Hydraulic and Energy Optimization of the Al-Feel–Mellitah Undulating Crude Oil Pipeline Using Nano-Engineered Internal Coatings
DOI:
https://doi.org/10.65405/7m69aq42الكلمات المفتاحية:
خط أنابيب النفط الخام؛ تحسين استهلاك الطاقة؛ خط أنابيب متعرّج؛ مناطق هبوط الضغط؛ طلاء داخلي هندسي-نانوي؛ تقليل الاحتكاك؛ طاقة الضخ.الملخص
يُعدّ نقل النفط الخام عبر خطوط الأنابيب من العمليات عالية الاستهلاك للطاقة، لا سيما في الخطوط طويلة المسافة التي تعبر تضاريس معقّدة ومتعرّجة. وفي مثل هذه الأنظمة — كما في خط أنابيب النفط بين حقل الفيل ومليتة— تُستهلك طاقة الضخ أساسًا في التغلب على الفواقد الاحتكاكية، بينما تُضيف تغيّرات المناسيب قيودًا هيدروليكية إضافية تؤثر بشكل كبير في سلوك الضغوط محليًا وعلى امتداد الخط. تبحث هذه الدراسة في إمكانية استخدام الطلاءات الداخلية النانوية للأنابيب كحلٍّ سلبي ودائم لخفض استهلاك الطاقة في خط أنابيب نفط خام طويل يتميّز بتغيّر الأقطار، وتعدد مناطق هبوط الضغط، وتناوب المقاطع الصاعدة والهابطة.
تم اعتماد خط أنابيب حقيقي ينقل النفط الخام من حقل إنتاج مرتفع المنسوب إلى محطة ساحلية منخفضة المنسوب كحالة دراسية ممثِّلة. يعمل الخط بمعدل تدفق ثابت يبلغ 40,000 برميل يوميًا، وقد تم تقسيمه هيدروليكيًا إلى خمس مناطق لهبوط الضغط، تتميز كل منها بخصائص هندسية وارتفاعية مختلفة. وعلى الرغم من أن المقطع الطولي المتعرّج للارتفاعات يوفّر مساهمة هيدروستاتيكية صافية مهمة لصالح الجريان، إلا أن الفواقد الموضعية للضغط تظل محكومة بالاحتكاك، وفواقد الصمامات، وسرعات الجريان المرتبطة بقطر الأنبوب.
تم تمثيل تأثير الطلاءات الداخلية النانوية من خلال تقليل معامل الاحتكاك (دارسي) مع الحفاظ على هندسة خط الأنابيب الأصلية وظروف التشغيل ومنحنى الارتفاعات دون تغيير. ويُبيّن إطار الدراسة وجود علاقة واضحة بين تقليل الاحتكاك الناتج عن تحسين السطح الداخلي، وانخفاض فواقد الضغط في كل منطقة، وتراجع الطلب الكلي على طاقة الضخ. وتُظهر النتائج أن الطلاءات الداخلية النانوية قادرة على تحسين الأداء الهيدروليكي والطاقي لخطوط أنابيب النفط المتعرّجة بشكل ملحوظ، دون الحاجة إلى تغيير معدل التدفق أو تخطيط البنية التحتية، مما يوفّر مسارًا عمليًا نحو تشغيل أكثر كفاءة في استهلاك الطاقة.
التنزيلات
المراجع
Bai, Q., & Bai, Y. (2012).Subsea pipeline design, analysis, and installation. Gulf Professional Publishing.
Burger, E. D., Munk, W. R., & Wahl, H. A. (1980). Flow increases in the trans-Alaska pipeline through use of a polymeric drag-reducing additive. Journal of Petroleum Technology, 32(3), 377–386. https://doi.org/10.2118/9419-PA
Chaudhry, M. H. (2014).Applied hydraulic transients (3rd ed.). Springer.
Choi, K.-S., Yang, X., Clayton, B. R., & Glover, E. J. (2020). Turbulent drag reduction using nano-structured surfaces. Philosophical Transactions of the Royal Society A, 378(2173), 20190181. https://doi.org/10.1098/rsta.2019.0181
Fox, R. W., Pritchard, P. J., & McDonald, A. T. (2020).Introduction to fluid mechanics (9th ed.). Wiley.
Kim, J., Kim, C., & Choi, K.-S. (2016). Turbulent drag reduction by nano-structured superhydrophobic surfaces. Physics of Fluids, 28(11), 115102. https://doi.org/10.1063/1.4966631
International Energy Agency (IEA). (2022).Energy efficiency and emission factors in industry 2022. IEA Publications. https://www.iea.org/reports/energy-efficiency-2022
Liu, Y., Chen, X., & Xin, J. H. (2017). Surface nano-coatings for oil and gas pipelines: Drag reduction and anti-fouling performance. Journal of Petroleum Science and Engineering, 156, 389–398. https://doi.org/10.1016/j.petrol.2017.06.032
Menon, E. S. (2011).Pipeline planning and construction field manual. Gulf Professional Publishing.
Mellitah Oil & Gas B.V. (1998).Al-Feel to Mellitah crude oil pipeline longitudinal profile and hydraulic data sheet (Operational engineering drawing). Internal document.
Mohitpour, M., Golshan, H., & Murray, A. (2014).Pipeline design and construction: A practical approach (3rd ed.). ASME Press.
Sellin, R. H. J., Hoyt, J. W., & Scrivener, O. (1982). The effect of drag-reducing additives on fluid flows and their industrial applications. Journal of Hydraulic Research, 20(1), 29–68. https://doi.org/10.1080/00221688209499431
Rastegar, S., & Akhavan, R. (2015). On the mechanism of turbulent drag reduction with superhydrophobic surfaces in channel flow. Journal of Fluid Mechanics, 773, R4. https://doi.org/10.1017/jfm.2015.337
White, F. M. (2016).Fluid mechanics (8th ed.). McGraw-Hill Education.
Wylie, E. B., & Streeter, V. L. (1993).Fluid transients in systems. Prentice Hall.
Zhang, P., Lv, F., & Wei, Q. (2019). Drag reduction characteristics of superhydrophobic surfaces in turbulent flow. Applied Surface Science, 476, 1–10. https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2019.01.123
التنزيلات
منشور
إصدار
القسم
الرخصة
الحقوق الفكرية (c) 2026 مجلة العلوم الشاملة
هذا العمل مرخص بموجب Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
