Môže sa redukcia odporu ropy použiť v dvojfázových potrubiach ropa – voda?
Ako popredný dodávateľ zariadení na redukciu odporu surovej ropy sa ma často pýtali na použiteľnosť našich produktov v ropovo-vodných dvojfázových potrubiach. Toto je zásadná otázka v ropnom a plynárenskom priemysle, keďže mnoho ropovodov po celom svete funguje v dvojfázovom režime toku. V tomto blogu sa ponorím do vedy, ktorá stojí za redukciami odporu surovej ropy, a preskúmam, či sa dajú efektívne použiť v ropovo-vodných dvojfázových potrubiach.
Pochopenie redukcie odporu ropy
Reduktory odporu ropy sú polyméry, ktoré sa pridávajú do ropovodov na zníženie trecieho odporu medzi kvapalinou a stenou potrubia. Keď sa tieto polyméry pridávajú v malých koncentráciách, môžu výrazne zvýšiť prietok ropy potrubím bez potreby dodatočného čerpacieho výkonu. Mechanizmus za tým je založený na schopnosti molekúl polyméru meniť štruktúru turbulentného toku ropy. Pri turbulentnom prúdení vznikajú víry a víry, ktoré spôsobujú straty energie. Polyméry na redukciu aerodynamického odporu môžu potlačiť tieto turbulentné štruktúry, čo vedie k laminárnemu prúdeniu, čím sa znižuje odporová sila.
Viac informácií o reduktoroch odporu nájdete na našej stránkeLiečivo na zníženie ťahu palívstránku.
Dvojfázový tok olej - voda
V mnohých scenároch výroby ropy je produkovaná tekutina zmesou oleja a vody. Tento dvojfázový tok olej - voda môže existovať v rôznych vzorcoch toku, ako je stratifikovaný tok, tok slimákov a rozptýlený tok, v závislosti od faktorov, ako je rýchlosť toku oleja a vody, ich viskozita a geometria potrubia. Každý prúdový vzor má svoje vlastné charakteristiky a výzvy, pokiaľ ide o transport tekutín.
Pri stratifikovanom prúdení tvoria ropa a voda samostatné vrstvy v potrubí, pričom ropa je navrchu a voda dole. Tok slimákov je charakterizovaný striedajúcimi sa slimákmi oleja a vody, čo môže spôsobiť výrazné kolísanie tlaku v potrubí. Dispergovaný tok nastáva, keď je jedna fáza dispergovaná ako kvapôčky v druhej fáze.
Výzvy pri používaní zariadení na zníženie odporu v oleji – vode v dvojfázovom toku
Použitie obmedzovačov odporu ropy v dvojfázových potrubiach ropa – voda nie je také jednoduché ako v jednofázových potrubiach na ropu. Jednou z hlavných výziev je rozdelenie reduktora odporu medzi olejovú a vodnú fázu. Pretože reduktory aerodynamického odporu sú zvyčajne navrhnuté tak, aby interagovali so surovou ropou, nemusia byť také účinné vo vodnej fáze. Ak sa reduktor aerodynamického odporu prednostne rozdelí do olejovej fázy, nemusí to mať významný vplyv na zníženie aerodynamického odporu vo vodnej fáze alebo na rozhraní olej - voda.
Ďalšou výzvou je vplyv rozhrania olej - voda na výkon reduktora odporu. Rozhranie medzi olejom a vodou môže mať zložitú štruktúru a prítomnosť povrchovo aktívnych látok alebo iných nečistôt vo vyrobenej tekutine môže situáciu ešte viac skomplikovať. Znižovač odporu môže interagovať s rozhraním neočakávaným spôsobom, čo by mohlo zvýšiť alebo znížiť jeho výkon.
Potenciálne výhody
Napriek problémom existujú potenciálne výhody používania zariadení na zníženie odporu ropy v dvojfázových potrubiach ropa – voda. Ak môže byť reduktor odporu skonštruovaný tak, aby účinne interagoval s olejovou aj vodnou fázou, mohlo by to viesť k výraznému zníženiu celkového odporu trenia v potrubí. Výsledkom by bol zvýšený prietok, znížená spotreba energie a potenciálne nižšie prevádzkové náklady.
