[發明專利]一種模擬管輸減阻劑在近壁區微觀減阻性能的實驗方法

有效

• 申請號: 201811244583.7
• 申請日: 2018-10-24
• 公開（公告）號: CN109406093B
• 公開（公告）日: 2020-05-12
• 發明（設計）人: 馬亞超;練章華;黃志強;李琴;謝豆
• 申請（專利權）人: 西南石油大學
• 主分類號: G01M10/00
• 分類號: G01M10/00
• 代理公司: 成都東恒知盛知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 51304
• 代理人: 何健雄

本發明涉及一種模擬減阻劑在近壁區微觀減阻性能的實驗方法，屬于石油天然氣管道輸送的減阻技術領域。該實驗方法共包含十個步驟，分別為①準備管道內壁試件；②計算微凸體高度變化范圍；③確定微凸體外體形狀；④計算不同高度微凸體的出現次數；⑤制造管道內壁微觀模型MOD1；⑥形成實驗流體域；⑦在實驗流體域的前后增加整流緩沖裝置；⑧觀測流體域流態變化；⑨分析加入減阻劑后的流體域流態變化；⑩對比加劑前后流態變化狀況，分析減阻劑在近壁區的微觀減阻性能。采用該發明能夠模擬減阻劑在近壁區微觀減阻性能，深層揭示不同減阻劑的微觀減阻機理，縮短減阻劑研發周期。

技術領域：

本發明涉及一種模擬減阻劑在近壁區微觀減阻性能的實驗方法，屬于石油天然氣管道輸送的減阻技術領域。

背景技術：

管道輸送是石油天然氣的主要運輸方式。油氣在管道輸送過程中會產生內摩擦以及與管壁間的摩擦，造成能量散失，尤其是長輸管道，由摩擦帶來的能耗更為嚴重，使油氣輸送效率大幅降低。向管道內加注減阻劑，可減少管道內流體的內摩擦，以及流體與管壁之間的摩擦，進而能夠減阻增輸，顯著提高經濟效益。減阻劑減阻技術已成為在役油氣長輸管道中必不可少的配套技術。

國內外學者對高性能減阻劑的研發工作從未停止，目前多從宏觀角度評價減阻劑的減阻性能，例如壓力降評價方法，水力摩阻系數評價方法等。這些方法能夠測量減阻劑的宏觀減阻性能，卻不能分析其微觀減阻機理及微觀減阻性能，而微觀減阻機理及性能是研發新型高效減阻劑的根本所在。針對目前減阻劑減阻的微觀減阻性能分析多采用二維平面分析與理論分析，尚缺少針對減阻劑微觀減阻性能的三維分析與實驗分析，無法很好地為減阻劑高效研發與應用工作提供技術指導的現狀，特提出一種模擬減阻劑在近壁區微觀減阻性能的實驗方法，以期基于該實驗方法，能夠深層揭示不同減阻劑的微觀減阻機理，縮短減阻劑研發周期，提升我國的油氣減阻技術。

發明內容：

本發明提供一種模擬減阻劑在近壁區微觀減阻性能的實驗方法，旨在解決目前尚缺少針對減阻劑微觀減阻性能的實驗方法，無法很好地為減阻劑高效研發工作提供技術指導的問題。采用該發明能夠模擬減阻劑在近壁區微觀減阻性能，深層揭示不同減阻劑的微觀減阻機理，縮短減阻劑研發周期。

本發明實現其目的所采用的技術方案是：

本發明一種模擬減阻劑在近壁區微觀減阻性能的實驗方法，共包含十個步驟，分別為①準備管道內壁試件；②計算微凸體高度變化范圍；③確定微凸體外體形狀；④計算不同高度微凸體的出現次數；⑤制造管道內壁微觀模型MOD1；⑥形成實驗流體域；⑦在實驗流體域的前后增加整流緩沖裝置；⑧觀測流體域流態變化；⑨分析加入減阻劑后的流體域流態變化；⑩對比加劑前后流態變化狀況，分析減阻劑在近壁區的微觀減阻性能。

其具體方法步驟為：

①準備管道內壁試件：

在待測油氣管道上割取出管道內壁試件，用清水去除管道內壁試件上的污垢；

②計算微凸體高度變化范圍：

測量管道內壁的粗糙度Ra，設置微凸體的高度服從正態分布N(Ra，1.5625*Ra²)，微凸體的高度變化范圍為Ra±3.75Ra；

所述的微凸體高度變化范圍Ra±3.75Ra，能包括99.9％的管壁微凸體真實高度情況；

③確定微凸體外體形狀：

觀測管壁微凸體形貌特征，并根據微凸體形貌特征采用球形、橢球形、錐形、柱形或多面體形構造微凸體外體形狀；

④計算不同高度微凸體的出現次數：