聚合物减阻机理研究
利用减阻剂提高原油管线的输量
利用减阻剂提高原油管线的输量摘要：减阻剂是用于管输流体的一种化学添加剂，可减少流体在管道中的流动阻力，起到增输节能的作用。
文章介绍了原油减阻剂原理、性能、减阻效果的影响因素，在实际生产中运用，产生了增输降耗效果，是一项较有前途的生产技术。
关键词：减阻剂；减阻机理；聚合物；增输率1 减阻剂介绍在液体流动时加入某些特定物质，能大大降低流体在湍流状态下的摩擦阻力，增加输量。
这些特定的物质称为减阻剂，根据使用对象的不同，分为水溶性减阻剂和有油溶性减阻剂。
这里所说的hg 减阻剂是一种应用于原油和成品油管道输送的油溶性化学添加剂，他能降低管路系统的摩阻，提高输送量，降低能耗，提高管线运行的效率及安全性。
该减阻剂是几种α-烯烃的聚合物，聚合单体为c5至c18的α-烯烃，外观为白色的液体，具有可泵性，可溶解于有机溶剂中。
它是纯粹的碳氢化合物，对于炼油工艺无任何影响，其基本特点是添加量小、减阻效果明显、在管输原油和成品油中有良好的溶解性、对下游用户无不良影响。
使用时注入方便、不需要特殊的设备、产品本身无毒副作用等。
不过，减阻剂对流态有严格的要求，管道中的流体必须是湍流。
如果是层流，则减阻剂不起作用，并且只有管道中的直管段产生的摩阻损失才能通过减阻剂来降低，减阻剂不能对管道中弯头、法兰、阀等产生的这部分摩阻损失起作用。
2 hg减阻剂的减阻机理减阻作用是一种特殊的湍流现象，减阻效应是减阻影响湍流场的宏观表现。
它是一个纯物理作用。
减阻剂分子与油品的分子不发生作用，也不影响油品的化学性质，而只与其流动特性密切相关。
减阻剂加入到管道以后，靠本身的粘弹性，分子长链顺流向自然拉伸，其微元直接影响流体微元的运动。
来自流体微元的径向作用力作用在减阻剂微元上，使其发生扭曲，旋转变形。
减阻剂分子间引力抵抗上述作用力反作用于流体微元，改变了流体微元作用力的大小和方向，使一部分径向力转变为顺流向的轴向力，从而减少无用功的消耗，宏观上起到减少摩阻损失的作用。
触变泥浆减阻管壁与土的平均摩阻力
触变泥浆减阻管壁与土的平均摩阻力引言在土木工程和岩土工程中，施工过程中常常需要钻孔、铺设管道或进行地下工程等操作。
在这些操作中，泥浆的使用是非常常见的。
泥浆不仅可以起到冷却钻头、稳定井壁等作用，还可以减少钻井过程中的摩擦力，提高施工效率。
本文将着重讨论触变泥浆在减阻管壁和土壤中的平均摩阻力，探讨其原理和影响因素。
触变泥浆的特性触变泥浆是一种特殊的泥浆，其粘度会随着剪切速率的变化而改变。
在低剪切速率下，触变泥浆的粘度较高，可以有效地减少管壁和土壤的摩擦力；而在高剪切速率下，触变泥浆的粘度会明显降低，方便泥浆的循环和排出。
触变泥浆的触变性质是由其中的聚合物和颗粒所决定的。
聚合物可以形成网状结构，使泥浆的粘度增加；而颗粒则可以填充空隙，减少摩擦力。
触变泥浆的比重也是一个重要的性质，它会影响泥浆在管道中的流动性和压力损失。
减阻管壁的原理减阻管壁是指通过在管壁上形成一层低摩阻的涂层，减少管壁与泥浆之间的摩擦力。
触变泥浆可以在管壁上形成一个均匀且稳定的薄膜，使管壁表面光滑，减少与泥浆之间的接触面积，从而减少摩擦力。
触变泥浆减阻管壁的原理可以归结为两个方面： 1. 形成薄膜：触变泥浆中的聚合物和颗粒可以在管壁上形成一个均匀的薄膜，使管壁表面光滑，减少与泥浆之间的接触面积，从而减少摩擦力。
2. 降低粘度：触变泥浆在低剪切速率下的粘度较高，可以有效地减少管壁与泥浆之间的摩擦力。
影响减阻效果的因素减阻管壁的效果受到多种因素的影响，下面将介绍其中的几个重要因素： 1. 泥浆成分：触变泥浆的成分对减阻效果有着重要影响。
聚合物和颗粒的类型、浓度和粒径等都会影响泥浆的粘度和流变性质，从而影响减阻效果。
2. 剪切速率：触变泥浆的粘度随着剪切速率的变化而改变。
