天然气减阻剂开发应用现状及研究展望

目前天然气管道的减阻主要有内涂层技术和减阻剂减阻技术。与较为成熟的内涂层技术相比,天然气减阻剂减阻技术在施工及适用性等方面更有优势,近年来取得了一定的研究进展。依据国内天然气减阻剂近年来的开发及应用状况,对减阻剂种类、室内评价方法及现场应用情况进行了总结,在此基础上对研究中存在的一些不足进行了讨论。针对目前长输管道采用的内涂层技术减阻,管道粗糙度降低空间已经非常有限的现状,从减阻剂机理、减阻剂合成及应用方面对未来的研究内容进行了展望。     

α-烯烃合成减阻剂的研究

在管输流体中加入减阻剂是提高输送能力的有效方法。以α-烯烃为原料,利用正交试验法确定减阻高聚物α-烯烃的最优配方和合成条件,分析了主催化剂、助催化剂用量、反应温度和反应时间等因素对聚合产物的影响程度,制定出可行的试验方案。在优化条件下合成的减阻剂,对于对0号柴油,流体雷诺数6000,添加量10μg/g时,减阻效果优于同类产品。     

α-烯烃合成减阻剂的研究

在管输流体中加入减阻剂是提高输送能力的有效方法。以α-烯烃为原料，利用正交试验法确定减阻高聚物α-烯烃的最优配方和合成条件，分析了主催化剂、助催化剂用量、反应温度和反应时间等因素对聚合产物的影响程度，制定出可行的试验方案。在优化条件下合成的减阻剂，对于对0号柴油，流体雷诺数6000，添加量10μg／g时，减阻效果优于同类产品。     

油气管输中减阻剂的应用现状及发展趋势

减阻剂广泛应用于原油、成品油和天然气管道输送,它是提高管道流通能力和降低能耗的重要手段。综述了目前减阻剂的分类和用途,油品、天然气管输减阻剂国内外发展概况,阐述了减阻剂在原油、成品油和天然气管输中的应用实例及未来发展趋势。     

洪荆管线常温添加减阻剂输油试验

为了研究不同浓度减阻剂对沿程摩阻、管输量和管输效益的影响规律,在洪荆线采用常温添加减阻剂输送工艺进行输油试验。研究表明:洪荆线可采用常温加剂方式输送原油;添加减阻剂可减小洪湖站与新沟站之间的压降损耗,增加管输量;减阻剂浓度越大,两站之间的压降损耗越小,管输量越大;当减阻剂浓度继续增大时,增输和减阻效果减缓;添加减阻剂运行,可增加洪荆线管输收益;随着减阻剂浓度的增加,管输效益先增大后减小;减阻剂的添加浓度为30 mg/L时,可获得最大的经济效益。     

1,3,5-苯三甲酸三-十二酰胺在天然气管道中的减阻与缓蚀性能

为了进一步优化天然气管道的运行,以1,3,5-苯三甲酸、对甲苯磺酸、十二胺等为原料制备了天然气减阻剂1,3,5-苯三甲酸三-十二酰胺（BATD）。以雾化时间和BATD加量为变量,辅以扫描电镜,综合评价了BATD在天然气管输过程中的预膜情况和减阻性能。结果表明,BATD可以在钢材表面牢固吸附,明显降低钢材表面的粗糙度,显著提升输气管道的输送效率,并兼具缓蚀效果。当雾化时间为60 min、BATD质量浓度为6 g/L时,减阻率（13.32%）达到最大,缓蚀率达到85.12%。BATD溶液成膜性能良好,可实现减阻增输。     

天然气管道输送减阻剂研究

天然气管道输送减阻剂是一项新型管道减阻技术，国内首次开展了相关研究。通过对减阻机理及结构特征的探索，研制出有效的天然气输送减阻剂材料；建立起一套减阻剂基本性能和减阻效果的检测评价方法，并委托北京大学湍流与复杂系统国家重点实验室进行模拟检测，结果表明在雷诺数为2．0×10^5时，管道水力摩阻系数降低约13％，在等压降情况下输气量增加约7．3％。     

