水平管路水环输送稠油减阻模拟实验

随着石油开采的增加，黏度较大的稠油输送受到越来越多的关注。基于自主设计的两相流水环输送稠油实验系统，模拟并开展了水环输送稠油实验。拍摄了水环发生器在不同间隙尺寸下的流动流型，分析了不同实验条件下的水环输送稠油减阻效果。结果表明：水环输送可以大大降低管道输送过程中压降；结合实验和模拟，水环发生器间隙尺寸在0.9～1.4 mm时，水环的减阻效果最好；流速增加会增大单位管道上的压降，降低水环输送的减阻效果。     

水平管内水环输送模拟稠油减阻特性

基于自主设计加工并搭建的水环输送稠油减阻模拟管路系统,采用500^#白油模拟稠油,试验研究了稠油在水环作用下的水平管流阻力特性,分析了油相表观流速（0.3～1.0m/s）、水相表观流速（0.11～0.72m/s）及入口含水率（0.13～0.49）对水润滑管流流型特征及减阻效果的影响。结果表明：环状水膜可有效隔离并润滑油壁界面,油-水两相流流型总体上呈稳定的偏心环状流结构;水环输送可大幅降低管道输送过程中的压降,其压降值仅为相同油流量下纯油输送压降的1/55～1/27;当入口含水率为0.13～0.27时,水环输送的效能显著,输油效率均高于40;油相表观流速和入口含水率的增加会增大单位管长压降,降低水环输送的减阻效果和输油效能。     

聚丙烯酰胺对高黏油-水环状流流动特性的影响

针对稠油水环输送的水环流动改进问题,提出稠油流动边界层在聚丙烯酰胺（PAM）水环作用下的模拟实验方法,基于自主研发设计的室内油-水两相流可视化环道实验装置,采用500#白油模拟旅大稠油,实验研究了稠油-水环状流外环水相中添加PAM前后的流型特征与阻力特性,评价了PAM对水环润滑的协同减阻效果,分析了PAM对水环流动稳定性的作用机理。实验结果表明：PAM对稠油-水环状流的流型特征与阻力特性均有显著影响,使环状流的分布区域缩小,其缩减区域转变为分层流和塞状流,当其为分层流时减阻作用丧失;当油相表观流速为0.23～0.90m/s时,PAM减阻率随含水率增加先迅速增大后缓慢减小,在测试范围内最高达35%。研究结果可为稠油水环输送工艺优化提供理论指导和技术支持,也可为稠油管输流动改进提供新理念与新方法。     

稠油流动边界层水基泡沫减阻模拟

针对稠油水环输送的中心油流偏心问题,提出稠油流动边界层在AFS-2水基泡沫作用下的模拟实验方法,设计加工相应的管流模拟装置及泡沫发生、注入与泡沫层生成系统.用201甲基硅油模拟稠油,实验研究稠油在水基泡沫作用下的水平管流阻力特性,分析泡沫与硅油的流速与流量比对硅油流动流型和减阻效果的影响.基于上部泡沫-下部液膜复合边界层假设,建立硅油-泡沫-液膜中心环状水平管流的压降预测模型.结果表明:20℃室温下,当泡沫与硅油流量比为0.2～0.5时,硅油流动减阻率高于70%,其机理可归结为油壁间形成了上部泡沫-下部液膜的复合隔离润滑层;理论预测值与实验测量值吻合良好,相对误差为－17.55%～9.76%.     

水平管稠油掺气减阻模拟实验

依托流体可视化环道装置,设计并加工稠油掺气减阻模拟装置,实验研究水平管内两种稠油模拟油掺气流动阻力特性,拍摄不同气液流量比下的管流流型,分析不同实验条件下气相对稠油的减阻效果并建立相应的压降预测模型。结果表明:在气液比0~15范围内,共观察到六种流型,分别是泡状流、弹状流、分层流、段塞流、环状流、雾状流。220#与440#模拟油所对应的管路减阻率分别在气液比1.17和0.96时达到最大值48.19%和33.76%,当掺气比为0.9~1.2时,减阻率均可维持在20%以上。其机理可归结为空气使油-油接触转变为油-气-油接触,降低了混合相的层间剪切应力。Dukler法不适用于高黏气液两相流,所建立的稠油-气两相压降模型预测值与实测值吻合良好,平均相对误差在20%以内。     

水平管稠油掺气减阻模拟实验

依托流体可视化环道装置,设计并加工稠油掺气减阻模拟装置,实验研究水平管内两种稠油模拟油掺气流动阻力特性,拍摄不同气液流量比下的管流流型,分析不同实验条件下气相对稠油的减阻效果并建立相应的压降预测模型。结果表明：在气液比0~15范围内,共观察到六种流型,分别是泡状流、弹状流、分层流、段塞流、环状流、雾状流。220^#与440^#模拟油所对应的管路减阻率分别在气液比1.17和0.96时达到最大值48.19%和33.76%,当掺气比为0.9~1.2时,减阻率均可维持在20%以上。其机理可归结为空气使油-油接触转变为油-气-油接触,降低了混合相的层间剪切应力。Dukler法不适用于高黏气液两相流,所建立的稠油-气两相压降模型预测值与实测值吻合良好,平均相对误差在20%以内。     