在低剪切速率下，触变泥浆的粘度较高，减阻效果较好；而在高剪切速率下，触变泥浆的粘度会明显降低，减阻效果减弱。
3. 温度：触变泥浆的性质受温度的影响较大。
温度升高会使触变泥浆的粘度降低，减阻效果减弱；而温度降低则会使触变泥浆的粘度增加，减阻效果增强。
集输化学——原油的降凝输送与减阻输送
②极性基团含量和极性大小
降凝剂中极性基团与非极性基团的含量 有一最佳比例，才能获得最佳的改性效果。
极性基团极性强，可以增加蜡晶粒子间 的相互排斥，有利于提高降凝效果。但是极 性太强，会造成降凝剂在原油中的溶解性变 差，影响降凝性能。
③分子量大小
降凝剂分子量越大，其在油中的溶解性 越差。
一般来说，分子量范围在4000~10000 时较好，分子量过低或过高，降凝效果都不 显著。降凝剂分子量分布较宽时，降凝效果 好，并有一个最佳的降凝剂分子量范围。
➢ 浓度越高，可使减阻 效率增加，但超过一 定数值后，减阻效率 提高幅度减小。
本章完
二、原油的减阻输送
二、原油的减阻输送
可用减阻率与增输率评价原油减阻剂 的减阻效果。
在管输量不变的情况下，减阻率由下 式定义：
DR——减阻率； Δp1——加减阻剂前的管输摩阻，MPa； Δp2——加减阻剂后的管输摩阻，MPa。
在管输摩阻不变的情况下，增输率 由下式定义：
FI——增输率； Q1——加减阻剂前的管输量，m3·h-1； Q2——加减阻剂后的管输量，m3·h-1。
综合处理后的原油比热处理后的原油有更好
的低温流动性，表现在析蜡点以后原油粘度更低
和原油具有牛顿流体特点的温度范围更宽(即反
常点出现的温度更低)。
表8-3 热处理与综合法处理对原油凝点的影响
原油
处理前凝点 热处理后凝点 综合法处理后
/℃
/℃
凝点/℃
大庆油田
32.5
17.0
12.3
江汉油田
26.0
14.0
降温： 沥青质可以使蜡晶扭曲、胶质可以与
蜡共晶或吸附在蜡晶表面。
热处理后原油析出的蜡晶将更分散、 更疏松，形成结构的能力减弱，因而热处 理后原油的凝点降低。
第四章 飞行器的阻力和减阻技术
（3）诱导阻力
机翼产生 正升力
上表面P小 下表面P大
空气绕翼尖从下 表面流向上表面
翼尖涡流
（3）诱导阻力
ห้องสมุดไป่ตู้1、翼尖涡流
机翼产生 正升力
上表面P小 下表面P大
空气绕翼尖从下 表面流向上表面
翼尖涡流
迎角越大，机翼上、下表面的压力差越大，翼尖涡流越强。
2、下洗
（3）诱导阻力
V
V
涂层减阻
涂层减阻是在管道或明渠内壁涂上减阻材料以达到 减阻效果的方法, 其关键技术在于减阻涂料和涂敷技 术两个方面。最早应用于石油管道干线输气, 可以使 输运量增加 5%~20%。利用涂层的疏水性, 使得壁面 更光滑, 从而减小了阻力。
高聚合物添加剂减阻
高聚合物添加剂法是近年来减 阻研究的一个重点, 它通过在 流体中溶入少量长链高分子聚 合物来实现减阻。 高聚合物添加剂减阻是通过从 液体内部边界创造条件以实现 减阻, 它们有一个共同的特点 ：分子量的量级都高达百万。
降低干扰阻力的方法：翼身融合
未采用翼身融合技术的米格21战斗机
降低干扰阻力的方法：翼身融合
未采用翼身融合技术的飞机
（5）激波阻力
激波阻力是飞机在空气飞 行过程中产生的一种较强的波 ，由空气遭到强烈的压缩而形 成。当飞行器超声速飞行时， 由于飞行器的能量以强压力波 的形式向周围的空气传递而产 生的一种独特的阻力。激波阻 力对超声速飞行器翼身组合体 的体积和横截面积分布十分敏 感。
V
下洗气流速度——下洗气 流垂直向下的分速度。 下洗角——下洗气流与来 流之间的角度。
降低诱导阻力的方法
1、翼梢小翼
降低诱导阻力的方法
1、翼梢小翼
湍流降阻应用实例
