第七章矿场集输管路-powerpointpresent.ppt

矿场集输管路 管路的分类： 按管路内流动介质的相数：单相、双相、多相管路 按管路工作范围和性质：出油管、集油（气）管、输油（气）管 按管路结构：简单管路、复杂管路（变径管、分支管） 7.1 原油输送管路 7.1.1 等温输油管的计算（理想模型） 1. 直管阻力损失： 水力摩阻系数： 雷诺数： 相对当量粗糙度: e：管壁绝对当量粗糙度 (0.1 mm) 按照雷诺数，将管路内的流体分成不同的流态区，并由此计算水力摩阻系数。 为了简化计算，将不同流态区的直管阻力损失与流量，粘度和管内径进行关联见P151，表3-1 2. 局部阻力损失： 局部摩阻系数：ξ 当量长度： 3. 简单管路的计算 连续性方程： 摩擦系数计算式： 能量守衡方程： 4. 复杂管路的计算 ?????? 等径分配管汇的压降计算 异径集油管汇的压降计算 7.1.2 热油管路的工艺计算 高凝、高粘原油采用加热方法，实现原油的输送。 加热的目的：防止原油在管线中凝固，降低原油粘度，减少摩擦阻力。 1. 热油管路的轴向温降 ?????? 2. 热油管路的压降 分段计算平均温度法计算压降 平均温度： → μ 当管路处于紊流光滑区时，摩擦阻力与粘度0.25次方成正比，管段长度可以取得长一点。 当管路处于层流区时，摩擦阻力与粘度1次方成正比，管段长度要取得短一点，一般每一段温度不大于5℃。 7.1.3 含蜡原油管路的工艺计算 1. 含蜡原油的流变特性 不同温度下，蜡在原油中存在的形式：液体，固体。 析蜡点：原油中析出的蜡晶开始对原油的粘温性能开始产生影响的温度点。 反常点：原油中析出的蜡晶，使原油的粘度不仅随温度变化而变化，而且随剪切速率变化而变化，即原油已从牛顿流体转变为非牛顿流体时的温度点。 含蜡原油温度从高降到低时，由于原油中蜡晶的形态不同，原油流变性质发生明显变化，从牛顿流体 → 假塑性流体 → 屈服塑性流体。 牛顿流体 剪切应力: 非牛顿流体 无时效非牛顿流体：在温度和剪切速率一定时，剪切应力不随剪切持续时间而变化： 塑性流体；假塑性流体；膨胀性流体 有时效非牛顿流体：在温度和剪切速率一定时，剪切应力随剪切持续时间而变化： 随着剪切时间增加，剪切应力减小—触变性流体； 随着剪切时间增加，剪切应力增加—反触变性流体 塑性流体：宾汉姆塑性体：只有当外加剪切应力大于极限剪切应力R0时，流体才开始流动。 剪切应力: RB：动剪切应力 μB：塑性粘度 表观粘度： 假塑性流体： 剪切应力: 表观粘度： 屈服塑性流体： 剪切应力 : 2.等温含蜡原油管路的工艺计算 管流基本方程 管路压降计算公式： 实测原油流变曲线 → 选用合适的流变方程，回归出流变方程中的参数 → 代入具体流变形态的管流方程，求出Rbi → 计算出压降。 7.1.4 输油管路计算中的各项参数 1.??? 原油密度 2.????原油粘度 3.????原油比热 4.????热油管的总传热系数 7.1.5 输油管线中减阻剂的应用 减阻剂：当流体中含有某些特定物质时，其在湍流状态下的摩擦阻力会大大降低，这种现象称为减阻，能够实现减阻的添加剂称为减阻剂。 具有超高分子量(M106 )的高柔性线型高分子： 聚长链 α一烯烃（如Conoco公司的CDR102油相减阻剂） 优点：用量少1-10ppm，效果好。 缺点：存在永久性的、不可逆的剪切降解 ；需要不断补充以维持其减阻效果 。 表面活性剂类减阻剂是通过在流体中形成胶束而实现减阻的，由于其分子体积很小，在高剪切力作用下不会断裂降解，而被高剪切力破坏了的胶束体系在剪切力减小后会重新恢复起来，即应力控制可逆性，因此，它们具有良好的抗剪切性能。但是，由于要形成可以实现减阻的胶束必须使表面活性剂的含量达到临界浓度，因此，表面活性剂的用量较大。 缔合性高分子减阻剂 聚两性电解质减阻剂NVP，这是一种乙烯基吡啶与苯乙烯及其磺酸盐的三元共聚物 极性剂(甲醇)：由于发生分子内缔合现象，高分子链的伸展受到抑制而导致减阻率下降。加入极性剂有助于破坏这种分子内缔合，而使其减阻效果回升。 分子间缔合性高分子减阻剂： 由电子对的给予体(A)和接受体(R)混合构成： A：(甲基)丙烯酸长碳链酯(12～18个C)／苯乙烯／乙烯基吡啶的三元共聚物 油溶性聚胺 R：(甲基)丙烯酸长碳链酯／(甲基)丙烯酸(0．05～O．1mo|)共聚 7.2 输气管路的计算 7.2.1 水平输气管路的基本方程 气体沿管路流动时，随着压力下降，密度逐渐变小，气体流速增加。