Навчальний посібник розроблено відповідно до робочої програми дисципліни "Трубопровідний транспорт високов'язких вуглеводнів". У посібнику розкрито спеціальні технології трубопровідного транспорту високов'язких нафт і нафтопродуктів. Показано зв'язок між реологічними характеристиками високов'язких вуглеводнів і їх транспортабельними властивостями. Наведено методи та результати експериментального визначення реологічних характеристик високов'язких нафт Прикарпаття. Розглянуто методи теплогідравлічних розрахунків неізотермічних нафтопроводів у процесі перекачування високов'язких нафт, що характеризуються ньютонівськими. лінійно пластичними і нелінійно пластичними реологічними характеристиками. Наведено апробацію методик розрахунку шляхом визначення технологічних параметрів експлуатації неізотермічного нафтопроводу Долина-Дрогобич при перекачуванні високов'язкої долинської нафти. Призначено для підготовки магістрів за спеціальністю 8.05030402 -"Газонафтопроводи та газонафтосховища ". Навчальний посібник може бути використаний студентами всіх форм навчання, слухачами інституту післядипломної освіти, а також фахівцями, які займаються проектуванням та експлуатацією об'єктів трубопровідного транспорту нафти і нафтопродуктів. ЗМІСТ ВСТУП 8 РОЗДІЛ 1. НЕОЛОГІЧНІ ВЛАСТИВОСТІ ВИСОКОВ'ЯЗКИХ ІШВИДКОЗАСТИГАЮЧИХ НАФТ 10 1.1 Спеціальні технології перекачування високов'язких і швидкозастигаючих в)тлеводнів.... 11 1.2 Реологічні моделі рідин і їх зв'язок із закономірностями руху в трубопроводі 18 1.3 Рівняння течії ньютонівської рідини .27 1.4 Рівняння течії лінійної в'язколластичної рідини …….29 1.4 Рівняння течії нелінійної в'язкопластичної рідини.......31 1.6 Рівняння течії псевдопластичної рідини ....33 Запитання для самоконтролю 34 РОЗДІЛ 2. МЕТОДИ ДОСЛІДЖЕНЬ РЕОЛОГІЧНИХ ХАРАКТЕРИСТИК ВИСОКОВ'ЯЗКИХ ВУГЛЕВОДНІВ 36 2.1 Технічна характеристика ротаційних віскозиметрів РЕОТЕСТ-2 і RHEOTEST RN4.1 . 37 2.1.1 Принцип роботи ротаційного віскозиметра 39 2.1.2 Опис конструкції приладу РЕОТЕСТ-2 42 2.1.3 Характеристика конструкції термостату 45 2.1.4 Характеристика холодильної установки 45 2.2 Методика визначення реологічних характеристик високов'язких вуглеводнів із застосуванням віскозиметра РЕОТЕСТ-2 46 2.3 Методика обробки результатів вимірювань реологічних характеристик високов'язких вуглеводнів 49 Запитання для самоконтролю 50 РОЗДІЛ 3. ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНІ ДОСЛІДЖЕННЯ РЕОЛОГШНИХ ХАРАКТЕРИСТИК НАФТИ ДОЛИНСЬКОГб РОДОВИЩА 51 3.1 Результати експериментальних досліджень реологічних характеристик долинської нафти 52 3.2 Математичне моделювання реологічних характеристик долинської нафти 70 Запитання для самоконтролю 90 РОЗДІЛ 4. ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНІ ДОСЛІДЖЕННЯ ВПЛИВУ СЕЗОННИХ ЧИННИКІВ І ТЕМПЕРАТУРИ ПІДІГРІВУ ДОЛИНСЬКОЇ НАФТИ НА її РЕОЛОГІЧНІ ХАРАКТЕРИСТИКИ 91 4.1 Методика дослідження впливу сезонних чинників і температури підігріву долинської нафти на її реологічні характеристики 92 4.2 Результати реологічних досліджень для долинської нафти, яку перекачували у травні 2007 року............................. 93 4.3 Результати реологічних досліджень для долинської нафти, яку перекачували в інші місяці року............................. 130 Запитання для самоконтролю 138 РОЗДІЛ 5. ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНІ ДОСЛІДЖЕННЯ ВПЛИВУ ДЕПРЕСАТОРШ НА РЕОЛОГІЧНІ ХАРАКТЕРИСТИКИ І ТРАНСПОРТАБЕЛЬНІ ВЛАСТИВОСТІ ВИСОКОВ'ЯЗКИХ НАФТ 140 5.1 Механізм дії депресаторів на реологічні характеристики високов'язких і швидкозастигаючих вуглеводнів. ...141 5.2 Аналіз результатів експериментальних досліджень впливу депресаторів на реологічні характеристики долинської нафти……143 Запитання для самоконтролю 167 РОЗДІЛ 6. ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНІ ДОСЛІДЖЕННЯ ВПЛИВУ РОЗРІДЖУВАЧІВ НА РЕОЛОГІЧНІ ХАРАКТЕРИСТИКИ І ТРАНСПОРТАБЕЛЬНІ ВЛАСТИВОСТІ ВИСОКОВ'ЯЗКИХ НАФТ 169 6.1 Механізм дії розріджувачів на реологічні характеристики високов'язкої нафти 170 6.2 Аналіз результатів досліджень реологічних характеристик суміші високов'язкої долинської і малов'язкрї російської нафти сорту Urals 174 Запитання для самоконтролю , 196 РОЗДІЛ 7. МАТЕМАТИЧНА МОДЕЛЬ УСТАЛЕНОГО РЕЖИМУ РОБОТИ НЕВОТЕРМІЧНОГО НАФТОПРОВОДУ ПРИ ПЕРЕКАЧУВАННІ НЬЮТОНІВСЬКИХІНЕНЬЮТОШВСЬКИХ РІДИН 197 7.1 Математична модель усталеного режиму роботи неізотермічного нафтопроводу при перекачуванні ньютонівських рідин, . 198 7.2 Особливості математичної моделі усталеного режиму роботи неізотермічного нафтопроводу при перекачуванні неньютонівських рідин 208 7.3 Математична модель процесу передачі тепла від нафти у навколишнє середовище для неізотермічного нафтопроводу 212 Запитання для самоконтролю ....228 РОЗДІЛ 8. МЕТОДИ ТЕПЛОГІДРАВЛІЧНИХ РОЗРАХУНКІВ НЕІЗОТЕРМІЧНОГО НАФТОПРОВОДУ ПРИ ПЕРЕКАЧУВАННІ НЬЮТОНІВСЬКИХ РІДИН 230 8.1 Методика розрахунку гідравлічної характеристики неізотермічного нафтопроводу при перекачуванні ньютонівських рідин 231 8.2 Методика визначення пропускної здатності неізотермічного нафтопроводу при перекачуванні ньютонівських рідин 240 8.2.1 Розрахунок пропускної здатності неізотермічного нафтопроводу у зоні стійкої роботи ...241 8.2.2 Розрахунок пропускної здатності неізотермічного нафтопроводу у зоні нестійкої роботи 242 8.3 Методика розрахунку змін на пору і температури нафти по довжині неізотермічного нафтопроводу при перекачуванні ньютонівських рідин ...................................................................................244 8.4 Апробація розроблених методик шляхом виконання теготогідравлічних розрахунків нафтопроводу Долина-Дрогобич 247 Запитання для самоконтролю 261 РОЗДІЛ 9. МЕТОДИКА ТЕПЛОГІДРАВЛІЧНОГО РОЗРАХУНКУ НЕВОТЕРМІЧНОГО НАФТОПРОВОДУ З УРАХУВАННЯМ В'ЯЗКОШІАСТИЧНИХ ВЛАСТИВОСТЕЙ НАФТИ ……………………………262 9.1 Методика розрахунку границі ділянок із турбулентним неньютонівським і ламінарним неньютонівським режимами руху нафти……………….264 9.2 Методика розрахунку ділянки нафтопроводу з турбулентним ньютонівським рухом нафти……………267 9.3 Методика розрахунку ділянки нафтопроводу з турбулентним неньютонівським рухом нафти…………269 9.4 Методика розрахунку ділянки нафтопроводу з ламінарним неньютонівським рухом нафти…………….274 9.5 Методика тешюгідравлічного розрахунку неізотермічного нафтопроводу при послідовному перекачуванні нафт із суттєвою різницею фізико-хімічних властивостей……………………………………………...278 9.6 Аналіз результатів теплогідравлічних розрахунків режимів роботи нафтопроводу Долина-Дрогобич з урахуванням неньютонівських властивостей нафти………………………………………………………283 9.7 Рекомендації щодо підвищення надійності експлуатації нафтопроводу Долина-Дрогобич шляхом зменшення небезпеки його "заморожування"………….296 9.7.1 Зміна режиму роботи нафтопроводу Долина-Дрогобич шляхом підвищення температури підігріву долинської нафти…………………………………………297 9.7.2 Зміна режиму роботи нафтопроводу шляхом заміни ротора магістрального насоса на ГНПС Долина…………………………………………………….299 Запитання для самоконтролю. 306 РОЗДІЛ 10. ІНЖЕНЕРНІ МЕТОДИ ТЕПЛОГВДРАВЛІЧНИХ РОЗРАХУНКІВ НЕІЗОТЕРМІЧНОГО НАФТОПРОВОДУ ПРИ ПЕРЕКАЧУВАННІ В'ЯЗКОПЛАСТИЧНИХ РІДИН 309 10.1 Математичне моделювання трубопровідної гідродинаміки в'язкопластичної рідини 310 10.2 Математичне моделювання трубопровідної гідродинаміки нелінійної в'язкопластичної рідини ...323 Запитання для самоконтролю 343 ПЕРЕЛІК ВИКОРИСТАНИХ І РЕКОМЕНДОВАНИХ ДЖЕРЕЛ 344