天然气减阻剂室内性能评价及现场应用试验

摘要

直接注入天然气减阻剂可在管道内壁形成一层光滑液膜,大幅降低气固界面的摩擦阻力,达到减阻增输的效果。相比于目前的内涂层减阻技术,其设备简单:一次性投入低;可根据需要加注;既可用于新管道,也可用于老管道的改造建设。有效提高了管道的输送弹性,节约了投资成本。目前国内外在天然气减阻剂方面的研究很少,还没有筛选出特定优异的减阻剂,并且减阻效果也不是很稳定,在高压天然气管道中应用减阻剂是否能够带来可观效果还需要进一步的评估。因此减阻剂的性能评价已成为减阻剂实际应用的一个不可或缺的中间环节,具有重要的意义。
　　 本文设计建成了一套天然气管输减阻剂室内环道模拟评价装置,该装置不仅可以进行浸泡成膜静态试验,还可以进行雾化加注动态成膜试验。通过对环道系统进行水力分析可知,环道评价系统的雷诺数在105左右,处于紊流区。管壁剪切应力与现场管道处于同一数量级,因此可近似模拟现场管道对天然气减阻剂的成膜效果、减阻效果及抗剪切性等综合性能进行评价。
　　 利用该套室内环道评价装置,首先对AFOMB、OIM、OPEM、PPEM各浓度以及复配协同作用的减阻效果进行了静态评价试验,然后对PPEM、PPDTM进行了雾化加注动态评价试验。目前减阻效果最好的PPDTM,在7％浓度和140Nm3/h流量附近时减阻效果可达16.6％,并且持续使用一周后,减阻率仍可维持在8％左右;其次为PPEM,静态试验和动态试验减阻率分别达到12.38％及6％,并且其与水合物抑制剂及缓蚀剂的配伍性较好;再次为OPEM,在0.2g/100mL浓度下其减阻效果最好,减阻率在140 Nm3/h流量条件下达到最大值8.0％;AFOMB、OIM单独作用时,均无明显的减阻效果,但两者以6:12的配比复配后减阻率能达到5.41％。
　　 配制了2吨左右浓度为7％的PPEM减阻剂乙醇溶液,于实际天然气管线上进行了减阻剂现场加注试验。通过现场试验可以发现:注入减阻剂后,相同流量下的首末站之间管道的平均压降有所减小,减阻率为13.12～17.81％。该减阻剂不仅能够起到减阻增输的作用,其与管道内的凝析液,缓蚀剂以及防冻剂等配伍性良好,并没有对下游天然气净化和分输带来不利影响,是一种极具开发潜力的新型减阻剂。

目录

文摘

英文文摘

第1章 绪论

1.1 课题研究背景及意义

1.2 国内外研究现状及分析

1.2.1 减阻剂种类及减阻机理

1.2.2 减阻剂加注工艺研究

1.2.3 减阻剂综合性能评价

1.3 本文研究目标及内容

1.3.1 研究目标

1.3.2 研究内容

第2章 室内模拟环道评价装置设计

2.1 实验流程及主要设备

2.1.1 评价系统流程

2.1.2 主要设备介绍

2.2 数据测量及处理方法

2.2.1 测量装置介绍

2.2.2 数据记录方式

2.2.3 减阻率计算方法

2.3 系统分析及试验步骤

2.3.1 系统水力分析

2.3.2 主要操作步骤

2.4 试验样品介绍及初步筛选

2.5 本章小结

第3章 室内环道评价试验现象及机理分析

3.1 浸泡成膜试验

3.1.1 AFOMB(Ⅲ)

3.1.2 OIM(Ⅷ)

3.1.3(Ⅲ)与(Ⅷ)复配

3.1.4 OPEM(Ⅸ)

3.1.5 PPEM(Ⅹ)

3.2 雾化加注试验

3.2.1 PPEM(Ⅹ)

3.2.2 PPEM(Ⅹ)与抑制剂及缓蚀剂的配伍性考察

3.2.3 PPEM(Ⅹ)持续加注考察

3.2.4 PPDTM(Ⅶ)

3.3 本章小结

第4章 天然气管道减阻剂工业试验

4.1 PPEM(Ⅹ)溶液配制

4.1.1 溶液配制系统介绍

4.1.2 减阻剂乙醇溶液配制步骤

4.1.3 配制过程出现的问题及解决方法

4.2 PPEM(Ⅹ)现场加注试验

4.2.1 现场试验改造

4.2.2 主要设备介绍

4.2.3 试验步骤及应急预案

4.2.4 现场试验数据处理及分析

4.2.5 减阻机理的改进

4.3 本章小结

第5章 工作总结

5.1 成果总结

5.2 下一步工作建议

参考文献

致谢