低流阻火箭煤油的超临界压力流动与换热特性

为探索超临界压力下减阻剂对高温火箭煤油的减阻效果,在压力为15 MPa、质量流速为17 000～50 000kg·m-2·s-1(对应常温流速约20～60m·s-1)、流体温度从常温至360℃和热流密度为2.5～30MW·m-2的试验条件下,对火箭煤油和添加减阻剂的低流阻火箭煤油在直径2mm×0.5mm的高温合金钢管内的流动与换热特性进行了研究。研究发现:在本文研究条件下,煤油传热机理为超临界压力单相类液态强制对流换热;减阻剂对火箭煤油的减阻效果明显,减阻率最高可达60%;随着流体温度升高,雷诺数增大,减阻剂的减阻效果降低,减阻率最低下降至约20%;添加减阻剂后,煤油传热性能显著弱化,但高雷诺数下减阻煤油的换热性能基本维持不变,减阻煤油与火箭煤油的努塞尔数之比约为0.5;雷诺数小于63 000时减阻效果大于传热弱化效果,大于63 000时结果相反。     

黄原胶水溶液管道流动减阻特性的试验

对连续循环光滑管道(直径分别为5,10,20 mm)中黄原胶水溶液流动的减阻特性进行了试验,分析了黄原胶减阻的浓度效应、管径效应以及抗剪切特性,得到了减阻率与黄原胶水溶液浓度的关系曲线、雷诺数(Re)与减阻率的影响曲线以及减阻率与剪切时间的变化曲线.结果表明:黄原胶是很好的减阻剂,在较低Re流动时黄原胶在相对较小直径(5,10 mm)管道中表现为B型减阻特性,而在较大管径(20 mm)中则为A型减阻;在高Re时黄原胶水溶液在3种管径管道流动中皆表现为B型减阻,由于其主要具有B型减阻特性,使得黄原胶具有较好的抗剪切特性.     

α-烯烃高分子减阻剂的质量浓度对减阻效果的影响

采用溶液聚合法合成的α-烯烃高分子减阻剂,用环道装置测定减阻率,实验结果表明:当减阻剂质量浓度达到5 mg/L后,开始产生减阻效果,减阻率随浓度的增大而提高,并逐渐趋于恒定值.随剪切次数的增加,减阻剂的减阻率迅速下降;用粘度法分析高分子特性对减阻效果的影响,即用粘度法测定了高分子减阻剂的特性粘数、等效球的密度和胶粒浓度.特性粘数小,等效球的密度大,胶粒浓度小,分子量大,减阻效果好;反之则效果差.     

成品油管道顺序输送过程减阻效果评价

顺序输送管道系统中,管道压差不仅受减阻剂加注浓度的影响,还取决于管道内各油品所占的比例,因此输送单一油品管道的减阻效果评价方法已不适用于顺序输送管道。以顺序输送成品油管道压力组成为基础,引入摩阻系数替代基准压力、流量的换算,建立顺序输送成品油管道减阻效果评价方法,并应用于化王复线成品油管道系统。分别对注入含减阻剂0~#柴油、排出92~#汽油阶段,以及注入不含减阻剂0~#柴油、排出含减阻剂0~#柴油阶段进行分析,得出化王复线减阻率随时间的变化趋势,在流量455.65 m~3/h的工况下,能够达到的最大减阻率为54%。试验工况下,最大流量为550.93 m~3/h,突破了化王复线成品油管道系统的输量瓶颈。     

天然气管输减阻剂减阻效果现场评价方法研究

减阻剂的合理使用可有效降低天然气长输过程中的能耗并提高管道的输气能力,天然气减阻剂减阻效果的科 学评价是指导减阻剂在现场合理应用的关键所在。目前国内外现有的减阻效果评价方法在管输现场的使用中有一定 的局限性,不能较好地满足现场需要。结合减阻剂减阻机理及管输现场对评价方法的要求,对国内外已用到的3 种评 价方法进行分析与完善,并提出两种新的评价方法。运用模糊综合评价法对5 种评价方法进行优选,得出采用输气效 率系数与流量反演求水力摩阻系数联合评价法是评价管输现场减阻剂减阻效果较为合理的方法。根据该评价方法, 研发了一套天然气管输减阻剂减阻效果评价软件。在某输气管线的应用中,软件评价分析结果符合现场实际情况,且 同时满足了管输技术工程人员和生产管理者的需求。软件操作简单,使用方便,得到了现场工作人员的好评。     

利用旋转圆盘设备研究聚氧化乙烯（PEO）减阻和机械降解规律

针对聚合物减阻剂易于降解的问题,探讨聚氧化乙烯的减阻和机械降解规律。采用自行研制的旋转圆盘减阻率测试设备,辅以乌氏黏度计,通过研究水相减阻PEO的分子量、浓度、温度对减阻性能的影响,并探讨机械和超声降解引起的减阻率和溶液黏度变化。减阻聚合物的减阻效果与本身空间结构、流体的流动状态、聚合物浓度等有关。同环道系统的测试规律一致,PEO减阻率随旋转圆盘转速引起的雷诺数增加而增加。不同分子量的PEO均存在最佳减阻加剂浓度,高分子量的最佳加剂浓度要低于低分子量。温度升高,不利于没有侧链的PEO的减阻。PEO的降解过程是由外加能量的传递诱导自由基反应,机械降解过程在搅拌30 min后就不再明显;超声降解,随着时间的延长,降解比例不断提高。     