基于巯基三唑化合物的复配天然气减阻剂性能研究

目前,天然气管输减阻剂已成为天然气输送领域研究的新热点。为此,根据天然气减阻剂的减阻机理,合成了巯基三唑化合物,经复配得到一种新型天然气减阻剂。该减阻剂中,巯基三唑化合物分子中含有N、S、O等电负性较大的原子,能够吸附在输气管道内表面上并形成一层光滑的弹性分子薄膜,其他复配物中含有N、O等电负性较大的原子,也有很好的协同吸附作用。在天然气减阻剂室内评价系统上对复配天然气减阻剂进行了减阻率测试,通过扫描电子显微镜观察到了减阻剂在钢铁表面上生成薄膜的形态,检验了减阻剂的成膜性能。试验结果表明：构成复配型减阻剂的2种组分单独使用时减阻效果不大,但复配后其减阻性能得到极大提高,在25 ℃、前端压力为520～650 kPa时,平均减阻率达到8.4%。     

输气管道内减阻涂料在西气东输工程中的应用

输气管道减阻内涂层可以大幅度降低摩阻系数,增加输气量,降低输送功率。西气东输管道工程在国内首次采用了天然气管道减阻涂料,实现了输气管道减阻涂料的材料和涂敷技术的国产化。文章介绍了减阻涂料的发展和应用情况,以中国石油集团工程技术研究院研制开发的AW-01天然气管道减阻耐磨涂料为例,对在西气东输工程中生产内涂敷管的施工流程和涂料用量进行了探讨,并提出了施工注意事项。     

EP系列减阻剂在原油管道中的应用

为了缓解M原油进口管道长期满负荷运行的压力,提高管道紧急工况的应对能力,进行了添加减阻剂试验,在各输油泵站添加一定量的EP系列减阻剂降低管道运行压力,增加管道输量.试验结果表明添加10 g/t减阻剂时管道输量可提高14％左右.在试验的基础上进行了减阻剂应用,当添加10g/t减阻剂时,在保持出站压力不变的情况下,管道输送能力提高了15％;在保持管道输量不变的条件下,管道摩阻损失降低16％.应用结果表明,添加减阻剂后实现了管道减阻增输的目的,提高了紧急工况的应对能力.     

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为了验证减阻型内涂层对天然气管道的减阻增输效果 ,对专用减阻型涂层管、普通环氧类涂层管及无涂层普通工业管的空气动力性能进行了实验室模拟试验研究 ,确定了其摩擦阻力系数及减阻涂层在长输气管道中使用时的减阻效果。试验证明 ,在雷诺数Re为 0 .7× 10 5～ 2 .2 8× 10 5的范围内 ,使用Colebrook公式是正确的。研究结果认为 ,低雷诺数下的光滑减阻规律与高雷诺数下的光滑减阻规律是相同的 ,而且高雷诺数下的减阻效果比低雷诺数时的更明显。据此认为Colebrook公式也可用于极高雷诺数的情况。对于实际输气管线 ( =10 16×16 .2mm ,Re=4 .32× 10 7) ,采用专用减阻涂层管与无涂层普通工业管相比 ,其摩阻系数值减少 2 6 .0 7% ;与普通环氧涂层管相比 ,其摩阻系数减少 3.9%。因此在长输大口径天然气管道中采用专用内减阻涂层管减阻效果好 ,节能潜力大 ,值得广泛推广使用。     

α-己烯/α-辛烯/α-十二烯三元聚合物特性黏数研究

采用本体聚合法,以TiCl4/Al(Et)3为复合催化剂、α-烯烃为单体,合成α-己烯/α-辛烯/α-十二烯三元聚合物,考察反应条件对聚合物特性黏数的影响。采用FT-IR,1HNMR,XRD等表征手段对聚合物结构进行表征。结果表明,在主催化剂TiCl4用量0.095 g、助催化剂Al(Et)3用量0.12 mL、聚合温度－3 ℃、V（α-十二烯）∶V（α-辛烯）∶V（α-己烯）为4∶2∶1（单体总体积40 mL）、聚合时间48 h的最佳聚合条件下,聚合物的特性黏数达到15.40 dL/g。表征结果表明:聚合物可以看成是拟合成的物质,经乙醇洗涤后可以得到基本不含单体的烯烃聚合物;合成的聚合物为结晶度较低的α-烯烃聚合物。     

