Transportul prin conducte a petrolului brut vâscos sau congelabil

INTRODUCERE

Activitatea de colectare, transport, depozitare şi distribuţie a petrolului, produselor petroliere şi gazelor este strâns legată de cea a extracţiei hidrocarburilor fluide şi ca urmare, s-a dezvoltat în paralel cu aceasta.

După începuturi modeste, care se situează în al treilea pătrar al secolului trecut, când au fost construite primele conducte cu diametre de câţiva centimetrii şi lungimi de ordinul kilometrilor, s-a ajuns ca în prezent să existe numeroase sisteme complexe de transport, în a căror compunere intră conducte care au diametre de peste un metru şi lungimi de sute sau chiar mii de kilometrii. În special, în ultimele decenii, ca urmare a creşterii rapide a necesităţilor de alimentare cu energie primară şi a consumului de produse realizate prin prelucrarea petrolului şi a gazelor, activitatea de transport a hidrocarburilor fluide a devenit esenţială pentru dezvoltarea economică şi industrială a întregii omeniri.

Aceste afirmaţii sunt evident valabile şi pentru ţara noastră, în care primele conducte de petrol au fost construite la începutul secolului trecut, iar cele de gaze ceva mai târziu. O dezvoltare a sistemelor de transport de hidrocarburi fluide s-a produs în ultimele decenii, odată cu descoperirea de noi orizonturi petrolifere. În funcţie de necesităţile de extracţie, prelucrare şi consum, transportul hidrocarburilor fluide continuă să se dezvolte, ridicând noi probleme care trebuie rezolvate ţinându-se seama de cele mai recente progrese în acest domeniu.

Colectarea, transportul şi depozitarea petrolului brut, produselor petroliere şi gazelor constituie o activitate industrială de mare importanţă prin care se asigură alimentarea cu materie primă a rafinăriilor şi combinatelor petrochimice, precum şi alimentarea cu combustibil a consumatorilor.

Principalul mijloc de transport, atât pentru hidrocarburile lichide, cât şi pentru gaze, îl reprezintă conductele. Reţeaua de conducte existentă în lume s-a dezvoltat continuu, atingând lungimi, diametre şi capacităţi de transport din ce în ce mai mari. În felul acesta s-au constituit sistemele de transport în cadrul cărora se integrează şi activităţile de colectare şi pregătire pentru transport a hidrocarburilor lichide sau gazoase, precum şi acelea de depozitare şi de distribuţie a acestora la consumatori. Într-un astfel de sistem, locul central îl ocupă transportul propriu-zis cu problemele lui specifice care necesită o examinare atentă în vederea găsirii celor mai bune soluţii atât din punct de vedere tehnic, cât şi economic.

Perfecţionarea exploatării sistemelor de transport existente, realizarea de noi conducte sau depozite la nivelul unor cerinţe din ce în ce mai complex, precum şi cooperarea internaţională în acest domeniu, necesită o cât mai bună cunoaştere atât a problemelor fundamentale cât şi a celor mai recente realizări.

În prezent, România dispune de conducte importante de petrol şi produse petroliere, construite şi echipate la nivelul actual al tehnicii, precum şi o reţea bine dezvoltată de conducte de gaze interconectate, care formează sistemul naţional de transport. În funcţie de necesităţile de extracţie, prelucrare şi consum, transportul hidrocarburilor fluide continuă să se dezvolte.

Transportul prin conducte nu reprezintă însă singura modalitate posibilă, deoarece pot fi utilizate în acest scop căile maritime sau fluviale, căile ferate şi şoselele. Alegerea modului de transport depinde de mai mulţi factori care vor fi precizaţi în continuare, soluţia trebuie să ţină seama de cerinţele menţionate anterior.

CAPITOLUL I

PROBLEME PRIVIND TRANSPORTUL PRIN CONDUCTE A PETROLULUI BRUT VÂSCOS ŞI/SAU CONGELABIL

1.1 Considerente generale

Variaţia temperaturii în conductă are o influenţă importantă asupra pompării petrolului brut sau produselor petroliere. Astfel, viscozitatea lichidelor variază în sens contrar cu temperatura şi o scădere accentuată a acesteia din urmă produce o creştere importantă a viscozităţii. La un petrol brut vâscos pot apărea, în acest caz, dificultăţi mari de transport. De asemenea, unele petroluri brute sau produse petroliere pot ajunge la punctul de congelare atunci când temperatura din conductă scade. La petrolurile brute parafinoase, în unele cazuri, apar depuneri de parafină pe peretele conductei, fapt ce reduce diametrul interior sau conduce la înfundarea conductei.

