Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал), 2014, № 4 (отд)

МИР ГОРНОЙ КНИГИ

РЕДАКЦИОННАЯ КОЛЛЕГИЯ
Горного информационноаналитического
бюллетеня

Л.Х. ГИТИС – Издательство «ГОРНАЯ КНИГА»

Главный редактор

А.Б. ЖАБИН – Тульский ГУ

А.Б. МАКАРОВ – РГГРУ

А.А. АБРАМОВ

В.Н. АМИНОВ – Петрозаводский ГУ

В.А. АТРУШКЕВИЧ

Н.А. ГОЛУБЦОВ

Е.В. ДМИТРИЕВА

И.Ю. РАССКАЗОВ – ИГД ДВО РАН

– МГИ НИТУ МИСиС

– МГИ НИТУ МИСиС

– Издательство «ГОРНАЯ КНИГА»

Члены редколлегии

– Издательство «ГОРНАЯ КНИГА»

А.А. БАРЯХ – ГИ УрО РАН

В.Н. ЗАХАРОВ – ИПКОН РАН

В.Н. ОПАРИН – ИГД СО РАН

В.Л. ПЕТРОВ – МГИ НИТУ МИСиС

С.А. ЭПШТЕЙН – МГИ НИТУ МИСиС

В.Л. ШКУРАТНИК – МГИ НИТУ МИСиС

Д.Р. КАПЛУНОВ – ИПКОН РАН

В.А. КОВАЛЁВ – КузГТУ

М.В. КУРЛЕНЯ – ИГД Сибирского отд. РАНКузГТУ

ОТДЕЛЬНЫЙ
ВЫПУСК 4

ИНФОРМАЦИОННОАНАЛИТИЧЕСКИЙ
БЮЛЛЕТЕНЬ

MINING INFORMATIONAL
AND ANALYTICAL
BULLETIN
(SCIENTIFIC AND TECHNICAL JOURNAL)

(НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ)

2014

НЕФТЬ И ГАЗ

УДК 622.276+553.981

УДК 622.276+553.981

ББК 33

ББК 33

Коллектив
авторов, 2014

Н58

Н58

ISSN 0236-1493 (в пер.)

ISSN 0236-1493
Издательство «Горная книга», 2014

Издательство «Горная книга», 2014
Дизайн книги.

Нефть и газ: Отдельный выпуск Горного информационноаналитического
бюллетеня (научно-технического журнала)
M
a
ining Informational
nd anal tical bulletin Scientific
ec nica
y
(
and t
h
l
journal .
М.: Издательство «Горная книга».
14
ОВ4.
)
20
.
№
304 с.

Книга соответствует «Гигиеническим требованиям к изданиям книжным
для взрослых» СанПиН 1.2.1253-03, утвержденным Главным государственным
врачом России 30 марта 2003 г. (ОСТ 29.124-94). Санисанитарным

сфере защиты прав потребителей и благополучия человека
77.99.60.953.
№
Д.014367.12.13

тарно-эпидемиологическое заключение Федеральной службы по надзору в

В сборник вошли материалы Третьей Международной конференции
«Нефть и газ АТР 2014: ресурсы, транспорт, экология» проходившей на
,
базе Дальневосточного федерального университета. Тематика статей
представлена вопросами повышения надежности магистральных нефтегазотрубопроводов, образования газгидратов, утилизации попутного
нефтяного газа, газификации Дальнего Востока, рекуперации углеводородных паров, энергоресурсосбережения, экологической безопасности.
Сборник будет полезен научно-техническим работникам нефтегазового
комплекса, а также студентам и аспирантам.

ИЗДАНИЕ ОСУЩЕСТВЛЯЕТСЯ
ПРИ СОДЕЙСТВИИ:

Инвестиционного фонда
поддержки горного книгоиздания,
проект ГИАБ-2822-14

Издательства «Горная книга»,

Дальневосточного федерального
университета

ТРЕТЬЯ МЕЖДУНАРОДНАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ

«НЕФТЬ И ГАЗ - АТР 2014»

(“Oil and Gas-APR-2014.

Resources, Transport, Technology”)

20 23 мая 2014 г.