提输卤管道用改性减阻剂的减阻性能及机理

为了提高减阻剂的耐温、耐盐性,从而使减阻剂更适应深层卤水提输环境,通过引入衣康酸改进减阻剂性能,采用Materials Studio软件模拟与实验相结合的方式,探究以2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、丙烯酰胺、衣康酸3种单体合成水溶性减阻剂的可行性;模拟提输卤管道环境,以铁质管道、Na Cl溶液为主,探究减阻剂在铁管表面的吸附状态,分析其减阻机理;以卤水温度、流量、矿化度、减阻剂用量为变量评价减阻性能,通过室内减阻剂测试环道评价减阻效果。结果表明:引入衣康酸可成功合成减阻剂,减阻剂通过自由移动吸附在铁表面,使卤水中其他粒子在铁表面吸附力下降,流动阻力减小,减阻效果明显;该减阻剂受温度、矿化度影响较小,耐温、耐盐性改善。     

一高聚物添加剂边界层减阻的研究

目前,减阻技术已广泛应用于一些民用与军工部门[1],如离岸的石油勘探、开采及原油管道的长距离运输。在减阻技术上,有直接加入减阻剂并与输送物料混合均匀以降低输送阻力[2],有在输送管道表面加上弹性材料护面[3],也有以气泡或水包裹输送物料等.对减阻剂的使用,比较广泛的是用高分子稀溶液[4],或其它无机材料如粘土、细粒矿沙、细煤粉等[5].在高分子稀溶液中,高分子在受到搅拌或其它机械剪力的作用下易产生降解,从而降低以至丧失减阻性能.此外,高分子材料一般价格昂贵,而无机材料减阻一般又要求其浓度较高,故会增加体系的物理粘性,从而增大了粘性耗散能量,反而产生增阻作用.总之,从实用价值来看,减阻技术和减阻剂的应用还远远达不到理想效果. 针对上述问题,我们设计了一种实验装置,即将一定浓度的魔芋溶液从输液管边壁注入边界层,以避免高分子稀溶液在通常减阻方法下的降解作用,并在减阻剂使用量较小的情况下,达到较好的减阻效果     

阳离子型表面活性剂与非离子型聚合物相互作用减阻研究

为探究表面活性剂与聚合物相互作用的减阻效果,对阳离子型表面活性剂CTAC和非离子型聚合物PAM的纯溶液和混合溶液进行湍流减阻实验测量。结果表明:表面活性剂CTAC溶液中加入不同浓度非离子型PAM,混合溶液减阻的临界温度均相同但低于相应纯CTAC溶液的临界温度,而超过临界温度后混合溶液减阻能力的下降趋势更缓;各个温度下混合溶液的减阻稳定区和纯CTAC溶液基本一致,且减阻稳定区内的摩擦系数也都相同;在超过临界雷诺数的减阻破坏区,混合溶液减阻效果更好,且PAM浓度升高,溶液减阻能力增强。提出了表面活性剂胶束联结在聚合物长链上形成了内部交联密集、结构稳定的混合网状结构模型,应用此模型合理解释了CTAC溶液中加入非离子型PAM形成的混合溶液的湍流减阻现象。     

高分子减阻在消防、柔性管道及喷射流中的应用研究

本文介绍了高分子减阻在消防、柔性管道及喷射流中的应用研究成果。包括以下几个主要部分:筛选了减阻剂,所得到的PW-30及PWC具有在低浓度下高减阻百分数及速溶等性能,系两种优良的减阻剂。讨论了基础数据及消防减阻予报公式的整理和减阻予估方法。提出了系统匹配与优化减阻问题。列举了现场试验验证的结果,获得流重增长50%以上,密集射程增长100%以上,落地射程增长80%以上,最大管长增长一倍以上的成果。     

交替式注入泡沫复合驱实验研究

针对孤岛油田中二中Ng34聚合物驱后油藏条件,通过物模手段研究了交替式注入泡沫复合驱的特征及驱油能力。长细管实验表明,交替式注入泡沫复合驱,低气液比时模型两端的封堵压差上升缓慢,交替周期越大封堵效果越差。非均质模型驱油实验表明,泡沫复合驱主要是通过扩大波及体积来提高采收率,在与聚合物驱相同注入量条件下,其封堵能力是聚合物驱的2倍。     

