油气管道减阻增输与高聚物应用

2023-03-05

作为支持人们日常生产、生活的重要能源, 石油、天然气的运输不仅关系着能源的利用效率, 而且对于社会的稳定和经济发展也具有重要的影响。了解并掌握油气管道的减租方法, 同时, 对相关减租技术应用的条件进行深入挖掘, 从整体上增加油气管道的能源输送量, 是提高能源利用效率的主要方法。因此, 本文则着重对油气管道的减阻増输原理和方法做出分析, 并对高聚物在油气管道中的应用进行了详细探究。

1 油气管道减阻增输原理

如果流体能够将管道的内壁润湿, 则与管道内壁直接接触的流体质点则会沾粘在管壁上, 又由于粘粘在管壁上的流体速度为零, 故对于粘性流体而言, 其在管道内的运动则一定是剪切运动, 具体说来就是距离关闭越远的地方, 流体流速越大。值得注意的是, 对于壁面附近的流体而言, 其速度的梯度越大, 距离输送关闭相等距离的流体速度也就越大, 管道界面的输出量也就越大, 故通常将能够增加速度梯度, 但并不需要施加管道压力的技术称为管道的减阻増输技术[1]。

2 油气管道减阻増输的有效方法

2.1 降粘减阻增输

降粘减阻增输主要包括了以下类型:首先是掺稀输送。通过向石油或天然气中加入低粘流体, 进而从整体上降低混合物的黏度, 此时, 混合物的体积将会增加。因此, 对于此种方法而言, 只要流体粘度够低, 石油或天然气的输出量则必然增加。但需要说明的是, 掺稀输送的方法是否能够增加油气输出量是由掺入的低粘度流体的量和降粘效果所共同决定的[2]。因此, 需要根据实际情况, 正确选择降粘流体, 以达到最佳的减阻增输效果。

其次是低粘液环输送。当油气管道处于湍流状态时, 仅在壁面附近的过渡层、粘性底层以及极少数的对数率层中才存在较大的轴向摩擦应力, 而此应力在油气管道核心区以及绝大多数的对数率层中则基本不存在。此时, 则需要尽可能地降低壁面附近流体的粘度, 才能够使管道内流体速度梯度和输出量得到明显增加。通过采用粘液环输送, 从而使低粘液体紧贴壁面圆环运动, 并使高粘石油形成柱状在管道中心流动, 此种方法下获得的石油增输率较高且流体运动时所受到的阻力也较小。

2.2 基于径向脉动抑制的减阻増输

基于径向脉动抑制的油气管道减阻増输主要包括了以下几种方法:首先是基于壁面粗糙度减小的输出。当雷诺数保持不变时, 粘性流体底层的厚度也保持不变, 此时, 如适当降低管壁内粗糙突起的高度进而增加壁面的平滑度, 则在输出量或是雷诺数保持不变的前提下, 使油气流态按照水力粗糙区→混合磨擦区→水力光滑区的顺序发生变化, 能够有效降低因粗糙突起而产生的脉动, 从而在使得管道避免附近湍流的附加应力得到显著降低的同时, 通过增加流体的时均速度梯度, 并最终实现油气管道的减阻増输。其次是基于高聚物注入的减阻増输。由于在管道内施加内涂层, 进而以增加壁面平滑度的方式减少粗糙突起所实现的减阻増输, 其并不能够减少因流体流动不稳定而产生的脉动, 此时, 可向管道中注入柔性单长链高聚物则可以对管道壁面附近的径向流动产生很好的抑制作用。

3 高聚物的应用

3.1 高聚物应用方法

高聚物在油气管道减阻増输中的应用要求其必须以单分子状态悬浮在油气管道壁附近的天然气中, 且要具备相应的高聚物雾化与注入技术方可将其应用在管道减阻増输当中。故在天然气管道, 特别是高压大管径的天然气管道当中, 应适当提高高聚物分子长链的抗剪切能力, 从整体上提高高聚物的减阻増输能力。

3.2 高分子特征

高聚物在油气管道减阻増输中的应用取决于其内部高分子的相关特性。加入高聚物后, 高分子在成功弥补了油气管道管壁部分缺陷并降低壁面粗糙突起程度的同时, 也在避免形成了新的粗糙突起, 但新形成的粗糙突起通常具有良好的弹性, 从而使得其在气流的冲击下愈加趋于平滑, 不仅减小了管壁的粗糙度, 而且也有效减少了流体径向脉动的产生。

4 结语

本文通过对油气管道的减阻増输原理进行说明, 分别从降粘减阻增输以及基于径向脉动抑制的减阻増输两方面对油气管道减阻増输的办法做出了全面的探析;通过阐述高聚物的应用方法, 进而对其高分子的特征展开详细介绍。研究结果表明, 高聚物的引入能够有效提高油气管道的减阻増输效率。可见, 未来加强对油气管道减阻増输以及高聚物应用方面的研究力度, 对于提高能源利用效率具有重要的历史作用和现实意义。

摘要：近年来, 国内经济、社会等各领域的迅速发展对石油、天然气等能源的输送提出了更高的要求。为了进一步提高能源输送效率, 本文以油气管道作为研究对象, 通过对油气管道减阻増输的原理进行分析, 在结合其减阻増输有效办法的基础上, 对高聚物在油气管道中的应用展开了深入研究, 以期为避免油气管道阻塞, 提高油气输送效率提供有价值的参考意见。

关键词：油气管道,减阻増输,高聚物