原油输送减阻剂
高分子减阻剂减阻效果试验研究
高分子减阻剂减阻效果试验研究 指导老师：毛根海 实验成员：薛文洪一红 班级: 土木工程0101结构班 实验日期:2003年12月7日
高分子减阻剂减阻效果试验研究 流体流动存在阻力，产生流体能量损失。在管流中有管道阻力，如长距离输水、石油、天然气等，都必须在流经一定距离之后设置升压泵，以补充损失的能量。同样，在明渠输水、水面必须有水利坡降才能产生顺坡降方向的流动，在同坡降的情况，流动阻力越大，则流速越慢，过流能力越差。 若在水体中添加减阻剂，就能大大减少沿程阻力。这是减小水流沿程阻力的另一种新途径。减阻剂种类很多，不同减阻剂及添加量不同，其减阻效果也不一样。 由于客观条件的限制，我们此次通过“同一减阻剂在不同浓度下减阻效果”的比较，对减阻剂加入水体后的减阻效果进行定性、定量的了解。 本次实验采用的减阻剂是聚丙烯酰胺(又称PAM)，初配浓度为0.1%，室温（10o C左右）。采用沿程阻力试验装置进行测定（实验装置如图）。实验地点，土木系水利实验室。
聚丙烯酰胺，别名PAM ，是一种有机高分子聚合物，为玻璃状固体，溶于水，也溶于醋酸、乙二酸、甘油和胺 等有机溶剂。聚丙烯酰胺是重要的水溶性聚合物，而且兼具增稠性、絮凝性、耐剪切性、降阻性、分散性等宝贵性能。 一、试验数据及结果分析如下： 清水实验时:
加入 100ml 3
加入 700ml 0.1%PAM 溶液入水 箱: 各项常数：d=0.675cm L=85cm K=1.993 从如上的数据可以看出，PAM要起到减阻效果是有一定浓度限制的。浓度太小，减阻效果 不明显；浓度太大，反而会增阻。通过粘度计的测定，清水与各浓度溶液的粘度相差很小，（清 水时平均粘度为0.012，加入375ml溶液时平均粘度为0.013）。通过几组实验数据的对比可 得，相同沿程损失的情况下，PAM减阻效果最大的浓度出现在向水箱中加入375ml 0.1%溶液 左右，过流量增大，阻力粘制系数呈下降趋势。（加入400ml该溶液时，过流量已开始减小）。 通过各表的Re与λ关系比较可知，加入PAM后，相同Re下，λ有明显减小（曲线图待 补充），说明PAM起到了一定的减阻效果。同时该减阻剂在层流区几乎不起作用，在紊流区能 够起到一定的作用。但是需要指出的是，通过本次定量实验可以看出，PAM并不是一种十分有 效的减阻剂，虽然阻力粘制系数随PAM加入量的增加一直呈下降趋势，但是过流量的增加并 不显著。
方形管道内壁面微结构对湍流减阻效果的影响
2017年第36卷第11期 CHEMICAL INDUSTRY AND ENGINEERING PROGRESS ·3971· 化 工 进 展 方形管道内壁面微结构对湍流减阻效果的影响 李恩田1， 2，吉庆丰1，庞明军3 （1扬州大学水利与能源动力工程学院，江苏 扬州 225127；2常州大学石油工程学院，江苏 常州213016； 3常州大学机械工程学院，江苏 常州 213016） 摘要：利用循环管路系统，对方形管道内壁面微结构对湍流减阻效果的影响进行了试验研究，研究了循环管路系统不同壁面微结构下流动的范宁系数和减阻率。试验采用的肋条结构尺寸为：肋条宽度均为 1.0mm ，肋高分别是h =0.3mm 、0.5mm 、0.7mm 。试验介质为普通自来水，水温控制在25℃±0.5℃，水平管道内流体流速范围为0.03～1.80m/s 。试验研究结果表明：在量纲为1的肋深h +处于4～15范围内，肋条壁面的范宁系数小于光滑壁面的范宁系数，肋条壁面具有减阻效果；肋高h =0.5mm 肋条的减阻效果最好，最大减阻率为11.91%；粒子成像测速仪研究了不同壁面微结构下流体流动的平均速度、雷诺切应力和近壁区的涡量。实验结果表明：肋条的存在使得湍流边界层增厚，雷诺切应力减小，近壁区的涡量降低，从而达到减阻的效果。 关键词：壁面微结构；范宁系数；减阻率；雷诺应力；涡量 中图分类号：O357.5 文献标志码：A 文章编号：1000–6613（2017）11–3971–06 DOI ：10.16085/j.issn.1000-6613.2017-0436 Influence of wall microstructure on turbulent drag reduction in square pipe LI Entian 1， 2，JI Qingfeng 1，P ANG Mingjun 3 （1School of Hydraulic Energy and Power Engineering ，Yangzhou University ，Yangzhou 225127，Jiangsu ，China ；2School of Petroleum Engineering ，Changzhou University ，Changzhou 213016，Jiangsu ，China ；3School of Mechanical Engineering ，Changzhou University ，Changzhou 213164，Jiangsu ，China ） Abstract ：In the present work, the flow characteristics and drag reduction of a turbulent flow field over a riblets surface plate were investigated experimentally and compared with a smooth surface. Experimental tests were carried out in a closed rectangular duct with 1mm in width and 0.3mm ，0.5mm ，0.7mm in height riblets using particle image velocimetry. Tap water was used in this experiment and test temperature was controlled