Problema influenţei pe care o exercită variaţia temperaturii din conductă apare cel mai frecvent la pomparea petrolurilor brute parafinoase. Acestea conţin un anumit procent de parafină care, atunci când temperatura este suficient de ridicată, se găseşte complet dizolvată în petrol. Dacă temperatura scade, se poate ajunge la o valoare a acesteia la care parafina se separa sub formă de cristale foarte mici. În cazul în care scăderea temperaturii continuă mai departe, cristalele se leagă între ele formând plasa sau reţeaua de parafină. În aceste condiţii, petrolul brut nu se mai comportă ca un lichid newtonian normal ci ca o soluţie coloidală, în care petrolul este fază continuă iar parafina fază dispersă. Prin urmare, fenomenul de congelare a petrolului brut constă, de fapt, în separara parafinei şi cu toate că petrolul rămăne lichid este distribuit atât de uniform în reteaua de parafină încât ansamblul formează ceea ce se numeşte gel. Acesta posedă o structură care poate fi deranjată prin agitare dar se restabileşte în stare de repaus. Aşadar, petrolul brut parafinos congelabil posedă proprietatea de tixotropie.

Determinarea temperaturii de congelare a unui petrol brut parafinos este deci importantă pentru a se asigura transportul acestuia în bune conditii. Această determinare prezintă dificultăţi deoarece metodele utilizate de obicei dau rezultate destul de diferite, care depind de tratamentul termic aplicat anterior probei de petrol brut.

Din punct de vedere al conţinutului de parafină, petrolurile brute se împart în trei grupe, criteriul fiind temperatura de congelare a fracţiei de ulei care la temperatura de 323,15 K are viscozitatea cinematică Atunci când temperatura de congelare a acestei fracţii este de 257,15 K sau mai joasă, petrolul brut este considerat puţin parafinos. În cazul în care temperatura de congelare este cuprinsă între 258,15 K şi 293,15 K, petrolul brut este parafinos şi în sfârşit, dacă această temperatură depăşeşte 293,15 K, petrolul brut este foarte parafinos.

Temperatura solului are o influenţă care poate fi destul de importantă, fie în tot timpul anului, fie numai într-o perioadă a acestuia, în funcţie de raportul dintre această temperatură şi aceea de congelare a petrolului brut transportat.

Este deci necesar să se determine curba de variaţie anuală a temperaturii solului în care este îngropată conducta şi să se traseze pe acelaşi grafic cu dreapta care reprezintă temperatura de congelare a petrolului brut (vezi diagrama 1). Examinarea acestui grafic permite să se stabilească, în primul rând, dacă există sau nu pericolul de congelare şi în ce perioadă a anului. Evident, congelarea se poate produce în orice perioadă în care temperatura solului este inferioară temperaturii de congelare a petrolului brut.

Temperatura solului în care este îngropată conducta variază în timp şi cu adâncimea de îngropare. Amplitudinile variaţiei zilnice dar şi sezoniere ale temperaturii solului care urmăresc îndeaproape variaţiile temperaturii atmosferice la suprafaţa solului se amortizează rapid îndată ce adâncimea de îngropare creşte. Măsurătorile directe au arătat că variaţiile temperaturii în sol şi ale aerului, în funcţie de adâncime au valorile indicate în diagrama numarul 2.

Aşadar, din punct de vedere al transportului, faptul că un petrol brut este congelabil sau nu se apreciază în funcţie de variaţia temperaturii solului în care este îngropată conducta.

Pentru transportul prin conducte al petrolurilor brute cu viscozitate mare sau congelabile au fost propuse mai multe procedee, unele utilizate frecvent, altele aflate într-un stadiu incipient.

1.2 Transportul petrolului brut cu diluanţi

Dificultăţile care apar la transportul prin conducte al petrolului brut vâscos pot fi înlăturate dacă acesta se pompează după amestecarea cu diluanţi.

Ca diluanţi se poate utiliza benzina, petrolul lampant, motorina, condensatul, petrolul brut cu viscozitate mică etc. Prezenţa diluanţilor în petrol ameliorează proprietăţile de curgere ale acestuia.