当液体在管道中流动的时候,由于液体分子之间和液体分子与管壁之间发生相对运动,就会出现流动阻力。
与管道壁面接触的流体分子在管壁摩擦阻力下速度急剧下降,由于流体分子间的相对运动致使管道的液体输送变成剪切流动。随着流体与管壁的距离的增加,所产生的流速也会逐步加大,因此流体本身的物理性质和管道内壁的光滑度是决定输油量大小的主要因素。
因此改善原油管道的输送性能和原油本身的性质就能达到减阻增输的目的。我国的原油多为“高凝固点、高含蜡、高胶质沥青质”的“三高”原油,其特点是流动性能差,往往是需要加温加压输送。
当液体在管道中流动的时候,由于液体分子之间和液体分子与管壁之间发生相对运动,就会出现流动阻力。
与管道壁面接触的流体分子在管壁摩擦阻力下速度急剧下降,由于流体分子间的相对运动致使管道的液体输送变成剪切流动。随着流体与管壁的距离的增加,所产生的流速也会逐步加大,因此流体本身的物理性质和管道内壁的光滑度是决定输油量大小的主要因素。
因此改善原油管道的输送性能和原油本身的性质就能达到减阻增输的目的。我国的原油多为“高凝固点、高含蜡、高胶质沥青质”的“三高”原油,其特点是流动性能差,往往是需要加温加压输送。
管道运输 (Pipeline transport) 是用管道作为运输工具的一种长距离输送液体和气体物资的输方式,是一种专门由生产地向市场输送石油、煤和化学产品的运输方式,是统一运输网中干线运输的特殊组成部分。
有时候,气动管 (pneumatic tube) 也可以做到类似工作,以压缩气体输送固体舱,而内里装着货物。管道运输石油产品比水运费用高,但仍然比铁路运输便宜。
大部分管道都是被其所有者用来运输自有产品。
有两类方法输送在常温下呈固态、半固态或黏稠得像皮鞋油一祥毋原油:一类是 把原油变稀使其容易流动;另一类是借助其他低黏液体,使原油沿管it滑动。
具体方 法的原理如下:加热保温。油温越高,流动性越好。
加热保温方法各种各样,如沿管线间隔一定 距离建立加热站,在管道内或管道外贴管道平行敷设伴热管或缠绕电加热带,在管壁 中通入交流电产生趋肤电流等。 稀释混合。
稠油中掺人稀油或轻油后,凝点和黏度肯定降低。热处理。
将多蜡原油加热至某一高温(通常为60~85 °C)后,在一定条件下静止降温到输油温度或在管道中边流动边自然降温,使石蜡在降温重结晶时聚集成团状 树枝形松散结构而改善了原油的流动性。 将多蜡原油加热后,原油分子的热运动能 力增强,彼此间的相互约束能力减弱,一方面使液态烃变稀,能够溶解更多的蜡;另一方面使海绵状蜡结构松散、解体,并形成许多小颗粒蜡块分布在液态烃中。
固态烃变 成分散相,液态烃变成连续相,原油就可以沿管道流动了。 降凝剂处理。
这种方法与热处理相似,但需在原油加热前注入极少量的降凝剂 (一般为原油的十万分之几)。由于降凝剂分子与石蜡分子共晶或吸附,因此原油的 低温流动性进一步改善。
乳化与悬浮。原油与水在一定条件下混合后,高黏(或高凝)原油会形成分散在 水中的微小油滴(或固态颗粒),被称为乳化液(或悬浮液),使原油之间及原油与管壁 间的摩擦变成水之间及水与管壁间的摩擦,减阻效果非常明显。
其他方法还有磁处理、剪切处理、脱蜡、脱沥青、热裂解、加氢减黏等。
众所周知,只有液体和气体才能沿管道流动。如果原油在常温下呈固态、半固态或黏稠得像皮鞋油一样,那么只有采用特殊的方法才能输送。从原理上讲,这些方法可分为两大类:一类是把原油变稀使其容易流动;另一类是借助其他低黏液体,使原油沿管道滑动。
加热保温 油温越高,流动性越好。加热保温方法各种各样,如沿管线间隔一定距离建立加热站,在管道内或管道外贴管道平行敷设伴热管或缠绕电加热带,在管壁中通入交流电产生趋肤电流等。加热输送简单易行,国内外广泛采用,但能耗太大。大庆原油一直采用加热站加热输送。
稀释混合 稠油中掺入稀油或轻油后,凝点和黏度肯定降低。只要管道首站附近具有足够的稀油源及混合后不影响稠油和稀油的经济价值,稀释输送是最方便的方法,也是常用的技术。
热处理 将多蜡原油加热至某一高温(通常为60~85摄氏度)后,在一定条件下静止降温到输油温度或在管道中边流动边自然降温,使石蜡在降温重结晶时聚集成团状树枝形松散结构而改善了原油的流动性。印度的纳霍卡蒂雅管道和中国的克独(新疆克拉玛依至独山子)管道,是国内外最早采用热处理技术实现常温输送的原油管道。
降凝剂处理 这种方法与热处理相似,但需在原油加热前注入极少量的降凝剂(一般为原油的十万分之几)。由于降凝剂分子与石蜡分子共晶或吸附,因此原油的低温流动性进一步改善。中国马惠宁(甘肃马岭经惠安堡至宁夏中宁)管道原油的凝点为16摄氏度,加剂处理后降至-2摄氏度。处理前每年只有2个月不需要加热,1982年采用热处理后达到8个月,1988年降凝剂处理后实现全年常温输送。