at 25℃±0.5℃，and the velocity was maintained between 0.03—1.8m/s. The study showed that a notable decrease in fanning friction factor for riblets surfaces can be seen at an h + range of 4–15 compared with flat plate. A maximum rag-reduction of nearly 11.91 percent was acquired over the riblets surface of 1 mm wide and 0.5 mm height. Riblet can thicken the boundary layer and weaken turbulent fluctuation intensity. Furthermore ，both Reynolds shear stress and vorticity and root-mean-square velocity were decreased. Key words ：wall microstructure ；fanning friction factor ；drag reduction rate ；Reynolds shear stress ；vorticity 壁面微结构减阻技术始于20世纪60年代。WALSH [1-2]研究了具有肋条或沟槽微结构的壁面的 湍流减阻性能，结果表明，顺流向的微小沟槽壁面和肋条壁面都能够有效降低摩阻。在过去的半个多 收稿日期：2017-03-16；修改稿日期：2017-04-12。 基金项目：国家自然科学基金（51376026）及江苏省高校自然科学研究重大项目（15KJA470001）。 第一作者及联系人：李恩田（1977—），男，副教授，博士研究生，主 要从事湍流减阻方面的研究。E-mail ：let@https://www.sodocs.net/doc/9616408894.html, 。 万方数据
第九章 炼油助剂的应用
第二章炼油助剂的应用 1 炼油助剂的发展与作用 炼油助剂和炼油催化剂、石油产品添加剂被称为炼油工业中的“三剂”。尽管炼油助剂的使用量和重要性尚不及后两者．但是近20多年来，随着原油的重质化、劣质化以及高质量轻质油品需求量的增加，油品品质要求的提高以及环保法规的实施，开发和应用了多种炼油助剂，见图1。 助剂的主要作用为： ①保证操作稳定(破乳剂、脱钙剂)； ②抑制设备腐蚀，防止设备堵塞，延长运转周期(缓蚀剂、阻垢剂、消泡剂)；③ 提高加工能力(润滑油脱蜡装置的助滤剂)； ④保护裂化催化刘的活性和选择性(钝化剂、固钒剂、流化助利)； ⑤改善产品分布．提高产品质量(辛烷值助剂、异构烯烃助剂)； ⑥减少环境污染(硫转移助剂)； ⑦节能降耗(CO助燃剂，也有减少排气污染作用)； ⑧增加轻质油收率，提高柴汽比(塔底油裂化助利)。 助剂价格虽然昂贵(如铂型CO助燃剂价格为催化剂价格的15~50倍)，但因用量小、效果大，仍有很大的收益。正确选择并合理使用助剂，常可起到事半功倍的效果。近年来，国内外炼油工作者都十分重视研究和开发助剂，并不断有新助剂问世。可以预计炼油助剂将有着很大的发展潜力。
2助剂的使用概况 炼油助剂的使用情况如表1所示。在催化裂化装置中使用的助剂大部分是固态的，多为无机物；而其他装置使用的助剂则是液态的，大部分为有机化合物。有的助剂则同时有固液两种形态(如硫转移助剂)，有的助剂同时为有机和无机两种组成物(如钝化剂)。使用助剂最多的是常减压蒸馏装置和催化裂化装置，使用范围最广的是缓蚀剂和阻垢剂，几乎所有装置都使用它。其中常减压蒸馏装置使用的助剂在60年代已相当普遍。常说的“一脱四注”，即包括了注碱和缓蚀剂。持别是由于我国近年来高酸值原油的开采和进口含硫原油的增加，常减压装置腐蚀严重．助剂的合理使用就更不容忽视。催化裂化装置是炼油厂重要的二次加工装置，无论从产品分布、产品质量的提高，还是节能、环保，都越来越离不开助剂的正确选用。
输油管道减阻剂
输油管道减阻剂 减阻剂是一种能减少流体在输送时所受阻力的试剂。多为水溶性或油溶性的高分子聚合物。 简介 例如水溶性的聚环氧乙烷，只用25毫克/千克就能使水在管道中所受阻力下降75％，出水速率增加好几倍，用于灭火或其他紧急用水的场合；油溶性的聚异丁烯用量为60毫克/千克时，即可使原油在管道中的输送能力大大提高，起到增输节能的作用。 用于降低流体流动阻力的化学剂称为减阻剂(drag reducing agent)，简称DRA。减阻剂广泛应用于原油和成品油管道输送，它是在特定地段提高管道流通能力和降低能耗的重要手段。流体的摩擦阻力限制了流体在管道中的流动，造成管道输量降低和能量消耗增加，而高聚物减阻法是在流体中注入少量的高分子聚合物，使之在紊流状态下降低流动的阻力。 发展历史 20世纪60年代末，美国Conoco公司研制成CDR-101型减阻剂，1972年取得专利，1977～1979年间首次商业化应用于横贯阿À斯加的原油管道的越站输送及提高输量方面，并取得巨大成功。1981年又研制成功CDR-102型减阻剂，比CDR-101型的性能成数倍地提高。20世纪80年代初，开展了成品油管道的减阻试验，用于汽油、煤油、柴油和NGL、LPG的减阻，到1984年正式在成品油管道上应用。70年代中期，美国Shellco公司和加拿大Shell Inc公司提出申请减阻剂专利。1983年，美国Atlantic Richfield co公司研制出Arcoflo减阻剂产品，加入5ppm即可达到20%的减阻效果。 减阻聚合物的生产条件很难控制，国际上只有极少数公司垄断了这项技术，其代表是美国的Conoco公司和Baker Hughes公司，他们的产品基本上代表了目前世界上减阻剂生产工艺的最高水平和发展方向。 1982年，我国浙½大学开始国产减阻剂的开发和试验工作，1985年进行了EDR 型减阻剂的试生产，并在国内原油管道上进行了中型试验，产品性能已达到国外70年代初期水平。1984年，成都科技大学也发表了PDR型减阻剂的研制成果，以上两校的试验，都曾采用过柴油和煤油等成品油。近年来，中国石油管道公司管道科技研究中心开展了减阻剂的研究工作，并取得了成功，其EP系列减阻剂产品的性能已经达到国际同类产品的