Drag Reducing Agents in Multiphase Flow Pipelines: Recent Trends and Future Needs

In this paper, recent work on drag reducing agents in single and multiphase flow pipelines is reviewed. Focus is placed on theories of drag reduction, the influence of drag reduction agent types, and hydrodynamic and heat transfer characteristics of flows in the presence of drag reducing additives. Questions are raised, shortcomings are assessed, and future research needs are outlined.     

废旧聚苯乙烯塑料改性制备水泥减水剂

以废旧聚苯乙烯(PS)泡沫塑料为原料,以环己烷为分散剂通过磺化将其改性成一种新型高效水泥减水剂(SPS)。用单因素优选法研究了影响反应的因素,得到优化反应条件为:反应温度80℃,浓H_2SO_4用量16 g,分散剂用量40 mL,在此条件下,水泥净浆流动度20 cm,减水率约为23%,具有一定降低表面张力作用,消泡时间不到1 min。     

天然气管道內减阻涂层防腐研究

根据天然气管道服役特点,制定天然气管道內减阻涂层防腐技术要求方案。结合涂料性能和材料验收要求,对管道内表面处理,以内涂敷作业修补涂层,使其性能及指标符合标准,保证涂层质量满足规模化生产需求。     

α-烯烃高分子减阻剂的性能研究

采用本体聚合法,以TiCl4为主催化剂、Al(i-Bu)3为助催化剂合成α-己烯/α-十二烯减阻剂.用IR,1 HNMR,TG等手段对聚合物结构进行表征,考察了主催化剂用量、助催化剂用量对减阻剂特性黏度的影响,并采用室内环道评价装置对减阻率进行测试.结果表明:在主催化剂用量为0.09 g、助催化剂用量为0.12 mL、...     

抗温抗盐型聚醚磺基琥珀酸酯盐泡排剂的研发

在采气过程中加入泡排剂有利于降低地层水表面张力,改善水气流动状态,达到排水采气的目的,但目前国内外适用于高温高盐气井的泡排剂还较少。为此,根据表面活性剂结构特点、基团特性及作用机理,提出采用乳化剂OP-10与马来酸酐合成聚醚型琥珀酸酯,然后用亚硫酸氢钠进行磺化改性得到聚醚型磺化琥珀酸酯盐泡排剂,其结构中同时具有抗温抗盐的磺酸基阴离子基团及抗盐性能较好的聚乙氧基非离子基团。通过对影响泡排剂合成的各因素进行研究,得到合成聚醚型磺化琥珀酸酯盐的优化工艺条件:对酯化工艺,n(OP-10)∶n(马来酸酐)=1∶1.20,反应温度为90℃,反应时间为6h;而对磺化工艺,n(亚硫酸氢钠)∶n(聚醚型琥珀酸酯)=1∶1.5,反应温度为90℃,反应时间为2h。同时对泡排剂的性能也进行了考察。结果表明,所合成聚醚型磺化琥珀酸酯盐具有良好的表面活性,起泡及稳泡性能优异,热稳定性好,抗温可达130℃,抗矿化度可达38g/L。     

Drag Reducing Agents in Multiphase Flow Pipelines: Recent Trends and Future Needs

Abstract:

In this paper, recent work on drag reducing agents in single and multiphase flow pipelines is reviewed. Focus is placed on theories of drag reduction, the influence of drag reduction agent types, and hydrodynamic and heat transfer characteristics of flows in the presence of drag reducing additives. Questions are raised, shortcomings are assessed, and future research needs are outlined.