РЕДАКЦИОННАЯ КОЛЛЕГИЯ
ОТДЕЛЬНОГО ВЫПУСКА ГИАБ
«
»
НЕФТЬ И ГАЗ

Председатель

Члены редколлегии

А.Н. ГУЛЬКОВ - Дальневосточный федеральный университет

Ю.А. ВАСЯНОВИЧ - Дальневосточный федеральный университет

Ю.Д. ЗЕМЕНКОВ - Тюменский государственный нефтегазовый университет

LEE KYOOTAI - Ulsan National Institute of Science and Technology

Republic of Korea
MAEDA TOSHIJI - Economic Research Institute for Northeast Asia, Japan

В.В. СЛЕСАРЕНКО - Дальневосточный федеральный университет

С.Ф. СОЛОМЕННИК - Дальневосточный федеральный университет

А.А. ФАТКУЛИН - Дальневосточный федеральный университет

С.Н. ЧЕЛИНЦЕВ - Российский государственный университет

нефти и газа им. И.М. Губкина

V. PIVEN - University Technology Petronas, Malaysia

© À.Í. Ãóëüêîâ, Â.Ä. Ëàïøèí,  
Ñ.Ô. Ñîëîìåííèê, Ñ.Ã. Ãóëüêîâà,  
Þ.À. Âàñÿíîâè÷, À.Â. Íèêèòèíà, 2014 
ÓÄÊ 553.982 

À.Í. Ãóëüêîâ, Â.Ä. Ëàïøèí, Ñ.Ô. Ñîëîìåííèê,  
Ñ.Ã. Ãóëüêîâà, Þ.À. Âàñÿíîâè÷, À.Â. Íèêèòèíà 

Î ÒÐÀÍÑÏÎÐÒÈÐÎÂÊÅ ÍÅÔÒÈ  
ÈÇ ÌÅÑÒÎÐÎÆÄÅÍÈÉ, ÐÀÑÏÎËÎÆÅÍÍÛÕ  
 ÂÅ×ÍÎÉ ÌÅÐÇËÎÒÅ 

Òðóáîïðîâîäíàÿ òðàíñïîðòèðîâêà íåôòè èç ñåâåðíûõ ìåñòîðîæäåíèé ñîïðîâîæäàåòñÿ çà÷àñòóþ ðàçðóøåíèåì âå÷íîìеðçëûõ ãðóíòîâ è, êàê ñëåäñòâèå, ðàçðóøåíèåì ñàìèõ íåôòåïðîâîäîâ.  íàñòîÿùåå âðåìÿ ñ öåëüþ èñêëþ÷åíèÿ âåðîÿòíîñòè ðàçðóøåíèÿ âå÷íîìеðçëûõ ãðóíòîâ òåïëîâûì ïîòîêîì, ïîñòóïàþùèì ê íèì îò íåôòåïðîâîäà, ïðèìåíÿþòñÿ äîðîãîñòîÿùèå 
è ñëîæíûå òåõíè÷åñêèå óñòðîéñòâà. Ïðåäëàãàåòñÿ òåõíîëîãèÿ, ïîçâîëÿþùàÿ èñêëþ÷èòü ïðèìåíåíèå äàííûõ óñòðîéñòâ ïîñðåäñòâîì òðàíñïîðòèðîâêè ïî òðóáîïðîâîäàì õîëîäíîé íåôòè â ñîñòîÿíèè óãëåâîäîðîäíîé 
ãèäðàòñîäåðæàùåé äèñïåðñíîé ñèñòåìû. 
Êëþ÷åâûå ñëîâà: îñâîåíèå ñåâåðíûõ íåôòÿíûõ ìåñòîðîæäåíèé, âå÷íîìåðçëûå ãðóíòû, óñòîé÷èâîñòü íåôòåïðîâîäîâ, íèçêîòåìïåðàòóðíàÿ ïðîìûñëîâàÿ ïîäãîòîâêà íåôòè ê òðóáîïðîâîäíîìó òðàíñïîðòó, óãëåâîäîðîäíûå ãèäðàòñîäåðæàùèå äèñïåðñíûå ñèñòåìû. 
 