减阻剂--滑溜水压裂
减阻剂--滑溜水压裂 滑溜水压裂液是指在清水中加入少量的滑溜水压裂用减阻剂，一定量支撑剂以及表面活性剂、黏土稳定剂等添加剂的一种压裂液，又叫做减阻水压裂液。 由于滑溜水压裂施工中泵速较大，因而会产生较高摩阻。作为减阻水体系的主剂，压裂用减阻剂的作用是减少压裂液流动时的摩擦系数，从而减少施工压力。 为了达到现场大排量条件下即配即用的目的，减阻剂不仅应具有较高的减阻性能，还应具有较好的溶解分散性能。 1、分散性能：减阻剂的分散性能可以用分散时间来表征，分散时间是指减阻剂聚合物完成溶解、破乳并且聚合物分子完全展开达到最大黏度所需要的时间，新乡市京华净水材料有限公司生产的乳液减阻剂，分散快且无需破乳，分散性能好。 2、减阻性能：减阻剂的减阻性能具体表现为减阻剂溶液流速加快和摩阻压降减少：当输送压力一定时，减阻效果表现为流速的增加；当流量一定时，减阻效果则表现为摩阻压降的减少。新乡市京华净水材料有限公司生产的乳液减阻剂，价格低、用量少，且减阻效果可达60%以上。 近年来，页岩气能源的开采在中国受到越来越高的重视，作为北美地区页岩气体积改造的关键技术，滑溜水压裂液在中国具有广阔的应用前景。 滑溜水压裂的优势： 1、传统的凝胶压裂液体系使用较高浓度的凝胶，这些凝胶的残留物以及在压裂过程中产生的滤饼会堵塞地层并降低裂缝导流能力。而滑溜水压裂液中只含有少量的减阻剂等添加剂，并且易于返排，大大降低了地层及裂缝伤害，从而有利于提高产量。 2、滑溜水压裂液中的化学添加剂及支撑剂的用量较少，可节省施工成本40%～60%。由于成本的降低，许多原来不具商业开采价值的储层便可以得到开发。 3、减阻水能够产生复杂度更高体积更大的裂缝网络。这是由于减阻水具有较低的黏度以及施工时的泵入速率较高。裂缝复杂度和体积的提高增加了储层的有效增产体积，使得产量增加。 4、由于减阻水中添加剂含量少，较为清洁，因此更易于循环利用 滑溜水压裂优势总结：减阻水压裂液的优点是减阻效果好、低伤害、低成本、产生的裂缝网络复杂度高体积大、易于循环利用。
脊状表面减阻特性的风洞试验研究
第23卷 第5期2008年10月 实 验 力 学 J OU RNAL OF EXPERIM EN TAL M ECHANICS Vol.23 No.5 Oct.2008 文章编号:100124888(2008)0520469206 脊状表面减阻特性的风洞试验研究 刘占一,宋保维3,胡海豹,黄桥高,黄明明 (西北工业大学航海学院,西安710072) 摘要:利用热线风速仪,对光滑表面和多个脊状表面在低速风洞中进行了表面流场测试。基于测得的边界层速度分布数据,利用对数律区速度分布公式,编程分别计算出光滑表面和脊状表面的壁面摩擦速度和虚拟原点。研究发现,脊状表面最大减阻量达13.5%;有减阻效果的脊状表面使边界层速度曲线上移、湍流强度下降;与光滑表面相比,脊状表面的位移厚度和动量损失厚度明显减小,也表明脊状表面具有减阻效果;位移厚度和动量损失厚度减少量随槽间距s+的增加呈现先变大后变小的趋势,在s+=12时达到最大。 关键词:脊状表面;热线风速仪;摩擦速度;减阻量 中图分类号:O357 文献标识码:A 0 引言 目前的各种湍流减阻方法中,脊状表面减阻技术以其减阻效果显著和易于推广使用的特点,被公认最具使用潜力。该技术起源于仿生学对鲨鱼等鱼类表皮的研究,通过在航行体外表面加工具有一定形状尺寸的脊状结构,来达到很好的减阻效果。该项技术在国外已投入了实际应用,如空中客车将A320试验机表面的约70%贴上脊状表面薄膜,获得了节油1%～2%的效果;NASA兰利中心在Learjet型飞机上开展的类似飞行试验显示,脊状表面的减阻量约为6%左右。 脊状表面减阻的物理机制在于:脊状表面与顺流向的“反向旋转涡对”作用,产生“二次涡”。“二次涡”的产生和发展削弱了“反向旋转涡对”的强度,进而抑制了湍流猝发的形成。脊状表面流场理论研究发现,脊状表面的粘性底层厚度比平板的要厚得多,表明在脊状表面近壁区存在着低速流层,使得边界层外层高速流不直接与壁面接触,而从低速流层上流过,降低了壁面法线方向的速度梯度,从而产生了减阻效果[1,2]。 近些年,为了从微观流动结构方面研究脊状结构的减阻原理,PIV、LDV和热线风速仪等设备越来越多的被应用在减阻研究中。与以前使用测力天平等设备直接测量阻力不同,这些设备测得的是脊状结构表面流场的特性参数,需要计算出壁面摩擦速度,才能间接给出定量的减阻效果。Ant hony Ken2 dall等在文献[3]中提出用Musker和Spalding公式求摩擦速度;D.Hoo shmand等在文献[6]中提到用Clauser方法求摩擦速度。这些方法都要求准确测得包括粘性底层在内的边界层内层速度分布,但是对数律公式仅需要边界层对数律区的速度分布即可。由于准确测量粘性底层比较困难,因此笔者考虑利用对数律区速度分布公式,通过拟合求摩擦速度。 本文利用热线风速仪测量了五种不同尺寸的脊状结构表面流场,不仅从速度分布、湍流度分布方面3收稿日期:2008203218;修订日期:2008210206 基金项目:国家自然科学基金面上项目(10672136);国家自然科学基金重点项目(50835009)资助 通讯作者:宋保维(1963-),男,教授,目前主要研究方向:水下航行器设计、制造,流体力学,系统工程理论及其应用,计算机辅助设计与制造,机电一体化与机器人技术等。E2mail:songbaowei@https://www.sodocs.net/doc/9616408894.html,
MPTA型原油脱金属剂在原油电脱盐中的应用