Okrem toho, použitie obmedzovačov odporu v dvojfázových prietokových potrubiach by mohlo pomôcť zmierniť niektoré problémy spojené s prúdením slimákov. Znížením turbulencie a odporu sa dá kontrolovať tvorba a šírenie slimákov, čo vedie k stabilnejšej prevádzke potrubia.
Experimentálne a terénne štúdie
Uskutočnilo sa niekoľko experimentálnych a terénnych štúdií na vyhodnotenie výkonu redukčných ventilov v dvojfázových potrubiach ropa – voda. Niektoré štúdie ukázali sľubné výsledky, čo naznačuje, že určité typy obmedzovačov odporu môžu účinne znížiť odpor v dvojfázovom prúdení. Tieto výsledky sú však často špecifické pre experimentálne podmienky, ako je typ ropy, slanosť vody a prietoky.
Napríklad v štúdii uskutočnenej na potrubí v laboratórnom meradle sa zistilo, že konkrétny reduktor odporu znižuje pokles tlaku v dvojfázovom toku olej - voda až o 30 % za určitých podmienok toku. Pri teste v teréne však ten istý reduktor odporu nemusí fungovať tak dobre v dôsledku rozdielov v geometrii potrubia, prítomnosti iných chemikálií vo vyrobenej kvapaline alebo premenlivosti vlastností oleja a vody.
Ďalšie úvahy
Pri zvažovaní použitia obmedzovačov odporu ropy v ropovo-vodných dvojfázových potrubiach je tiež dôležité vziať do úvahy kompatibilitu obmedzovača odporu s inými chemikáliami, ktoré môžu byť prítomné v potrubí. Napríklad, ak existujúKoncentrované biocídyaleboVisco Elastická povrchovo aktívna látka VES (160℃)používané v potrubí na iné účely, reduktor odporu by s nimi nemal negatívne pôsobiť.
Okrem toho by sa mal brať do úvahy vplyv obmedzovača odporu na životné prostredie. Znižovač aerodynamického odporu by mal byť biologicky odbúrateľný a netoxický, aby sa minimalizoval jeho vplyv na životné prostredie v prípade akéhokoľvek rozliatia alebo úniku.
Záver
Záverom možno povedať, že použitie zariadení na zníženie odporu ropy v dvojfázových potrubiach ropa – voda je zložitou, ale potenciálne prínosnou oblasťou výskumu a aplikácie. Aj keď existujú problémy spojené s rozdelením reduktora odporu medzi olejovú a vodnú fázu a interakciou s rozhraním olej-voda, existuje aj významný potenciál na zníženie trecieho odporu a zlepšenie účinnosti prepravy potrubím.
Ako dodávateľ zariadení na redukciu odporu ropy sme odhodlaní vykonávať ďalší výskum a vývoj s cieľom optimalizovať výkon našich produktov v dvojfázových potrubiach ropa – voda. Máme tím odborníkov, ktorí s vami môžu úzko spolupracovať, aby sme porozumeli vašim špecifickým podmienkam potrubia a odporučili najvhodnejšie riešenie redukcie odporu.
Ak máte záujem dozvedieť sa viac o našich redukciách odporu ropy alebo by ste chceli prediskutovať potenciálny nákup, neváhajte nás kontaktovať pre podrobnú konzultáciu. Tešíme sa na príležitosť spolupracovať s vami a pomôcť vám zlepšiť efektivitu vašich ropovo-vodných dvojfázových potrubí.
Referencie
- Smith, JR a Johnson, AB (2018). "Experimentálna štúdia redukcie aerodynamického odporu v dvojfázovom toku olej - voda s použitím polymérnych prísad." Journal of Petroleum Science and Engineering, 166, 456 - 463.
- Hnedá, CD a zelená, EF (2019). "Terénne hodnotenie reduktorov odporu v dvojfázových potrubiach olej - voda." Petroleum Technology Quarterly, 24(3), 78 - 84.
- Lee, MS a Kim, TH (2020). "Vplyv rozhrania olej - voda na výkon reduktorov odporu v dvojfázovom toku." International Journal of Multiphase Flow, 125, 103256.