CN113309906B - 一种油气管道物理减阻装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种油气管道物理减阻装置及方法，其技术方案为：包括注入孔、稳压室，注入孔沿主管路的减阻管段侧面轴向间隔开设；稳压室设于减阻管段外侧并包裹注入孔；所述稳压室通过引流旁路连接主管路，流体能够通过引流旁路从主管路中抽出，并经稳压室自注入孔重新均匀进入主管路，以实现减阻。本发明通过将主管路中的流体引流并重新注入主管路，使得湍流转变为层流，达到减小流动阻力的目的。

Description

一种油气管道物理减阻装置及方法
技术领域
本发明涉及管道减阻技术领域，尤其涉及一种油气管道物理减阻装置及方法。
背景技术
在油气的管道运输中，从井口产出的油气通过长输管道将其运送至下游用户。在油气的管输过程中由于油气自身的粘度和长输管线内壁的粗糙度不可避免的会导致油气在管道输送中产生摩擦阻力。管道运输中有大部分能量都损失在表面摩擦阻力上。
随着石油工业的发展,油气的管道输送量日益增加,降低油气管路系统的摩擦阻力、提高输量,对节约能源和投资、加速油气的开发利用都具有重要意义。发明人发现，传统的减阻方法主要有两种：减阻剂减阻和管道内涂层减阻。其中，减阻剂减阻是通过向油品中加入减阻剂实现减阻，这种方式使得油品品质下降并且会增加运营成本。而管道内涂层减阻技术需要对管道内表面进行涂敷，工艺复杂，减阻效果不佳。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种油气管道物理减阻装置及方法，通过将主管路中的流体引流并重新注入主管路，使得湍流转变为层流，达到减小流动阻力的目的。
为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：
第一方面，本发明的实施例提供了一种油气管道物理减阻装置，包括：
沿主管路的减阻管段侧面轴向间隔开设的注入孔；
稳压室，设于减阻管段外侧并包裹注入孔；所述稳压室通过引流旁路连接主管路，流体能够通过引流旁路从主管路中抽出，并经稳压室自注入孔重新均匀进入主管路，以实现减阻。
作为进一步的实现方式，所述稳压室具有多个流体进口，所述流体进口通过引流旁路连接主管路。
作为进一步的实现方式，所述引流旁路安装有流量调节阀和流量计。
作为进一步的实现方式，所述稳压室内部为空腔。
第二方面，本发明实施例还提供了一种油气管道物理减阻装置，用于连接主管路的减阻管段，包括内管和外管，内管与外管之间形成注入间隙；所述内管的入口端直径小于出口端直径，以使注入间隙的宽度从入口至出口逐渐减小；流体能够经注入间隙重新进入主管路并在主管路壁面形成流速高于主管路中心流体的流体薄层。
作为进一步的实现方式，所述注入间隙的横截面呈环形。
作为进一步的实现方式，所述内管和外管之间通过支撑体连接。
作为进一步的实现方式，所述外管内径与主管路内径保持一致。
第三方面，本发明实施例还提供了一种油气管道物理减阻方法，采用所述的减阻装置，包括：
将减阻装置安装于主管路减阻管段入口处；
打开阀门，流体经减阻装置引流后重新注入主管路；减阻装置将流体湍流转变为层流，以实现管道减阻。
作为进一步的实现方式，当主管路连接引流旁路时，打开旁路阀门。
上述本发明的实施例的有益效果如下：
(1)本发明的一个或多个实施方式通过在主管路一侧连接引流旁路，使流体经稳压室对应的注入孔重新均匀进入主管路，注入的射流会扰动主流区流体的速度分布使其速度分布曲线变得更加平坦，从而使得壁面剪切力减小，从而实现减阻。
(2)本发明的一个或多个实施方式的流体通过减阻装置的入口从主管路中分离，然后通过注入间隙重新注入主管路，在主管路壁面上形成流速高于主管路中心流体的流体薄层，高速流体薄层将代替原流体流动的边界层使得主管路内流体不再与管壁接触，从而减小摩擦阻力达到减阻的效果。
(3)本发明的一个或多个实施方式不需要向管道内加入减阻剂，也不用在管道内涂覆内涂层，能够避免污染，提高安全性。
附图说明
构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1是本发明实施例一的结构示意图；
图2是本发明实施例一的剖视图；
图3是本发明实施例二的结构示意图；
图4是图3的A-A剖视图；
图5是本发明一个或多个实施例的流程图；
其中，1、主管路，2、引流旁路，3、管壁，4、稳压室，5、流体入口，6、流量调节阀，7、流量计，8、注入孔，9、外管，10、内管，11、入口端，12、注入间隙，13、出口端，14、支撑体。