界面活性剂添加物对水湍流阻力抑制的实验研究

针对在水中添加界面活性剂（CTAC＋NaSal)后,湍流流动阻力大幅度下降的现象,用激光多谱勒测速仪在二维水槽中对湍流特性进行了测量,研究并阐述了这种弱阻力湍流存在的条件,以及与雷诺数、温度、浓度的关系,得出了一些重要的结论：添加界面活性剂的水溶液呈现弱阻力湍流的条件是流动雷诺数低于某个临界雷诺数：临界雷诺数随界面活性剂的浓度的增大而增大,随溶液的温度升高而减小;在弱阻力湍流流动中,主流速度曲线分布呈现明显的层流化,湍流强度明显减弱,雷诺应力几乎为零甚至出现亏损,这是湍流流动具有弱阻力的根本原因;在湍流脉动强度并未消失的情况下,雷诺应力却几乎为零,这表明湍流脉动分量之间的相关关系发生了变化。     

垂直轴风力机二维流场数值模拟

采用数值模拟的方法研究不同攻角、不同风速条件下naca0015翼型二维流场中的马赫数、雷诺数．通过比较叶片升、阻力系数变化,得出攻角为15°时翼型获得最佳的升、阻力系数．通过比较表面压强分布图、速度图和流线图,分析马赫数、雷诺数对naca0015翼型的影响,得出在相同的攻角、马赫数的条件下．随着雷诺数的增大翼型升力系数增大．阻力系数变小;在小攻角、低风速以及相同马赫数条件下,雷诺数较小时更易获得稳定的流场．     

缔合聚合物溶液岩芯剪切流变行为研究

针对疏水型缔合聚合物和普通线性高分子聚合物两种不同分子结构的聚合物,开展了岩芯剪切对聚合物溶液流变行为的影响研究。测试了剪切前两种聚合物溶液的流变曲线,分析了流变特性。用人造岩芯进行了岩芯剪切实验,测试了剪切后的聚合物溶液各自的流变曲线并进行了对比分析。将剪切后的聚合物溶液进行了阻力系数和残余阻力系数测试,以 模拟经地层剪切后聚合物溶液在油层深部的变化状况。研究结果对聚合物驱具有重要参考价值和指导意义。     

低浓度表面活性剂减阻流体的性能

通过对不同工况下氯化十六烷基三甲基季铵盐(CTAC)减阻流体在二维流道中减阻性能的测定,分析了温度、质量分数、配比变化对流体减阻性能的影响,应用激光相位多普勒测速仪测量了流体的速度场,对流体的湍流特征进行试验研究,结果表明,即使对同种减阻方式,CTAC减阻流体的减阻也存在极限和优选,减阻流体的横向和轴向速度脉动及雷诺应力均远小于牛顿流体。     

微气泡减阻的数值模拟方法及尺寸效应

分别采用混合物模型、欧拉双流体模型和相群平衡模型对底部通气的二维平板微气泡减阻效果进行了模拟分析,探讨了气泡直径、喷气速度对微气泡减阻率的影响,并对其尺度效应进行研究.结果表明:减小气泡直径可以增加微气泡减阻率;在一定的范围内,减阻率随着喷气速度的增加而增大,但喷气速度过小或过大都将影响减阻效果;相群平衡模型比其他2种模型的数值模拟结果更接近于试验结果;由于物体尺寸增加所致的雷诺数增大在一定程度上会降低微气泡减阻率.     

橡胶改性沥青储存稳定性试验研究

制作了普通橡胶沥青和脱硫橡胶沥青,并进行了不同储存温度或不同储存时间条件下2种橡胶改性沥青的稳定性试验.研究表明,脱硫橡胶沥青经高温静态储存后比普通橡胶沥青更易离析.经过高速剪切工艺,大颗粒的脱硫橡胶粒在沥青里大多分散成无明显颗粒的细小物质,其胶粉颗粒大小在2种橡胶沥青的性能比较中不产生影响;而普通橡胶粉剪切后基本保持...     

高雷诺数下二维长方形截面柱绕流数值模拟

为了研究高雷诺数下长方形截面柱绕流特性,基于Fluent软件对宽高比分别为2,3,4的二维长方形截面柱绕流开展数值模拟,并考虑角部修正对长方形截面柱的绕流特性的影响.采用Realizable k-ε模型结合标准壁面函数求解长方形截面柱的绕流,研究宽高比分别为2,3,4的长方形截面柱在不同风向角α和不同雷诺数的条件下,阻力系数C_D、斯托哈数St的变化规律.研究结果表明:一定雷诺数范围内,方向角为0°时,C_D,St随着雷诺数的增加而增加,随后基本保持不变;在相同雷诺数下,宽高比增大,C_D减小,St增大;在高雷诺数条件下,随着风向角α的增加,C_D出现先减小后增大的现象,而St与之相反.     

启动压力其实并不存在

低渗透储层存在许多研究误区,启动压力梯度便是其一。低渗透储层孔隙欠发育,渗透率低,产能也较低,压力在其中的传播速度较慢,施以压力梯度之后,产量的响应需要较长时间。实验过程将微弱的流量误认为是0,因而导致了启动压力梯度的实验假象。实测的启动压力梯度数值太高,对油气生产没有任何指导意义。中高渗透储层没有启动压力梯度,低渗透储层也不应该有。固体和流体都不存在启动压力,油气也不可能存在。