 
 
îëåå 80 % êðóïíûõ ìåñòîðîæäåíèé íåôòè Ðîññèè 
íàõîäèòñÿ â çîíå âå÷íîé ìåðçëîòû [1], ÷òî ñîçäàеò 
ñóùåñòâåííûå òðóäíîñòè äëÿ åе òðóáîïðîâîäíîãî òðàíñïîðòà 
èç ðàéîíîâ ïðîìûñëà íà íåôòåïåðåðàáàòûâàþùèå çàâîäû [2, 
3, 4, 5]. Íàïðèìåð, äëÿ ïðåäîòâðàùåíèÿ ïîâûøåíèÿ âÿçêîñòè 
íåôòè, òðàíñïîðòèðóåìîé èç ìåñòîðîæäåíèé ßìàëî-Íåíåöêîãî 
àâòîíîìíîãî îêðóãà ïî íåôòåïðîâîäó Çàïîëÿðüå – Ïóðïå, 
äëèíîé 310 êì ñìîíòèðîâàíî 8 ïóíêòîâ ïîäîãðåâà íåôòè. Ïðè 
ýòîì ñòîèìîñòü êîíñòðóêöèé îïîð, ïîçâîëÿþùèõ çàùèòèòü âå÷íîìеðçëûå ãðóíòû (ÂÌÃ) íà ãëóáèíó äî 18 ì, îáîøëèñü êîìïàíèè «Òðàíñíåôòü» â 0,4–0,5 ìëí ðóá/ò, ïðè ñòîèìîñòè îïîð 
òðàäèöèîííîé êîíñòðóêöèè 0,1 ìëí ðóá/ò [6]. 
Äëÿ ñíèæåíèÿ ñåáåñòîèìîñòè íåôòåïðîâîäîâ, ïðîêëàäûâàåìûõ â çîíå ÂÌà è èñêëþ÷åíèÿ ñæèãàíèÿ ïîïóòíîãî íåôòÿíîãî ãàçà íà ïðîìûñëàõ ïðè ïîäãîòîâêå íåôòè ê òðàíñïîðòó, 
ïðåäëîæåíà àëüòåðíàòèâíàÿ òåõíîëîãèÿ, ïîçâîëÿþùàÿ òðàíñïîðòèðîâàòü íåôòü â îõëàæäеííîì ñîñòîÿíèè [7. 8]. Îäíàêî, 
äëÿ ïðàêòè÷åñêîé ðåàëèçàöèè äàííîé ÿâíî ïðîãðåññèâíîé òåõíîëîãèè, ïîçâîëÿþùåé çíà÷èòåëüíî ñíèçèòü, êàê êàïèòàëüíûå, 