稠油乳化降粘输送优化运行研究

随着石油不断开发使用,原油的储量减少,轻质原油的开发成本越来越高,对稠油的开发成为热点,而稠油存在粘度大且管道输送技术困难等问题,针对这一问题,本文对乳化降粘法进行深入分析,从稠油的物理特性及管道摩擦等因素探讨了稠油降粘的最佳条件。本文首先对稠油的粘度与含水率和温度之间的关系进行分析,根据实验数据拟合出,含水率、温度、粘度的关系式,然后通过环道对稠油进行模拟测试,对管道输送摩擦及压降等因素与流量及输送时间的关系,并最终通过实验确定稠油输送的最佳含水率和温度的范围。     

基于水环润滑装置在乳化炸药混装车上的减阻输送研究

本文分析了水环润滑装置减阻输送的机理,从水环结构上保证乳化炸药输送时的减阻效果,应用试验研究验证其减阻性能,并确定相关试验参数,对提高乳化炸药混装车的现场装药效率具有重要意义。     

湍流条件下原油对管道输送中的减阻及腐蚀的影响研究

原油在管道中流动,存在流体流动压降、腐蚀和泵送能耗大等问题。流动可以通过降低粘度或降低阻力的技术来增强,腐蚀问题可以添加缓蚀剂来缓解。首先,本文从原油粘度、稀释原油与腐蚀类型对湍流条件下原油对管道输送下的减阻及腐蚀现状进行阐述。其次,对湍流条件下原油对管道的减阻及腐蚀的反应机理进行了阐述。最后,分别对湍流条件下原油对管道输送的减阻和腐蚀的影响进行分析研究,以期为之后湍流条件下原油对管道输送中的减阻及腐蚀以及原油输送等相关研究提供理论依据。     

两相流动中气泡尺寸影响板式换热器性能的研究

通过实验和数值模拟的方法研究了水与空气组成的两相流动在板式换热器中的传热和阻力特性,以及不同气泡尺寸两相流的传热效果对比。实验结果表明:传热系数k随着液体与气相雷诺数的增加而增大,同时压降也随之增大;随着气泡尺寸的减小,传热系数k逐渐变大,而压降随着变小,并通过了数值模拟方法进行论证。     

水平管稠油水环输送稳定性数值研究

流动稳定性问题是稠油水环输送的难点。使用CFD软件,从油水密度差、黏度差、油水两相速度几个因素出发展开研究。模拟结果表明,缩小油水密度差会减小压降梯度降低偏心率增加输油效率η,η最高可达11.54;油相黏度的增加虽然会增加压降梯度但输油效率会提高,η最高可达92.47。变水速情况下,水速过小会形成大压降的分层流,稳定水环形成后水速过大会增大管输总流量减小输油效率;变油速情况,油速增长会增加压降梯度,输油效率存在峰值,存在最优速度范围。     

磷精矿料浆输送管道减阻效果研究

减阻剂可以在不改变管道运行方式的条件下,降低管道内处于湍流状态流体的摩阻压降,提高流体的输送流量。从某企业磷精矿料浆管道输送的实际情况出发,利用自行设计的减阻剂室内环道装置进行模拟与评价,研究了减阻剂种类和浓度及管道流体雷诺数对减阻效果的影响。实验得出,在室温(25℃左右)、聚丙烯酰胺质量浓度(单位体积的料浆中含有减阻剂的质量)为500 mg/L、雷诺数为14 154(对应管道流速为2.21 m/s)条件下,磷精矿料浆的输送流量从2.31 m3/h提高到3.36 m3/h,增速为45.6%。     

乙炔水环压缩机机械密封改造及应用

1乙炔水环压缩机工作原理 使用水环压缩机作为乙炔气的输送设备,首先要考虑的是乙炔易燃、易爆的性质和对输送的要求,乙炔气不宜在高压条件下输送（不超过0．15MPa）．以确保输送安全。水环压缩机叶轮与泵壳的间隙较大,不易因碰撞而产生火花,对输送易燃、易爆气体安全可靠。泵腔内的工作液为水,乙炔气在泵腔内呈湿气状态,从而可有效抑制乙炔气的爆炸。水环压缩机具有一定的抽气能力,输送压力不高,排气量大,输送乙炔气相对安全可靠,其工作原理（见图1）如下。     