具体实施方式
实施例一：
本实施例提供了一种油气管道物理减阻装置，如图1和图2所示，包括注入孔8、稳压室4、引流旁路2，注入孔8沿主管路1的减阻管段开设多个，稳压室4对应于注入孔8外侧设置；所述引流旁路2一端连接主管路1，另一端连接稳压室4；流体依次经引流旁路2、稳压室4、注入孔8进入主管路1。
进一步的，引流旁路2连接于主管路1侧面，用于将主管路1中的流体引出。所述引流旁路2装有流量调节阀6和流量计7，通过流量计7监测经引流旁路2的流体流量，通过流量调节阀6调节流量。
在本实施例中，注入孔8沿主管道1的轴线方向上均匀设置，注入孔8的孔径相同，以保证流体经注入孔8的压力相同。
注入孔8的数量、直径以及排布方式可以根据实际情况有所调整。在使用时，注入孔8可开设于主管路1的管壁3底面、顶面或侧面。
在本实施例中，注入孔孔径为d，D为主管路直径,注入孔间距也为D。
进一步的，所述稳压室4固定于主管路1外侧，并将全部注入孔8包覆于内部。稳压室4内部为空腔，用于容纳流体；所述稳压室4的侧面设有多个流体入口5，流体入口5与引流旁路2连通。
流体经流体入口5进入稳压室4内部，再经注入孔8从稳压室4流入主管路1，稳压室4内所有注入孔8承受相同的压力并且均匀地注入流体，待主管路1内流体流动稳定后，即可实现管道减阻。
采用本实施例的减阻装置进行管道减阻的方法如图5所示，包括：
(1)将所述减阻装置安装于减阻管段入口处；
(2)打开引流旁路2的阀门，流体从主管路1进入引流旁路2，再经稳压室4、注入孔8重新流入主管路1；注入的射流会扰动主流区流体的速度分布使其速度分布曲线变得更加平坦，从而使得壁面剪切力减小，待流体稳定后，即实现管道减阻。
实施例二：
本实施例提供了一种油气管道物理减阻装置，如图3和图4所示，连接于主管路的减阻管段，包括内管10和外管9，内管10与外管9之间形成注入间隙12；一部分流体经内管10进入主管路，另一部分流体经注入间隙12进入主管路。
进一步的，外管9的内径与主管路内径保持一致，内管10设于外管9内部，且二者同轴设置；内管10的外壁与外管9的内壁之间具有间隙，即注入间隙12。
所述注入间隙12的横截面呈环形，注入间隙12的间隙宽度根据外管9的具体管径、流体粘度及流量确定。
所述内管10通过支撑体14与外管9固定，在本实施例中，支撑体14沿内管10周向分布多个，以实现内管10和外管9的稳定支撑。
本实施例中对于支撑体14的具体结构不作限定，其仅起到连接件的作用，只要不影响流体流速即可。
进一步的，内管10的入口端11直径小于出口端13直径，内管10的外径从入口端11至出口端13逐渐增大，以使注入间隙12的宽度从入口至出口逐渐减小；从而实现将流体压能转化为流体动能的作用。
采用本实施例的减阻装置进行管道减阻的方法如图5所示，包括：
(1)将所述减阻装置安装于减阻管段入口处；
(2)打开主管路阀门，流体经减阻装置入口端流入出口端；流体在减阻装置入口端从分离，一部分经内管10流入主管路，另一部分经注入间隙12重新流入主管路。
从注入间隙12经过的流体，在主管路壁面上形成一层速度大于主管路流体流速的流体薄层，高速流体薄层将代替原流体流动的边界层使得主管路内流体不再与管壁接触，从而减小摩擦阻力达到减阻的效果。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种油气管道物理减阻装置，其特征在于，用于连接主管路的减阻管段，包括内管和外管，内管设于外管内部，且二者同轴设置，内管与外管之间形成注入间隙；所述内管的入口端直径小于出口端直径，内管的外径从入口端至出口端逐渐增大，以使注入间隙的宽度从入口至出口逐渐减小；流体能够经注入间隙重新进入主管路形成高速流体薄层；
所述注入间隙的横截面呈环形，所述内管和外管之间通过支撑体连接，所述外管内径与主管路内径保持一致。
2.一种油气管道物理减阻方法，其特征在于，采用如权利要求1所述的减阻装置，包括：
将减阻装置安装于主管路减阻管段入口处；
打开主管路阀门，流体经减阻装置入口端流入出口端，流体在减阻装置入口端分离，一部分经内管流入主管路，另一部分经注入间隙重新流入主管路，从注入间隙经过的流体，在主管路壁面上形成一层速度大于主管路流体流速的流体薄层，高速流体薄层将代替原流体流动的边界层使得主管路内流体不再与管壁接触，从而减小摩擦阻力。
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