湍流降阻湍流减阻技术有泥沙减阻[ 1]、微汽泡及吹气和吸气减阻[ 2,3]、聚合物减阻[ 4]、涂层减阻[ 5]、磁减阻[6]、仿生非光滑减阻[7-12]等, 这些技术主要是控制边界层内的湍流结构, 特别是拟序结构, 从而达到控制湍流动能损耗, 实现减阻目的。
仿生学研究发现鱼类等水生动物和有翼昆虫等飞行动物经历了近亿年进化过程, 形成了一种满足自身生存需要的非光滑减阻表面。
如Reif 教授在研究40 多种不同生长阶段的鲨鱼后, 发现当鲨鱼快速游动时, 表皮上有精细间隔的鳞脊, 鳞脊间有圆谷, 鳞脊的排列基本上与流动方向平行, Reif 认为, 鲨鱼皮上的鳞脊可以使边界层稳定, 减小快速游动阻力[9]。
受此启发, 用仿生非光滑技术改变近壁区流场, 减小壁面摩擦阻力, 不会给使用体带来附加设备、额外能量消耗和污染物, 仅改变壁面形状就达到减阻效果,在各种减阻技术中被认为是最有前途的方法。
图1 为三角形、扇贝形和刀刃形三种仿生非光滑沟槽形状参数示意图, 其中s = 0. 1mm, h =0. 05mm, 刀刃形沟槽刃宽t = 0. 2 × h 。
三种模型在相同的计算域中模拟, 将光滑表面与沟槽表面置于同一流场中, 便于结果对比, 减小计算误差。
先在ANSYS 中建立几何模型, 对其进行离散化, 再将离散单元导入GAMBIT 中, 进行网格平滑处理和区域划分, 最后将网格导入FLU ENT 中进行计算及结果显示。
为了便于观察流场运动情况, 沿流向布置8 个沟槽。
三角形和扇贝形用六面体网格离散, 刀刃形用三角形网格离散。
流向均匀划分40 个网格点, 垂向不等间距划分40 个网格点, 中心处网格最稀, 从中心向两边网格间距以0.25 倍等比速度减小, 沟槽表面划分变尺寸网格, 沟槽网格密度在谷底最稀, 谷顶最密, 网格间距从谷顶到谷底以0. 5 等比速度减小。
三种情况下沟槽表面所划分的网格密度相同, 并等于光滑表面。
国外减阻水压裂液技术发展历程及研究进展
国外减阻水压裂液技术发展历程及研究进展国外减阻水压裂液技术发展历程及研究进展发布时间：2019-07-30 11:11 来源：特种油气藏摘要：致密页岩气储层具有低孔、低渗的特点，勘探开发难度较大，大多数页岩气井需要储层改造才能获得比较理想的产量。
目前，国外页岩气开发最主要的增产措施是减阻压裂，即利用减阻...致密页岩气储层具有低孔、低渗的特点，勘探开发难度较大，大多数页岩气井需要储层改造才能获得比较理想的产量。
目前，国外页岩气开发最主要的增产措施是减阻压裂，即利用减阻水压裂液进行体积改造。
减阻水压裂液体系是针对页岩气储层改造而发展起来的一种新的压裂液体系。
在美国、加拿大等国，减阻水压裂液的使用获得了显著的经济效益并且已经取代了传统的凝胶压裂液而成为最受欢迎的压裂液。
近年来，页岩气能源的开采在中国受到越来越高的重视。
作为页岩气体积改造的关键技术，减阻水压裂液在中国具有广阔的应用前景。
一、减阻水压裂液发展历程减阻水压裂液是指在清水中加入一定量支撑剂以及极少量的减阻剂、表面活性剂、黏土稳定剂等添加剂的一种压裂液，又叫做滑溜水压裂液。
减阻水最早在1950 年被引进用于油气藏压裂中，但随着交联聚合物凝胶压裂液的出现很快淡出了人们的视线。
在最近的一二十年间，由于非常规油气藏的开采得到快速发展，减阻水再次被应用到压裂中并得到发展。
1997 年，Mitchell 能源公司首次将减阻水应用在Barnett 页岩气的压裂作业中并取得了很好的效果，此后，减阻水压裂在美国的压裂增产措施中逐渐得到了广泛应用，到2019 年减阻水压裂液的使用量已占美国压裂液使用总量的30%以上(表1) 。
表1 2019年美国油气田各类压裂液用量所占百分比早期的减阻水中不含支撑剂，产生的裂缝导流能力较差，后来的现场应用及实验表明，添加了支撑剂的减阻水压裂效果明显好于不加支撑剂时的效果，支撑剂能够让裂缝在压裂液返排后仍保持开启状态。
