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油气储运 OilGasand Storage Transportation 改善油气管道输送性能的相关技术 郑志 王树立 武玉宪 徐晓瑞 (江苏工业学院石油工程研究院) 郑志等．改善油气管道输送性能的相关技术．油气储运，2010，29(3)：100—106，112． 摘要：依据流体在管道内的流动规律，论述了油气管道的减阻增输机理。针对油气管输存在流 动摩阻大、输送量适应范围小等问题，考察并探讨了改善输油管道输送性能的相关技术。通过减小 管输流体的动力粘度、降低湍流的附加应力，可以显著减小管输摩阻，降低管输能耗，提高管道运行 的弹性和效率，保障管道安全经济运行的同时获得减阻增输效果。针对石油管道系统，分析了各种 减阻增输技术的应用效果和适用条件，提出了一些具有应用前景的新方法。 主题词：输油管道；减阻；增输；机理；原油流动性；输送工艺 管道运输是一个庞大的工业体系，在石油天然 改善输油管道的输送性能。 气工业乃至世界经济中发挥着越来越重要的作 描述水平直管中流体流动阻力分布和组成的表 用[1]。增加油气长输管道的输量，降低油气输送过 程中的流动阻力，减少管输能耗和运行成本，提高管 粘度和(或)降低湍流附加应力可以实现流体管道的 道的操作弹性、安全性和经济性，是管道科技工作者 减阻增输u]，其效果可用减阻率或增输率来表示。 多年来一直致力于研究解决的重要课题。 我国原油多为三高原油，流型复杂，流动性能 差口]。高粘原油胶质含量大，凝点高，常温下粘度可 管输介质流动机理 达数千甚至上万倍单位粘度(mm2／s)，且粘度随温 度按一定规律变化。高含蜡原油凝点高，当温度高 实际液体是有粘性的，当其在管道中流动时，为 于析蜡温度时，粘度往往较低；当温度降至接近凝点 克服液体分子之间、液体与管壁之间因相对运动而 时，粘度急增。上述两类原油只有在高于一定温度 产生的流动阻力，液流的一部分机械能转化为热能、 时才属于牛顿流体，当温度低于某一数值时便表现 声能等形式，产生能量损失。一般情况下，长距离输 出非牛顿流体的特性，对于这样的原油，采用等温输 油管道中的沿程水头损失占总水头损失的90％左 送是很困难的。高粘油虽不凝固，但在管道中流动 右。若流体能够润湿管道内壁，则直接与壁面接触 时，水力摩阻非常大。减阻增输技术的应用可显著 的流体质点会粘附在管壁上，因其速度为零，所以粘 改善原油的输送性能，降低管道两点间的摩擦阻力 性流体沿管道的输送必然是剪切流动，即距管壁越 降。提高原油的输量。成品油不存在易凝、高粘、含 远，流速越大，沿管道径向存在速度梯度。若流体速 蜡等问题，输送工艺流程较原油简单得多，输送方式 度梯度特别是壁面附近流体的速度梯度越大，则距 多为顺序输送。但成品油管道输送油品种类的多样 壁面相同距离处流体的速度越大，沿管道截面的平 性、油品性质的差异性以及混油段的产生等，对减阻 均速度或输量越大【2]。能够增大流体沿管道径向的 增输技术提出了更高的要求。 速度梯度但无需增加管道压力的技术就是减阻增输 技术。此外，流体沿管道轴向的流动速度与沿管道 2加热输送 径向的速度梯度的协同程度也会对流动过程产生影 响L3J，降低该协同程度，亦可获得减阻增输的效果， 对于易凝、高粘原油，常采用加热输送