热处理使均匀分布的蜡晶体变成团状树枝形蜡晶体,使多蜡原油容易流动乳化与悬浮 原油与水在一定条件下混合后,高黏(或高凝)原油会形成分散在水中的微小油滴(或固态颗粒),被称为乳化液(或悬浮液),使原油之间及原油与管壁间的摩擦变成水之间及水与管壁间的摩擦,减阻效果非常明显。印尼的丹戌至巴厘巴板管道采用水悬浮技术输送凝点40.6摄氏度的原油,在当地气温(25~35摄氏度)下实现全年常温输送。
低黏液环 借助机械装置在管道内壁附近形成贴壁低黏液环,如水环、稀油环等,让原油从管道中心滑过而不与管壁接触,其摩擦阻力极低,接近低黏液体单独流动时的摩擦阻力。此项技术我国(管道科学研究院)已研究成功,而美国、俄罗斯已用来输送重质高黏原油。
其他方法还有磁处理、剪切处理、脱蜡、脱沥青、热裂解、加氢减黏、天然气饱和、压力处理等,大部分仍处于实验阶段。
形成低黏液环输送高黏、高凝原油
众所周知,只有液体和气体才能沿管道流动。
如果原油在常温下呈固态、半固态或黏稠得像皮鞋油一样,那么只有采用特殊的方法才能输送。从原理上讲,这些方法可分为两大类:一类是把原油变稀使其容易流动;另一类是借助其他低黏液体,使原油沿管道滑动。
加热保温 油温越高,流动性越好。加热保温方法各种各样,如沿管线间隔一定距离建立加热站,在管道内或管道外贴管道平行敷设伴热管或缠绕电加热带,在管壁中通入交流电产生趋肤电流等。
加热输送简单易行,国内外广泛采用,但能耗太大。大庆原油一直采用加热站加热输送。
稀释混合 稠油中掺入稀油或轻油后,凝点和黏度肯定降低。只要管道首站附近具有足够的稀油源及混合后不影响稠油和稀油的经济价值,稀释输送是最方便的方法,也是常用的技术。
热处理 将多蜡原油加热至某一高温(通常为60~85摄氏度)后,在一定条件下静止降温到输油温度或在管道中边流动边自然降温,使石蜡在降温重结晶时聚集成团状树枝形松散结构而改善了原油的流动性。印度的纳霍卡蒂雅管道和中国的克独(新疆克拉玛依至独山子)管道,是国内外最早采用热处理技术实现常温输送的原油管道。
降凝剂处理 这种方法与热处理相似,但需在原油加热前注入极少量的降凝剂(一般为原油的十万分之几)。由于降凝剂分子与石蜡分子共晶或吸附,因此原油的低温流动性进一步改善。
中国马惠宁(甘肃马岭经惠安堡至宁夏中宁)管道原油的凝点为16摄氏度,加剂处理后降至-2摄氏度。处理前每年只有2个月不需要加热,1982年采用热处理后达到8个月,1988年降凝剂处理后实现全年常温输送。
热处理使均匀分布的蜡晶体变成团状树枝形蜡晶体,使多蜡原油容易流动乳化与悬浮 原油与水在一定条件下混合后,高黏(或高凝)原油会形成分散在水中的微小油滴(或固态颗粒),被称为乳化液(或悬浮液),使原油之间及原油与管壁间的摩擦变成水之间及水与管壁间的摩擦,减阻效果非常明显。印尼的丹戌至巴厘巴板管道采用水悬浮技术输送凝点40.6摄氏度的原油,在当地气温(25~35摄氏度)下实现全年常温输送。
低黏液环 借助机械装置在管道内壁附近形成贴壁低黏液环,如水环、稀油环等,让原油从管道中心滑过而不与管壁接触,其摩擦阻力极低,接近低黏液体单独流动时的摩擦阻力。此项技术我国(管道科学研究院)已研究成功,而美国、俄罗斯已用来输送重质高黏原油。
其他方法还有磁处理、剪切处理、脱蜡、脱沥青、热裂解、加氢减黏、天然气饱和、压力处理等,大部分仍处于实验阶段。 形成低黏液环输送高黏、高凝原油。
管道运输是应用流体力学、多相流体力学原理在管道中输 送各类货物的运送方式。
输送的货物可以是固体物 、料(煤、矿石、砾石、小麦、棉籽等)、液体(水煤浆、石油 等)、气体(天然气、油田伴生气等)。按所输送的物品 可分为油品管道(包括原油和成品油管道)、天然气管 道及物料输送管道。
20世纪50年代,世界各产油国 随石油开发开始大量兴建油、气管道。20世纪70年 代以来管道输送技术有较大提高,大型油气管道及物 料输送管道相继建成。
如1972年建成前苏联至东欧五国的“友谊”输油管道,管径1 200mm和820mm,全 长9 739km,设计年输原油1亿t。 1970年美国建成 黑梅沙煤浆管道,1977年巴西建成萨马科铁矿浆管 道等。
中国早在公元前200多年就使用竹子管道来 输送齿水,是最早使用管道的国家。1958年在新疆 建成从克拉玛依到独山子的第一条原油管道,全长 147km。
1963年在四川建成第一条总长54。 7km的天 然气输送管道。
截至1988年,中国已建成输油管道 7 707km,天然气管道6 631km。用管道输送货物具有 运量大、耗能少、运费低、不占或少占良田、不污染环 境、易过程监控、维修量小、减少交通事故、全天候运 输等优点,特别是物料输送管道的出现和发展,大有 在货物运输领域博得一席之地的趋势。
这种运输方 式的缺点是承运货物单一、因运输量减少而超出其 合理运行范围时,优越性不显著。
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