Повышение эффективности гидродинамических исследований на стендовом оборудовании

Потребление энергии при перекачке нефти по трубопроводам в первую очередь определяется гидравлическим сопротивлением. В связи с этим гидродинамические исследования, направленные на разработку энергосберегающих технологий, имеют особое значение. К таким технологиям относятся методы удаления водных и газовоздушных скоплений, увеличивающих сопротивление, а также применение противотурбулентных присадок, снижающих потери на трение. Ключевая проблема традиционной схемы исследований (теория → стендовые испытания → внедрение) заключается в том, что лабораторные установки, как правило, не моделируют в полной мере условия реальных магистральных трубопроводов большого диаметра, что затрудняет перенос полученных результатов в промышленность. Авторами предложен усовершенствованный алгоритм выполнения прикладных исследований. На первом этапе устанавливаются факторы, определяющие протекание процесса. Затем проводятся стендовые испытания для выявления количественных закономерностей. Далее разрабатывается математическая модель процесса, которая верифицируется с использованием экспериментальных данных. Главное отличие подхода — использование верифицированной модели для численного моделирования процесса в условиях, характерных для магистральных нефтепроводов большого диаметра. Эффективность нового подхода подтверждена при решении задачи выноса водных скоплений. На основе ограниченных стендовых данных была создана и верифицирована математическая модель, с помощью которой выполнены расчёты для труб диаметром до 1200 мм, вязкостью нефти до 40 мм2/с и углами наклона до 60°. Проверка полученной зависимости на действующем нефтепроводе подтвердила её высокую точность по сравнению с ранее используемыми формулами.