- - MPTA 型原油脱金属剂在原油电脱盐中的应用 武本成1，朱建华1，从建学2，冯学明2 （1.中国石油大学（北京） 化学科学与工程学院，北京102249；2.中国石油化工股份有限公司北京燕山分公司）摘要 针对大庆与冀东的混合原油， 在实验室评价了MPTA 型原油脱金属剂的脱金属性能，并在中国石化北京燕山分公司3 Mt/a 电脱盐装置上进行了工业化试验。实验室的间歇脱金属实验结果表明，在加剂量为80 μg/g 的条件下，MPTA 型原油脱金属剂的性能优良。混合原油脱金属工业化试验结果表明，当MPTA 型原油脱金属剂加量为60 μg/g 时，脱钙率可达82.20%，脱钠率为98.96%， 脱镁率为91.90%，脱铁率为58.65%，脱镍率为24.23%；在脱除混合原油中主要金属元素时，混合原油的酸值变化不大，且均可控制在0.5 mgKOH/g 以下。关键词：混合原油 电脱盐 脱金属剂 脱除率 收稿日期：2009-10-22；修改稿收到日期：2010-01-06。 作者简介：武本成（1978—），男，博士，讲师，主要从事化学反应工程及重油改质的研究工作。基金项目：国家自然科学基金资助项目（No .20576075）。 1 前 言 迄今为止，人们已从原油中发现了45种金属元素，原油所含金属元素的种类及含量主要取决于生油的地质条件[1]。另外原油重质化、高酸值化趋势的加剧，以及三次采油技术的广泛使用，也是造成原油中金属，尤其是碱土金属钙含量增加的重要原因[2]。原油中微量金属元素对原油加工过程中使用的催化剂危害严重，需采用适宜的方法降低原油中金属元素的含量[3] 。国外普遍采用的加氢法可同时脱除原油中有害的金属和非金属元素[4]。然而国内炼油厂的氢源有限，因此大多采用螯合脱金属法脱除原油中有害金属元素，对碱金属和碱土金属有较好的脱除效果[5]。螯合脱金属法是指在现有电脱盐工艺基础上，通过加入具有螯合作用的脱金属剂来达到脱除原油中有害金属元素的目的，所以脱金属剂性能的优劣是螯合脱金属技术成败的关键。中国石油大学自主开发了MPTA 型原油脱金属剂，在实验室进行了性能评价，并在北京燕山分公司电脱盐装置上进行了工业化试验。2 实 验 2.1 原油和试剂 原油样品采自中国石油化工股份有限公司北京燕山分公司炼油厂，为大庆原油与冀东原油的混合原油，其中大庆原油占65%（质量分数）。混合原油的性质见表1。从表1可知，大庆、冀东混合原油为不含水的轻质常规原油，所含金属元素 中钙的含量最高，达到17.8 μg/g ，含量超过1 μg/g 的金属元素还有钠、镍、铁和铝，其余金属元素的含量在1 μg/g 以下。只有有效脱除原油中含量最多的钙元素，才能最大程度降低金属元素对后续原油加工过程的危害。 表1 混合原油样品的性质在工业化试验过程中，混合原油中大庆原油所占比例约为68%（质量分数）。破乳剂采用
成品油管道应用减阻剂研究
第28卷第1期 油 气 储 运实验研究 成品油管道应用减阻剂研究 戴福俊3(中国石化销售有限公司华南分公司) 鲍旭晨 张志恒 李春漫 刘 兵 徐海红(中国石油管道研究中心) 戴福俊 鲍旭晨等:成品油管道应用减阻剂研究,油气储运,2009,28(1)19～23。 摘 要 依据减阻剂减阻机理、室内试验及现场应用情况,确定了减阻剂应用效果、管道流态和减阻剂结构必须具备的三个条件,给出了提高减阻率或增输率的方法。分析了减阻剂对成品油品质的影响,提出了实现减阻增输和水力越站时应注意的事项。 主题词 成品油 管道 减阻剂 减阻 效果 分析 应用 一、前 言 近年来,我国的成品油管道建设取得了飞速发展,已建成的长距离成品油管道约7000km ,计有兰成渝管道(长为1247km )、乌兰管道(长为1842km )、珠三角(总长为2890km )以及西南管道等。“十一五”期间,我国预计新建成品油管道约10000km ,新增输油能力约8400×104t/a ,将逐渐形成成品油管道运输网络。因此,保障成品油管道安全、高效运行非常重要。减阻剂是一种超高分子量(>106)的单长链聚合物,在湍流液体管道中只需注入微量减阻剂,便可获得明显的减阻增输效果,经济效益可观。减阻剂减阻技术具有简便、安全、灵活和成本低的特点。油品管道应用减阻剂已有近30年的历史。1979年美国CONOCO 公司首次成功地在横贯阿拉斯加的原油管道上应用了减阻剂。1986年我国第一次在铁大线上进行了减阻剂应用现场试验,此后在多条管道上应用,减阻增输效果明显。但是,减阻剂在成品油管道上应用较少,至今仅在西南和兰成渝等管道上进行了现场试验。二、减阻剂应用效果分析 (1)降低新建管道的固定投资。由于减阻剂可在保持输量不变的条件下明显降低沿程摩擦阻力,因此在保证设计输量的前提下可以降低输油泵规 模,减小管径或壁厚。 (2)提高在役管道的输油量。在管段两端压差 不变的情况下,注入减阻剂可以提高输量。对于单 泵站输油管道,只需在出站口注入减阻剂;对于多泵 站输油管道,由于各站段的最大可行输量不同(由各 站段的最高出站压力和最低进站压力所决定),因此 存在最大可行输量最低的站段,称为“瓶颈段”,“瓶 颈段”的最大可行输量就是全线的最大可行输量。 若在“瓶颈段”注入减阻剂提高输量,则全线最大可 行输量也将得到提高。但此时又存在新的“瓶颈 段”,若想继续提高输量,则应在新的“瓶颈段”处注 入减阻剂。 (3)确保已腐蚀管道的安全运行。埋地管道受 周围土壤和管内油品中腐蚀性物质的影响,管壁内 外表面都会受到腐蚀,使管壁变薄,耐压能力下降。 注入减阻剂后,既可以维持原输量,又可使出站压力 明显降低,从而保障管道运行安全。 (4)避免在自然条件恶劣地区建泵站。长输管 道沿途会经过沙漠、沼泽、高山、严寒等自然条件恶 劣的地区。从交通、生产、安全和生活等方面考虑, 在这些地区应尽量不建或少建输油泵站。应用减阻 剂可以明显降低沿程摩阻,因而在输量和出站压力 不变的情况下能够延长站间距,并合理调整管道参 数,可以达到在某一区域不建或少建泵站的目的。 (5)满足油泵轮换维修和连续输油的需要。一 个输油站通常为多台油泵同时运行,应用减阻剂可 以减少运行泵的数量,增加备用泵数量,避免出现因 泵故障而停输的危险。 3511455,广东省广州市南沙区黄阁镇小虎大道小虎油库;电话:(020)39916188。 ?91?