Á

òàê è ýêñïëóàòàöèîííûå çàòðàòû ïðè òðóáîïðîâîäíîé òðàíñïîðòèðîâêå íåôòè, íåîáõîäèìî îáåñïå÷èòü åе äîëæíûå òðàíñïîðòíûå ñâîéñòâà. Ñëåäóåò îòìåòèòü, ÷òî îõëàæäåíèå íåôòè 
ïðè ïðîìûñëîâîé ïîäãîòîâêå ïðèâîäèò ê åе ñòðóêòóðíîé êîíâåðñèè â óãëåâîäîðîäíóþ ãèäðàòñîäåðæàùóþ äèñïåðñíóþ ñèñòåìó, ÷òî ñóùåñòâåííî çàòðóäíÿåò ãèäðàâëè÷åñêèå ðàñ÷еòû 
íåôòåïðîâîäîâ. Çà÷àñòóþ ïðèìåíÿþùèåñÿ íûíå ðàñ÷еòíûå ìåòîäèêè äëÿ ðàñ÷еòà òðóáîïðîâîäíûõ ñèñòåì, ïðè òðàíñïîðòèðîâêå ïî íèì äèñïåðñíûõ ñðåä, íå ñîîòâåòñòâóþò ðåàëüíûì 
ãèäðàâëè÷åñêèì ìîäåëÿì, ÷òî ïðèâîäèò ê èõ îòêàçó. Îòêàçû, 
ïåðèîäè÷åñêè âîçíèêàþùèå â òðóáîïðîâîäíûõ ñèñòåìàõ ýíåðãåòè÷åñêèõ îáúåêòîâ ÑØÀ ïðè òðàíñïîðòèðîâêå äèñïåðñíûõ 
ñðåä, ïîáóäèëè äåïàðòàìåíò ýíåðãåòèêè (DOE) ïðîâåñòè êîððåêòèðîâêó ðàñ÷еòíûõ ìåòîäèê, ñîäåðæàùèõñÿ â íîðìàòèâíûõ 
äîêóìåíòàõ [9]. Íàó÷íîé îñíîâîé ïîñëóæèëà, â òîì ÷èñëå, ìåòîäèêà õîðîøî çàðåêîìåíäîâàâøàÿ ñåáÿ â õîëîäèëüíîé îòðàñëè [13]. Ïðåäñòàâëåííàÿ ìåòîäèêà ïîçâîëÿåò ïðîâîäèòü ãèäðàâëè÷åñêèå ðàñ÷еòû ïî îïðåäåëåíèþ ïàäåíèÿ äàâëåíèÿ â òðóáîïðîâîäàõ [14, 15, 16], îïðåäåëÿòü îïòèìàëüíóþ ñêîðîñòü 
äâèæåíèÿ äèñïåðñíûõ ñèñòåì è äèàìåòðû òðóáîïðîâîäîâ, ïðè 
ýòîì, îíà íå îòëè÷àåòñÿ îò ìíîãèõ äðóãèõ, îñíîâîé êîòîðûõ 
ñëóæèò óðàâíåíèå Äàðñè-Âåéñáàõà è äëÿ åе ïðèìåíåíèÿ ñëåäóåò ëèøü êîððåêòíî îïðåäåëèòü îáëàñòü ïðèìåíåíèÿ (ðèñ. 1). 
 

 

 
Ðèñ. 1. Íîìîãðàììà îïðåäåëåíèÿ ReÊÐ ïî çíà÷åíèþ ÷èñëà Íå [13] 

Ðèñ. 2. Íîìîãðàììà îïðåäåëåíèÿ äèíàìè÷åñêîé âÿçêîñòè äèñïåðñíîé ñèñòåìû, â çàâèñèìîñòè îò ðàçìåðà ÷àñòèö è èõ êîíöåíòðàöèè 
[13] 
 
Íà ðèñ. 2 ïðèâåäåíà íîìîãðàììà, êîòîðàÿ ïîçâîëÿåò îïðåäåëèòü äèíàìè÷åñêóþ âÿçêîñòü äèñïåðñíîé ñèñòåìû íà îñíîâå ïðîïèëåíãëèêîëÿ, èìåþùåé âÿçêîñòü â ïðåäåëàõ 0,2—1,0 
Ïà*ñ, ñ ðàçëè÷íûì ñîäåðæàíèåì äèñïåðñíîé ôàçû è ðàçìåðàìè 
åе ÷àñòèö [13]. 
Ïîñðåäñòâîì ÷èñëà Õåíäñòðîìà (1), âåëè÷èíà êîòîðîãî îïðåäåëÿåòñÿ èç ðåîëîãè÷åñêèõ ñâîéñòâ òðàíñïîðòíîé æèäêîñòè 
(â äàííîì ñëó÷àå íåôòè), îïðåäåëÿåòñÿ êðèòè÷åñêîå çíà÷åíèå 
÷èñëà Ðåéíîëüäñà, âûøå êîòîðîãî äèñïåðñíàÿ ñèñòåìà ïåðåìåùàåòñÿ ïî òðóáîïðîâîäàì â òóðáóëåíòíîì ðåæèìå. Òóðáóëåíòíûé ðåæèì òðàíñïîðòèðîâêè ïîçâîëÿåò çíà÷èòåëüíî ñíèçèòü 
ãèäðàâëè÷åñêîå ñîïðîòèâëåíèå, ïî ñðàâíåíèþ ñ èñïîëüçîâàíèåì ëàìèíàðíîãî ðåæèìà [13]. 

o
D
He

2

2
ρ
τ
=
μ
, 
 (1) 

