Analysis of motion resistance force coefficients for oil transfer by various types of transportation

Abstract

Рассматривается вопрос об обосновании выбора способа транспортировки нефти - трубопроводным, железнодорожным, автомобильным и водным транспортом - по территории Российской Федерации. Отмечается, что в литературе имеются публикации, посвященные анализу эффективности различных видов транспорта на основе экономических показателей, однако такая оценка имеет ряд ограничений в связи со спецификой транспортируемого продукта. Авторами предложено оценивать эффективность трубопроводного, железнодорожного, автомобильного и водного транспорта на основе единого физического показателя - коэффициента силы сопротивления движению со стороны среды. Предложен алгоритм расчета указанного параметра для магистрального трубопровода. Получены значения коэффициентов силы сопротивления трению при движении нефти для рассматриваемых видов транспорта. Показано, что наименьшие значения силы сопротивления трению при транспортировке нефти имеет водный и трубопроводный (при определенных технологических режимах) транспорт, максимальный показатель, а значит, максимальные затраты энергии на преодоление сопротивления движению среды, - у автомобильного транспорта. При проектной загрузке нефтепровода коэффициент силы сопротивления движению со стороны среды сопоставим с соответствующим показателем для железнодорожного транспорта. Представленный подход может быть использован для оценочных расчетов энергозатрат, расходуемых на доставку нефти, с целью выбора оптимального способа транспортировки углеводородов, а также обоснования целесообразности строительства и эксплуатации магистральных нефтепроводов. The paper looks into the question of justification of the oil transportation method selection - pipeline, railroad, automotive and marine transport - in the Russian Federation. It states that literature references include publications dedicated to the analysis of efficiency of various types of transport on the basis of economic indicators, however such assessment has a number of limitations due to the specifics of the product being transported. The authors propose to evaluate efficiency of pipeline, railroad, automotive and marine transport on the basis of a single physical indicator - motion resistance force coefficient from the media side. An algorithm for calculation of the said parameter for main pipeline is proposed. The values of friction resistance force coefficients are obtained for oil movement for the type of transport being considered. It is shown that the lowest value of friction resistance force during oil transportation is found in marine and pipeline (under certain technological conditions) transport, maximum indicator, and thus the maximum consumption of energy for overcoming the media movement resistance, has automotive transport. With design loading of oil pipeline the motion resistance force from the media is comparable to the corresponding indicator for the rail transport. The proposed approach can be used for estimation of the energy use for delivery of oil to select the optimal method of hydrocarbons transportation, as well as justification of feasibility of construction and operation of main oil pipelines.