湍流减阻的意义及工程应用
湍流减阻的意义及工程应用 摘要：伴随着世界性能源危机的逐渐加剧，节能减排已经成为大势所趋，在能源运输的过程之中，摩擦阻力是主要的耗能来源，所以研究湍流减阻意义十分的重大。为此本文将对于湍流减阻的意义及工程应用展开有关的论述。本文首先论述了推流减租的意义，之后详细的论述了其工程上面的应用。含有肋条、柔顺壁、聚合物添加剂、微气泡、仿生减阻、壁面振动等主要湍流减阻技术最近的研究成果和应用现状，并着重强调了各自的减阻机理。 关键词：能源危机湍流减阻减阻机理 引言 伴随着全球能源消耗的不断提升，科学家门已经将越来越多的警力投入到如何有效的利用与保护能源领域上面。车辆、飞机以及船舶、油气长输管道的数量快速的增加，所以设法减少这些运输工具表面的摩擦阻力，成为人们研究发展节约能源的新技术含有的突破点[1]。 1湍流减阻的意义 节约能源消耗是人类一直追求的目标，其主要的途径就是在各种运输工具设计之中，尽可能的减少表面的摩擦阻力。表面摩擦阻力在运输工具总阻力之中占据很大的比例，在这些运输工具表面的发部分区域，流动都是处于湍流的状态，所以研究推流边界层减租意义十分的重大，已经引起广泛的重视，同时已经被NASA列为21实际航空关键技术之一[2]。 有关减租问题的研究可以追溯到上世纪的30年代，不过一直到上世纪的60年代中期，研究工作主要围绕减小表面的粗糙程度，隐含的假设光滑表面的阻力最小。到了70年代，阿拉伯石油禁运由此引发的燃油价格上涨激起了持续至今的推流减租研究与应用潮流，经过多年的发展，尤其是湍流理论的发展，使得湍流减阻理论与应用都是取得了突破性的进展[3]。
2湍流减阻的工程应用 2.1肋条减阻 20世纪70年代，NASA研究中心发现具有顺流向微小肋条的表面可以有效的降低臂面的摩擦阻力，从而突破了表面越光滑阻力越小的传统思维模式，肋条减阻成为湍流减阻技术研究热点[6]。 最近几年，为了最大限度的实现减租，人们对于肋条进行了很多的实验与应用优化设计[7]。德国的Bechert和Brused等使用一种测量阻力可以精确度达到±0.3%的油管对于各种肋条表面的减阻效果进行了研究。其测试了多种形状的肋条，含有三角形、半圆以及三维肋条，实验的结果显示V形肋条减阻效果最好，可以达到10%以上的减阻幅度[8]。大量的研究工作显示肋条表面减阻的可靠性与可应用性，国外的研究已经进入到了工程实用阶段，空中客车将A320试验机表面积约70%贴上肋条薄膜，到达了节油2%左右。NASA兰利中心对于Learjet 型飞机的飞行试验结果减阻大约在6%左右。国内的李育斌在1:12的运七模型上具有湍流流动的区域顺流向粘贴肋条薄膜之后，试验表面可以减小飞机阻力8%左右[9]。 2.2壁面振动减阻 壁面振动减阻是20世纪90年代才出现的一种新的方法，米兰大学的Baron和Quadrio 利用直接的数字模拟技术研究了壁面振动减阻的总能量节约效果，其发现在壁面振动速度振 幅在大于： h QX8/ 3时，不会节约能源，而是在比较小的振幅时候能量才有节约[10]。 这个里面Qx表示流量，h表示湍流明渠流高度的一半。在振幅为 h QX4/的时候，可 以净节约多达10%的能量。因为试验都是在固定无因次周期为T+=100下进行的，所以人们认为如果应用条件适当，还能节省更多的能量[11]。 2.3仿生减阻 海洋生物长期生活在水中，经过漫长的岁月，进化出了效率很高的游动结构，表面摩擦阻力也相当的低。所以通过仿生学的研究，设计出减阻效果更好的结构，也变成了研究的热点。Bechert对于一种模拟鸟类羽毛被动流体分离控制的方法进行了风洞的测试，在迅游环境里面，对层流翼部分的活动襟翼的测试结果表明机翼上的最大升力增加了20%而未发现有负面影响。一架电动滑翔机飞行测试纪录的阻力数据也证明了这一点[12]。
多功能滑溜水减阻剂的制备及性能评价
第36卷第1期2019年3月25日 油田化学 Oilfield Chemistry Vol.36No.125Mar，2019 文章编号：1000-4092（2019）01-048-05 多功能滑溜水减阻剂的制备及性能评价 * 何 静1，王满学2，吴金桥1，王 敏1 （1.陕西延长石油（集团）有限责任公司研究院，陕西西安710075；2.西安石油大学化学化工学院，陕西西安710065） 摘要：为获得滑溜水压裂液优良的减阻性，以柴油为分散介质、失水山梨醇单油酸酯和聚氧化乙烯失水山梨醇单硬脂酸酯为复配乳化剂、过硫酸钾和偶氮二异丁腈为引发剂，以丙烯酰胺（AM ）、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸（AMPS ）和α-十二烯（EA ）为反应单体，采用反相乳液聚合的方法制备了滑溜水减阻剂DGSA-1。用红外光谱仪对合成产物的结构进行了表征。通过测定减阻剂水溶液的特性黏数，对减阻剂制备条件进行了优选，研究了减阻剂的抗盐性、表面活性和减阻性。结果表明，在AM 、AMPS 、EA 3种物质摩尔比为1.1∶1∶0.1、引发剂用量占单体总质量的0.048%、复配乳化剂的HLB 值（表面活性剂的亲水亲油平衡值）为5.5、反应温度55℃、反应时间6h 的条件下制备的滑溜水减阻剂DGSA-1的减阻效果最佳。DGSA-1减阻剂具有分散溶解性好、抗盐、高效减阻和低表界面张力的特性。0.15%DGSA-1水溶液的黏度在2min 内达到最大，减阻率为73.2%，减阻性能优于国内外同类产品。