原油管道掺混输送运行风险分析

日东原油管道适应性改造工程为通过向委内瑞拉稠油中掺入一定量的中东原油,利用静态掺混器进行在线掺混,降低委内瑞拉稠油的黏度,以实现委内瑞拉稠油的常温输送。适应性改造工程实施后,日东原油管道可以实现常温输送中东原油和进行中东原油和委内瑞拉稠油掺混输送。增加了管道输送油品的种类,提高了管道的利用率,实现管线增输增效。     

湍流边界层内表面活性剂减阻特性研究

湍流主要通过边界层流体与壁面的摩擦引起的,因此,研究表面活性剂的流向上边界层内湍流减阻性非常有意义,通过压降和粒子图像测速法分别研究了质量分数为10×10~(-6),50×10~(-6)和100×10~(-6)下的表面活性剂溶液与水的压降、范宁系数、减阻率、平均速度、速度分布云图、雷诺应力、涡量和涡量分布云图,实验发现:在表面活性剂的壁面范宁系数要比水时壁面的范宁系数要小,在质量分数为50×10~(-6)时减阻效果最好,最大减阻率为20%。得出结论:表面活性剂的加入使湍流边界层的厚度增加,雷诺切应力减小,在靠近管道的中心处的涡量最小,随着远离管道的中心,涡量缓慢地增大,近壁区的涡量降低,表面活性剂的减阻溶液的涡量比水的涡量稍微大一点,说明主要抑制管道中心区域的湍流强度来降低阻力,从而达到减阻效果。     

稠油掺稀管道输送工艺特性

对国内某WK掺稀稠油保温管道,进行工艺特性分析和安全输送能力计算。结果表明：①加热输送的掺稀稠油管道存在随输量减小压降急剧增大的不稳定区;②掺稀比增大时,管道的不稳定工作区左移,安全输送的临界输量减小,有利于管道在低输量下安全运行;③最大输送能力并非随掺稀比或首站出站油温单调递增;在某一掺稀比和/或首站出站油温下,WK掺稀稠油管道具有最大输送能力;④WK线的整体压降受掺稀比、输量的影响较大,但季节对压降的影响很小;⑤WK线整体温降主要受输量影响,而掺稀比、季节对其影响不大;⑥对于同一种掺稀比稠油和同样的出站温度,在不同季节下的末站进站温度、临界输量以及最大输送能力相近。     

水平90°弯管内盐泥浆输送压力损失研究

为得到盐泥浆在水平弯管内输送过程中的压力分布规律，探究管道直径、输送速度、输送浓度对压力损失的影响，对盐泥浆在水平弯管内的流动状态进行三维数值模拟，采用仿真与实验相结合的方式，分析了管道直径、输送浓度和输送速度对弯管段压降的影响。结果表明：弯管段压力损失随着管道直径的增大而减小，随着浆体流速的增加而增大，随着输送浓度增加而增大。设计正交实验发现各因素对弯管段压力损失影响大小顺序为：管道直径>输送速度>输送浓度。     

新型原油管道减阻技术的研究与应用

目前出现的由于有机质的沉积使得原油在管线运输过程中出现输送阻力大,耗电量高,安全性难以保障等问题,使用DRIVE原油萃取剂进行室内和现场评价实验,包括稠油油垢溶解性、模拟管道降压减阻实验进行评价,发现DRIVE原油萃取剂具有良好的原油清洗力,降粘防蜡效果明显,可以明显降低原油输送阻力,改变原油润湿性,提高原油流变性,改善原油品质,从而减小原油在集输过程中的流动阻力,改善其流动性,降低原油的集输成本。     

乙炔水环真空泵结垢原因探讨

目前,电石乙炔法在生产聚氯乙烯工艺中,仍占很大比例。该工艺的主要设备水环(真空)泵常因结垢被腐蚀,堵塞转子和泵体排气孔,缩小水环泵转子与泵体的间隙,造成水环泵输送能力显著下降。因此,制约整个聚氯乙烯的生产。解决水环泵结垢问题,对保证聚氯乙烯正常生产十分重要。     

组合约束型提升管出口气固分布器的压降

在一套组合约束型提升管冷态实验装置上,通过实验研究了不同操作条件下提升管出口气固分布器的压降,并与常规气体分布器压降进行了对比。实验结果表明,在零床层及有床层的操作模式下,气固分布器压降均随提升管内表观气速和颗粒循环强度的增加而增大,在颗粒循环强度较低时,气固分布器压降曲线变化的斜率随着表观气速的增加而增大,在颗粒循环强度较高时,气固分布器压降曲线变化的斜率随着表观气速的增加而减小;随着开孔率及上部流化床层压降增加,气固分布器压降呈降低趋势,当流化床层压降达到一定程度后,分布器各孔方可实现有效布气,此后气固分布器压降趋于近似不变;在相同表观气速及开孔率下,气固分布器压降大于常规气体分布器压降。