
Рассчитаем объем нефти, вытекшей из нефтепровода с момента закрытия задвижек до прекращения утечки:
(4.8)
| где | nLv | сумма длин участков нефтепровода между 2-мя смежными с местом повреждения задвижками. |
Определим общую массу влившейся при аварии нефти:
(4.9)
| где | 
| плотность нефти,  .
|
Определим площадь розлива нефти по формуле:
(4.10)
| где | 
| высота слоя разлившейся нефти, принимается равной 0,005м |
Пример
В 12:21:03 произошла аварийная разгерметизация нефтяного трубопровода. Обнаружив неисправность, рабочий персонал принял меры и в 12:22:34 была прекращена перекачка нефти, а в 12:22:56 были закрыты, ближайшие к месту утечки, задвижки. Внутренний диаметр трубопровода 0,5м. Расход нефти в поврежденном нефтепроводе составлял 
. Длина разрыва составила 0,144м, величина максимального раскрытия кромок разрыва 0,01м. Сумма длин участков нефтепровода между 2-мя смежными с местом повреждения задвижками 500м. Определить количество нефти, вылившейся из нефтепровода.
Решение
Определим объем нефти, вытекшей из нефтепровода с момента возникновения аварии до момента остановки перекачки:
Для каждого i-го интервала времени определяется соответствующий расход нефти через дефектное отверстие:
За 1 интервал времени примем промежуток ч.
В первый промежуток времени, сразу после отключения напорных станций, расход нефти составит:
Коэффициент расхода нефти рассчитывается по формуле:
Число РейнольдсаRe рассчитывается по формуле:
| где |
| диаметр отверстия, ;
|
|
| кинематический коэффициент вязкости нефти, равный м2/с
|
Найдем площадь отверстия:
| где | c | длина разрыва; |
| d | величина максимального раскрытия кромок разрыва. |
Диаметр отверстия равен:
Напор в отверстии зависит от расположения нефтепровода в пространстве и географии местности, примем .
Найдем число Рейнольдса:
Найдем коэффициент расхода нефти:
Тогда расход нефти составит:
|
|
|
Объем нефти, вытекшей из нефтепровода с момента остановки перекачки до момента закрытия задвижек, будет составлять:
Рассчитаем объем нефти, вытекшей из нефтепровода с момента закрытия задвижек до прекращения утечки:
Определим общую массу влившейся при аварии нефти:
т
Определим площадь розлива нефти по формуле:
Вывод
Вследствие разгерметизации данного трубопровода в окружающую среду может быть вылито 735,39т нефти, также нефтью будет залито 19866,4м2 земли.
|
|
|