图3表2参16 关键词：压裂液；滑溜水；减阻剂；反相乳液聚合中图分类号：TE357.1+2 文献标识码：A DOI：10.19346/https://www.sodocs.net/doc/9616408894.html,ki.1000-4092.2019.01.010 * 收稿日期：2018-04-04；修回日期：2018-09-03。 基金项目：陕西省重点实验室建设课题“陕西省陆相页岩气成藏与开发重点实验减阻剂研究”（项目编号2016SZS-06）。 作者简介：何静（1988-），女，工程师，西安石油大学石油与天然气工程专业硕士（2015），从事油田压裂工作液优化和添加剂评价研发工 作，通讯地址：710075西安市雁塔区科技二路75号陕西延长石油（集团）有限责任公司研究院分析实验中心，E-mail ：Hejing88950095@https://www.sodocs.net/doc/9616408894.html, 。 滑溜水压裂是开发页岩等非常规油气资源的一种有效增产措施。减阻剂是滑溜水的主要成分，其性质直接影响滑溜水压裂液的质量［1-2］。乳液型聚丙烯酰胺类高聚物是滑溜水压裂液中使用最为广泛的减阻剂之一，具有减阻效果好和加量低等优点［3-4］。魏娟明等［5-8］以丙烯酸、丙烯酰胺、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵为原料，采用反相乳液聚合法制备的减阻剂的减阻率达到65%以上。王娟娟等［9］以过硫酸铵为引发剂，用丙烯酰铵、丙烯酸与自制单体制得三元共聚白色胶乳状减阻剂，减阻剂加量为0.2%时的减阻率为70%。笔者利用反相乳液聚合方法，通过引入2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸和非离子型复合乳化剂制得滑溜水减阻剂。通过测定减阻剂水溶液的特性黏数，对减阻剂制备条件进行了优选；研究了减阻剂的抗盐性、表面活性和减阻性。 1 实验部分 1.1 材料与仪器 丙烯酰胺（AM ）、氢氧化钠（NaOH ）、乙二胺四 乙酸（EDTA ）、失水山梨醇单油酸酯（Span80）、聚氧化乙烯失水山梨醇单硬脂酸酯（Tween60）、偶氮二异丁氰（AIBN ）、过硫酸钾，均为化学纯，西安化学试剂厂；2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸（AMPS ）、α-十二烯（EA ），工业级，山东宇田化工有限责任公司；助排剂YCZP-1（两性离子表面活性剂），延长丰源公司；柴油，延长石油炼化公司；国外减阻剂：聚丙烯酰胺类共聚物，固含量≥30%，相对分子质量895×104，乳液聚合物黏度（25℃）为732mPa ·s ；国内减阻剂：固含量≥30%，相对分子质量721×104，乳液聚合物黏度为920mPa ·s ，西安卡里油田技术有限公司。流
减阻剂在原油管道运行中的应用 戴超
减阻剂在原油管道运行中的应用戴超 摘要：在输油生产过程中，使用减阻剂可以有效的提升管道输送能力，是一种 常用的输送工艺。文章对原油管道添加减阻剂进行了现场实验分析，研究了减阻 剂添加后对管道运行的影响。通过对实验进行分析可以，减阻剂的使用可以有效 的提升管道输送能力，满足了炼化企业原油加工需求，提升了企业生产运行调节 和管理水平。 关键词：原油管道；减阻剂；增输 一、HG减阻剂现场试验 以A、B、C三处为试验对象，在原油管道进行了添加减阻剂运行的现场试验，并获得了完满成功。 ①确定减阻剂注入点。为确保减阻效果，减阻剂注入点应尽可能避开弯头、 阀门等节流设备，注入点后不应有可对减阻剂产生严重剪切的设备。因此，注入 点选择在输油泵后出站直管段。注入管线为DN57mm至DN15mm的变径管线。 ②对管线进行停输密闭开孔作业，安装高压阀门。 ③在添加HG减阻剂输送现场试验期间，分三个阶段实施，第一阶段是在仪征、和县、无为、怀宁四站满负荷运行，最大限度的提高输送能力，使进站压力 尽可能低，出站压力尽可能高，稳定后采集未加剂情况下的空白基础数据；第二 阶段，考察四站同时添加浓度为10mg/L情况下的减阻和增输效果；第三阶段， 考察四站同时添加浓度为15mg/L情况下的减阻和增输效果。 第一阶段:输送鲁宁油和进口油的比例为1:1.5，混油密为886kg/m3 当仪征--黄梅管段不加减阻剂时，全线最大输量稳定运行时，管线平均流量为3699m3/h。仪征干线的输量为7.86万吨/天，安庆支线的输量为1.36万吨/天， 九江支线的输量为1.35万吨/天，武汉支线的输量为1.98万吨/天，洪湖支线的输量为0.93万吨/天，长岭的输量为2.24万吨/天。仪长线全线外管道的总压降为43.91 MPa，其中仪征---黄梅外管道的总压降为21.06MPa。 第二阶段:加入H(}减阻剂浓度为10mg/L运行后，全线最大输量稳定运行时， 管线平均流量为3954m3/h ,管线的实际增输率为6.89%。仪征干线的输量为8.41 万吨/天，安庆支线的输量为1.35万吨/天，九江支线的输量为1.31万吨/天，武 汉支线的输量为2.17万吨/天，洪湖支线的输量为0.97万吨/天，长岭的输量为 2.61万吨/天。仪长线全线外管道的总压降为4 3.14MPa，其中加剂段仪征---黄梅 外管道的总压降为18.70MPa。 第三阶段:加入HG减阻剂浓度为15mg/L运行后，全线最大输量稳定运行时，管线平均流量为4033m3/h,管线的实际增输率为9.03%。仪征干线的输量为8.57 万吨/天，安庆支线的输量为1.34万吨/天，九江支线的输量为1.41万吨/天，武 汉支线的输量为2.20万吨/天，洪湖支线的输量为0.9 3万吨/天，长岭支线的输 量为2.69万吨/天。仪长线全线外管道的总压降为42.96MPa，其中加剂段仪征-- 黄梅外管道的总压降为18.87MPa。 二、管道运行数据分析 2.1增输效果分析 增输率计算公式： 对于添加减阻剂的同一管道而言，λ可以认为基本不变，L和d是一定的，这样沿程摩阻 损失h之和输量Q有关系，即h与Q的平力成正比。而对于在水力光滑区正常运行的管道，