目前在国外页岩气压裂施工中广泛使用的减阻水的成分以水和支撑剂为主，总含量可达99%以上，其他添加剂(主要包括减阻剂、表面活性剂、黏土稳定剂、阻垢剂和杀菌剂) 的总含量在1%以下，尽管含量较低，这些添加剂却发挥着重要作用(表2) 。
国内压裂用减阻剂的研究及应用进展
国内压裂用减阻剂的研究及应用进展张亚东;苏雪霞;孙举;姜江【摘要】减阻水压裂液体系是针对页岩气储层改造而发展的一种压裂液体系.阐述了减阻剂作用的机理,综述了国内减阻剂的研究现状,探讨了减阻剂产品在页岩气开发过程中应用前景.【期刊名称】《精细石油化工进展》【年(卷),期】2016(017)004【总页数】4页(P8-11)【关键词】页岩气;减阻水压裂液;减阻剂;应用进展【作者】张亚东;苏雪霞;孙举;姜江【作者单位】中国石化中原石油工程公司技术公司,河南濮阳457001;中国石化中原石油工程公司钻井工程技术研究院,河南濮阳457001;中国石化中原石油工程公司钻井工程技术研究院,河南濮阳457001;中国石化中原石油工程公司技术公司,河南濮阳457001【正文语种】中文页岩气是一种优质、高效、清洁的低碳能源。
我国页岩油气储量约为26×1012 m3，约占全球页岩气储量的5.7%。
因此，加大页岩气资源的勘探和开发，有利于改变我国油气资源格局，缓解油气资源短缺[1-3]。
页岩储层具有低孔、低渗的特点，储层渗透率一般小于0.01×10-3 μm2，泥质含量较高，一般为20%～70%，勘探开发难度大，大多数页岩气井需储层改造才能获得较理想的产量。
目前，国外主要利用减阻水压裂液进行体积改造。
减阻水压裂液体系是针对页岩气储层改造而发展的一种压裂液体系，该体系主要成分是水，及很少量的减阻剂、黏土稳定剂和表面活性剂，与常规冻胶压裂相比，易产生复杂的裂缝孔隙，可实现较大的压裂增产改造[4-5]，经济成本低且易返排、对储层损害小，在多个地区进行推广应用，取得了较好的经济效益。
随着我国页岩气藏的发现和勘探开发，对压裂技术和压裂液的需求不断增多。
但减阻水压裂液黏度低、携砂能力弱、压裂半径小，因此页岩气减阻水压裂通常采用大液量(单井用液量5 000～50 000 m3)和大排量(施工排量16 m3/min，甚至高达19～24 m3/min)。
沉降性浆体管道减阻的研究进展
Ａ ｓ ａｔＴ ｅ ｅｆ ｒ ｅ ｏｓｏｒ ｕｉ ｅｆｃ ｎ ｏｓ ｆ ｅｌ ｕ ｙ ｈｔｓｕｉ ｌ ｌ ｈ ｏ ｕ ｒ ｅ ｈ ｐｌ ｅ， ｂｔ ｃ：ｈｒ ａ ｕ ｔ ｄ ｄｃ ｇｔ ｉｏ ｓ ｔｉ ｓ ｒ ，ｔ ，ｓ ｓ ｕ ｅ ｉ ｍ ｌ ｌ ｉ ｔ ｏ ｍ ｒ ｒ ｅ ｒ ｏ ｍ ｈ ｔ ｅ ｎ ｈ ｒ ｉ ｌ ｏ ｓｔｎ ｌｒ ｇ ａｉ ｎ ｏ ｂ ｇ ｇ ｈ ｃ ｅ ａｗ ｇ ｙ
（ 辽宁工程技术大学 资源与环境 工程学院 ， 辽宁 阜新 １３０ ） ２００
摘要 ： 沉降性 浆体 减阻方式主要有 ４种 ： 用可溶解 的高分 子聚合体 、 采 采用纤维材料 减 阻、 用螺 旋流减 阻和改 变管 采 道 的形状等 。虽然这些减 阻方式存在一些不足 ， 但其 中有些减 阻措施 已在沉降性浆体的输送 中得到 了应用。文 中对各种
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２０ ０ ６年
管 道 技
５ 般 告
２ Ｄ ０６
Ｎ ． ｏ５
第５ 期
Ｐｐ ｌ ｅ Ｔ ｃ ｎｑ ｅ ａ ｄ Ｅ ｐ ． ｉｅｉ ｅ ｈ ｉｕ ｎ ｃ￣ ｍ ｔ ｎ ｅ
沉 降性 浆体 管道 减 阻的研 究进 展
赵利 安 ， 许振 良
பைடு நூலகம்
Ｋ ｙｗ ｒｓｓｔｎ ｕｒ； ｉ ｌｌ ｈ ｏ ｕａ ｗ ｉ ｔ ｏ ｍ ｒ ｅ ｏｄ ： ｔｇ ｓ ｒ ｓ ｒ ｏ ｉ ｍ ｌ ｌ ｅ ｌ ｅ ｅ ｌ ｌ ｙ ｐ ａ ｆｗ； ｇ ｉ ｈ ｃ ｅ ｒ ｇ ｐｙ ｈ
