[发明专利]一种模拟管输减阻剂在近壁区微观减阻性能的实验方法

说明书

本发明涉及一种模拟减阻剂在近壁区微观减阻性能的实验方法，属于石油天然气管道输送的减阻技术领域。该实验方法共包含十个步骤，分别为①准备管道内壁试件；②计算微凸体高度变化范围；③确定微凸体外体形状；④计算不同高度微凸体的出现次数；⑤制造管道内壁微观模型MOD1；⑥形成实验流体域；⑦在实验流体域的前后增加整流缓冲装置；⑧观测流体域流态变化；⑨分析加入减阻剂后的流体域流态变化；⑩对比加剂前后流态变化状况，分析减阻剂在近壁区的微观减阻性能。采用该发明能够模拟减阻剂在近壁区微观减阻性能，深层揭示不同减阻剂的微观减阻机理，缩短减阻剂研发周期。

技术领域：

本发明涉及一种模拟减阻剂在近壁区微观减阻性能的实验方法，属于石油天然气管道输送的减阻技术领域。

背景技术：

管道输送是石油天然气的主要运输方式。油气在管道输送过程中会产生内摩擦以及与管壁间的摩擦，造成能量散失，尤其是长输管道，由摩擦带来的能耗更为严重，使油气输送效率大幅降低。向管道内加注减阻剂，可减少管道内流体的内摩擦，以及流体与管壁之间的摩擦，进而能够减阻增输，显著提高经济效益。减阻剂减阻技术已成为在役油气长输管道中必不可少的配套技术。

国内外学者对高性能减阻剂的研发工作从未停止，目前多从宏观角度评价减阻剂的减阻性能，例如压力降评价方法，水力摩阻系数评价方法等。这些方法能够测量减阻剂的宏观减阻性能，却不能分析其微观减阻机理及微观减阻性能，而微观减阻机理及性能是研发新型高效减阻剂的根本所在。针对目前减阻剂减阻的微观减阻性能分析多采用二维平面分析与理论分析，尚缺少针对减阻剂微观减阻性能的三维分析与实验分析，无法很好地为减阻剂高效研发与应用工作提供技术指导的现状，特提出一种模拟减阻剂在近壁区微观减阻性能的实验方法，以期基于该实验方法，能够深层揭示不同减阻剂的微观减阻机理，缩短减阻剂研发周期，提升我国的油气减阻技术。

发明内容：

本发明提供一种模拟减阻剂在近壁区微观减阻性能的实验方法，旨在解决目前尚缺少针对减阻剂微观减阻性能的实验方法，无法很好地为减阻剂高效研发工作提供技术指导的问题。采用该发明能够模拟减阻剂在近壁区微观减阻性能，深层揭示不同减阻剂的微观减阻机理，缩短减阻剂研发周期。

本发明实现其目的所采用的技术方案是：

本发明一种模拟减阻剂在近壁区微观减阻性能的实验方法，共包含十个步骤，分别为①准备管道内壁试件；②计算微凸体高度变化范围；③确定微凸体外体形状；④计算不同高度微凸体的出现次数；⑤制造管道内壁微观模型MOD1；⑥形成实验流体域；⑦在实验流体域的前后增加整流缓冲装置；⑧观测流体域流态变化；⑨分析加入减阻剂后的流体域流态变化；⑩对比加剂前后流态变化状况，分析减阻剂在近壁区的微观减阻性能。

其具体方法步骤为：

①准备管道内壁试件：

在待测油气管道上割取出管道内壁试件，用清水去除管道内壁试件上的污垢；

②计算微凸体高度变化范围：

测量管道内壁的粗糙度Ra，设置微凸体的高度服从正态分布N(Ra，1.5625*Ra²)，微凸体的高度变化范围为Ra±3.75Ra；

所述的微凸体高度变化范围Ra±3.75Ra，能包括99.9％的管壁微凸体真实高度情况；

③确定微凸体外体形状：

观测管壁微凸体形貌特征，并根据微凸体形貌特征采用球形、椭球形、锥形、柱形或多面体形构造微凸体外体形状；

④计算不同高度微凸体的出现次数：