湍流减阻意义与工程应用
湍流减阻意义与工程应用 摘要：湍流减阻的原理与粘性减阻的定义应用，高分子聚合物在湍流中的原理解释，从不同的方向阐述了当今流体湍流减阻的研究成果，展现了湍流减阻的深入对于科学技术与社会发展产生的重要作用，展望了对于湍流减阻的前景,并对湍流减阻的发展提出了一些建议和设想。 关键词：湍流减阻；粘性减阻；高分子聚合物；湍流 Turbulent drag reduction significance and engineering application Abstract: the principle of turbulent drag reduction and viscous drag reduction the definition of the application of polymer in the turbulence theory to explain, in different directions this paper expounds the current research achievements of fluid turbulent drag reduction, showed the in-depth of turbulent drag reduction for the important role of science and technology and social development, the outlook of the turbulent drag reduction, and puts forward some Suggestions on the development of turbulent drag reduction and ideas Key words: turbulent drag reduction; Viscous drag reduction; Polymer; turbulence 人类很久前就已经观察到湍流运动了，但对它系统地进行研究则仅仅有一百多年的历史。经过一百多年的研究工作，人们的认识日益深化,预测方法不断改进。随着我国飞速发展，所需的战略型资源--化工石油越发紧缺【1】。同时，随着我国大部分油田开发进入中后期，采出油品的流动性不断恶化，使得管道输送阻力急剧增大，运营成本剧增。因此如何降低石油及其产品的管输阻力成为国内外众多学者研究的热点和难点问题。 自从Toms,Kramer先后发现高分子稀溶液或弹性材料护面都能实现减阻以来,减阻现象与边界剪切湍流产生的基本规律密切相联【2-3】。粘性减阻就是通过或从外部改变流体边界条件或从内部改变其边界条件,依靠改变边界材料的物理、化学、力学性质或在流动的近壁区注入物理、化学、力学性质不同的气体、液体来改变近壁区流动的运动和动力学特性,从而达到减阻目的的技术【4】。 1、粘性减阻 当粘性流体沿边界流过时,由于在边界上流速为零,边界面上法向流速梯度异于零,产生了流速梯度和流体对边界的剪力。边壁剪力作功的结果消耗了流体中部分能量,并最终以热量形式向周围发散。边界面的粗糙程度,决定微观的分离和边界的无数小旋涡几何尺寸的差 异,从而决定流体能量消散的差异和阻力系数的差异[5～7]。如想达到粘性减阻,首先要实现壁的光滑减阻;就要改变层流边界层和湍流边界层中层流附面层的内部结构: 1)减小层流边界层和层流附面层贴近边界处的流速梯度值和流体对边界的剪力,减小通过粘性直接发散的能量值,达到减阻。 2)增大层流边界层和层流附面层的厚度,从而达到减阻【8-10】。
减阻剂
减阻剂 （兰州输油气公司张家川维抢修队甘肃天水 745000） 摘要：用于降低流体流动阻力的化学剂称为减阻剂(drag reducing agent)，简称DRA。减阻剂广泛应用于原油和成品油管道输送，它是在特定地段提高管道流通能力和降低能耗的重要手段。作者在《浅谈减阻剂》一文中介绍了减阻剂的发展历史、减阻机理、生产工艺、新动向及在国内外输油管道应用的实例；分析了在输油管道中应用减阻剂的优势。 关键词：流体减阻剂降耗聚合物 前言 流体的摩擦阻力限制了流体在管道中的流动，造成管道输量降低和能量消耗增加，而高聚物减阻法是在流体中注入少量的高分子聚合物，使之在紊流（速度、压强等流动要素随时间和空间作随机变化，质点轨迹曲折杂乱、互相混掺的流体运动。）状态下降低流动的阻力。 主体 一、减阻及减阻剂的发展历史 减阻的概念早在20世纪40年代就已经提出。20世纪初美国纽约的消防队员曾使用水溶性聚合物增加排水系统的流量。1948年Toms（汤姆斯）在第一届国际流变学会议上发表了第一篇有关减阻的论文，文章指出，以少量的聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）溶于氯苯中，摩阻可降低约50%，因此，高聚物减阻又称为Toms（汤姆斯）效应。 