０ 引 言
烯酸 酯和聚环 氧乙烷等都具备这些条件 。
以 Ｄ ｒ ｄ佐藤博等为代表的学者按 照固体颗 粒粒径将 浆 ｕａ 、 ｎ 体划分 为沉降性 浆体 和非沉 降性浆 体［ 卜 。虽然 非沉 降性浆 体具 有浓 度分布 均匀 ， 不易沉 降等优 点 ， 从能量 损失 和运行 但
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]。
1研究的背景和意义
目录1研究的背景和意义 (3)2表面活性剂减阻机理及影响因素 (7)2.1湍流减阻基本概念 (7)2.1.1从微观结构角度对表面活性剂湍流减阻机理的解释 (8)2.1.2从湍流物理角度对湍流减阻机理的解释 (9)2.2影响表面活性剂减阻的因素 (13)2.2.1烷基 (13)2.2.2烷基链头基 (13)2.2.3 烷基链长度 (13)2.2.4表面活性剂的浓度 (14)2.2.5 补偿离子 (14)2.2.5.1补偿离子的浓度 (14)2.2.5.2补偿离子的疏水性与亲水性 (14)2.2.5.3补偿离子的电荷性质以及电荷数 (14)2.3其他因素的影响 (15)2.3.1管路系统的直径 (15)2.3.2流体介质的速度和温度 (15)2.3.3环境中的金属离子 (16)2.3.4雷诺数的影响 (16)2.4表面活性剂减阻方程式的介绍 (16)2.4.1粘弹性流体的剪力及湍流运动方程 (17)3表面活性剂的国外研究及运用状况 (18)3.1国外的研究状况 (18)3.2国的研究状况 (19)4主要研究的方法和容 (20)4.1研究的容 (20)4.2研究方法 (21)4.2.1流变模型及数值模拟研究 (21)4.2.2尺度放大的研究方法 (23)5前景与展望 (25)1研究的背景和意义如今随着世界能耗的不断增加，能源问题一直是比较棘手的问题，特别像我国人口众多的国家，人均资源占有量远低于世界的平均水平，且对于能源的需求更加巨大，所以节约能源对于中国来说乃至于对于全世界来说是相当重要的大事。
能源的消耗重要发生在能源交通运输过程中，且表面摩擦占很大的比例。
而在长距离的管道运输过程中，泵站的动力几乎全部用于克服表面摩擦力。
而由于表面摩擦阻力的存在，会将油气由层流状态转变为湍流状态，所以湍流减阻对长距离的管道输油具有重要的意义，已引起了广泛的重视。
在长距离管道流体输运中，绝大部分的流体输送能耗来源于管道壁面的摩擦阻力。
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聚合物减阻机理研究
尹国栋;高淮民;陈少春;赵帆
【期刊名称】《油气储运》
【年(卷),期】2002(21)7
【摘 要】介绍了聚合物减阻的发展历史以及聚合物的主要应用领域。根据不同的
研究切入点,将有关聚合物减阻机理研究大致分为三类,并分别进行了综述。评述了
聚合物减阻机理的研究现状,认为虽然该项研究已达到了相当的深度,但最终要想解
决与此相关的问题还需要做相当多的工作。
【总页数】3页(P1-2)
【关键词】聚合物;减阻机理;研究;端流强度;湍流结构;综述
【作 者】尹国栋;高淮民;陈少春;赵帆
【作者单位】中国石油管道公司管道科技中心;中石化集团管道储运公司工程处;中
石化集团管道储运公司襄樊输油处;中国石油天然气管道科学研究院
【正文语种】中 文
【中图分类】O631.2
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4.圆管中聚合物减阻剂的减阻机理研究与评价 [J], 樊帆; 周福建; 刘致屿; 杨钊
5.高分子聚合物减阻流的减阻机理及其紊动能谱 [J], 窦国仁;杨树清
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