ãäå ρ – ïëîòíîñòü ïëàñòîâîé íåôòè, êã/ì3; D – âíóòðåííèé 
äèàìåòð òðóáîïðîâîäà, ì; τî – íàïðÿæåíèå ñäâèãó, Ïà; μ – äèíàìè÷åñêàÿ âÿçêîñòü ñóñïåíçèè, Ïà⋅ñ. 
Íàïðÿæåíèå ñäâèãó îïðåäåëÿåòñÿ ïî ôîðìóëå 

î
Ñ
Ñ
3
2
0,00059 *
0,00701 *
0,02498
τ =
−
+
, 

ãäå Ñ – êîíöåíòðàöèÿ ÷àñòèö äèñïåðñíîé ôàçû â ñóñïåíçèè. 

Íàïðÿæåíèå ñäâèãó, â ïðåäåëàõ çíà÷åíèé ïðèìåíÿåìûõ 
êîíöåíòðàöèè äèñïåðñíîé ôàçû â óãëåâîäîðîäíûõ ãèäðàòñîäåðæàùèõ äèñïåðñíûõ ñèñòåìàõ (20–45 %), íàõîäèòñÿ â äèàïàçîíå 0,024–0,025. 

=
τ
=
⋅
−
⋅
+
î Ñ
3
2
(
0,2)
0,00059 0,2
0,00701 0,2
0,02498 = 0,025 Ïà, 

=
τ
=
⋅
−
⋅
+
î Ñ
3
2
0,35
(
)
0,00059 0,35
0,00701 0,35
0,02498 =  

= 0,024 Ïà, 

=
τ
=
⋅
−
⋅
+
î Ñ
3
2
0,45
(
)
0,00059 0,45
0,00701 0,45
0,02498  = 

=0,024 Ïà. 
×èñëî Ðåéíîëüäñà îïðåäåëÿåòñÿ ïî ôîðìóëå 2 

VD
Re
ρ
=
μ
,  
(2) 

ãäå ρ – ïëîòíîñòü íåôòè, êã/ì3; D – âíóòðåííèé äèàìåòð òðóáîïðîâîäà, ì; V – ñêîðîñòü äèñïåðñíîé ñèñòåìû, ì/ñ; μ – äèíàìè÷åñêàÿ âÿçêîñòü äèñïåðñíîé ñèñòåìû, Ïà⋅ ñ. 
Êîýôôèöèåíò òðåíèÿ ïðè òóðáóëåíòíîì äâèæåíèè äèñïåðñíûõ ñèñòåì îïðåäåëÿåòñÿ ïî ôîðìóëå 3 [13] 

α
⋅
λ
=
Ò
0,193
4 10
Re
, 
 (3) 

ãäå – Re – ÷èñëî Ðåéíîëüäñà; α=-1,378[1+0,14åõð(–2,9⋅ 10-5Re)] 
— ïîëóýìïèðè÷åñêèé êîýôôèöèåíò, êîòîðûé óãëåâîäîðîäíûõ 
ãèäðàòñîäåðæàùèõ äèñïåðñíûõ ñèñòåì ìåíÿåòñÿ â ïðåäåëàõ 1,38… — 1,39. 
α=-1,378[1+0,14åõð(-2,9⋅ 10-5⋅ 450 000)] =-1,38, 
α=-1,378[1+0,14åõð(-2,9⋅ 10-5⋅ 100 000)] =-1,39. 
Ïàäåíèå 
äàâëåíèÿ 
îïðåäåëÿåòñÿ 
óðàâíåíèåì 
ÄàðñèÂåéñáàõà 4 

Ò
L
V
ð
D

2

2
⎛
⎞
ρ
⎛
⎞
Δ
= λ
⎜
⎟
⎜
⎟
⎝
⎠⎝
⎠
, 
 (4) 

ãäå ΔÐ – ïàäåíèå äàâëåíèÿ â òðóáîïðîâîäå, Ïà; λÒ – êîýôôèöèåíò òðåíèÿ; L – äëèíà òðóáîïðîâîäà, ì; D – âíóòðåííèé 
äèàìåòð òðóáîïðîâîäà, ì; ρ – ïëîòíîñòü íåôòè, êã/ì3; V – ñêîðîñòü äâèæåíèÿ äèñïåðñíîé ñèñòåìû, ì/ñ.