20世纪60年代末，美国Conoco(康诺克)公司研制成CDR-101型减阻剂，1972年取得专利，1977～1979年间首次商业化应用于横贯阿啦斯加的原油管道的越站输送及提高输量方面，并取得巨大成功。1981年又研制成功CDR-102型减阻剂，比CDR-101型的性能成数倍地提高。20世纪80年代初，开展了成品油管道的减阻试验，用于汽油、煤油、柴油和NGL（液化天然气）、LPG（液化石油气）的减阻，到1984年正式在成品油管道上应用。70年代中期，美国Shellco（壳牌）公司和加拿大Shell Inc（壳牌）公司提出申请减阻剂专利。1983年，美国Atlantic Richfield co(大西洋富田)公司研制出Arcoflo（艾少芬）减阻剂产品，加入5ppm（百万分之）即可达到20%的减阻效果。 减阻聚合物的生产条件很难控制，国际上只有极少数公司垄断了这项技术，其代表是美国的Conoco(康诺克)公司和Baker Hughes（贝克休斯）公司，他们的产品基本上代表了目前世界上减阻剂生产工艺的最高水平和发展方向。
【CN110096749A】基于数值模拟的不同形貌微结构表面减阻效果的评价方法【专利】
(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910260256.9 (22)申请日 2019.04.02 (71)申请人 江苏理工学院 地址 213001 江苏省常州市中吴大道1801 号 (72)发明人 叶霞 顾江 徐伟 范振敏 张鹏 杨晓红 徐胜 陆磊 冯欢 (74)专利代理机构 常州佰业腾飞专利代理事务 所(普通合伙) 32231 代理人 刘松 (51)Int.Cl. G06F 17/50(2006.01) (54)发明名称基于数值模拟的不同形貌微结构表面减阻效果的评价方法(57)摘要本发明公开了一种基于数值模拟的不同形貌微结构表面减阻效果的评价方法，具体为：(1)建立模型：建立不同微结构表面上的流体模型，根据微结构参数调整流体模型；(2)网格划分：在Ansys的Icem模块中打开流体模型并进行网格划分，得到mesh文件；(3)求解运算：打开mesh文件，选择计算模型和施加边界条件后，求解得到case 文件；(4)导出数据：将case文件中的数据导出，输出关键点处的速度和压力来反应减阻效果的数据；(5)处理数据：对上一步数据进行处理，对比光滑表面与微结构表面的压差值，计算得到减阻率，绘制数据图；(6)分析评价：对数据图形进行分析，寻找不同微结构表面的减阻规律，评价 其减阻效果。权利要求书1页 说明书5页 附图4页CN 110096749 A 2019.08.06 C N 110096749 A
权 利 要 求 书1/1页CN 110096749 A 1.一种基于数值模拟的不同形貌微结构表面减阻效果的评价方法,其特征在于： (1)建立模型：采用Icem、Cad和Caxa软件建立不同微结构表面上的流体模型，根据微结构参数调整流体模型； (2)网格划分：在Ansys的Icem模块中打开步骤(1)所建立的微结构表面上的流体模型并进行网格划分，针对不同的微结构形貌采用不同的网格，需定义模型的出入口和壁面部分，对模型进行块的建立与划分，保证每个微结构作为一个独立的块，划分块之后设置网格信息将划分的块与各个部分进行关联，圆形微结构采用O形网格，三角状微结构采用Y形网格，矩形微结构采用四边形网格，得到mesh文件； (3)求解运算：在Fluent模块打开步骤(2)所得mesh文件，计算求解所使用的计算模型为层流L aminar和VOF模型，材料设置中添加液态水，相位设置中air为第一相，water-liquid为第二相，边界条件采用速度入口与压力出口； (4)导出数据：将步骤(3)所得case文件进行后处理操作，输出关键点处的速度和压力来反应减阻效果的数据； (5)处理数据：对步骤(4)所得数据进行处理，对比光滑表面与微结构表面的压差值，并采用(ΔP光-ΔP微)/ΔP光计算得到减阻率，采用Origin软件绘制数据图； (6)分析评价：对步骤(5)所得数据图形进行分析，寻找不同微结构表面的减阻规律，评价其减阻效果。 2.根据权利要求1所述的基于数值模拟的不同形貌微结构表面减阻效果的评价方法,其特征在于：所述的(2)网格划分步骤，使用Icem软件构建二维半圆凹坑状微结构表面的流体模型，先建立原点，再依次以原点为参考点建立节点。 3.根据权利要求1所述的基于数值模拟的不同形貌微结构表面减阻效果的评价方法,其特征在于所述的(3)求解运算步骤，初始化过程：在Adapt中生成两个寄存器，定义寄存器1微结构内水的体积为0，寄存器2其他流体部分水的体积为1，monitors中计算收敛精度直至残差曲线收敛。 4.根据权利要求1所述的基于数值模拟的不同形貌微结构表面减阻效果的评价方法,其特征在于所述的(4)导出数据步骤：所述的输出关键点处的速度和压力来反应减阻效果的数据；即设置气液交界面以及模型中间二分之一部分的左右两条线作为数据输出的关键点，在plots中用XY plot方式输出交界面速度等参数，在reports选项中选择surface intergal，类型选择为面加权平均值，输出压力为总压力，得到两条线上的加权平均压力值。 5.根据权利要求2所述的基于数值模拟的不同形貌微结构表面减阻效果的评价方法,其特征在于：所述的微结构尺寸维半圆凹坑状微结构表面其凹槽宽与凸起宽的比值即周期间距A为50:1。 2