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水中油滴在不同润湿性表面上的铺展行为研究

韩云蕊，霍富永，朱国承，杜鑫，池坤，何利民

石油化工高等学校学报 2021, 34 (1): 80-87. DOI: 10.3969/j.issn.1006-396X.2021.01.013

摘要（327）

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通过高速显微实验与理论推导相结合的方式，从微观角度研究了水中油滴在光滑铜板基底的铺展行为；通过物理和化学修饰，实现了黄铜表面水下超亲油到超疏油的可控调节，观察了油滴浮升到修饰黄铜表面后铺展长度随时间变化的差异。与空气中液滴撞壁铺展不同，水中油滴的铺展需要同时考虑液滴铺展过程中周围流体对液滴铺展的黏性作用，其在基底表面的铺展过程十分复杂。采用能量守恒方法，得到了油滴在水中基底表面上的特征值之间的定量关系，建立了基于能量守恒方法的油滴在不同润湿性固体基底表面的铺展模型，用以指导新型油水分离设备的制备。

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高含水旋转湍流场中油滴分散特性的数值模拟

田洋阳，张春影，牛振宇，何利民

石油化工高等学校学报 2020, 33 (6): 56-63. DOI: 10.3969/j.issn.1006-396X.2020.06.010

摘要（251）

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PDF （2242KB）（151）

旋转湍流场中液滴的分散特性是流体机械设计优化过程中的难题。采用新型同心旋转圆筒装置获得了均匀分布的旋转湍流场，在Hinze模型的基础上考虑了分散相黏度对油滴分散特性的影响，对旋转湍流场和油滴分散特性的关系进行了初步探讨，获得了雷诺数为5.5×104~2.4×105，相对离心力为21.9~643.3时，流场特性与油滴分散特性的经验关系式，完善了旋转湍流场内油水分散特性的研究，为旋转湍流场内液⁃液分散特性提供新的研究思路。

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段塞流从单管流入并联分离器的分流实验研究

米祥冉，何利民，罗小明，马立辉，徐一邱，李清平

石油化工高等学校学报 2020, 33 (5): 59-66. DOI: 10.3969/j.issn.1006-396X.2020.05.011

摘要（278）

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PDF （2982KB）（133）

为了研究油气集输系统中并联分离器出现的气液偏流现象，自主设计并搭建了气液两相流分流实验系统。该实验系统中采用数据采集系统对流量、压力、压降、液位、持液率等多种实验参数进行记录。设计了两种结构的气液分流管路，并在两种管路结构（水平管⁃T型管⁃水平管结构与水平管⁃T型管⁃立管⁃水平管结构）下进行了段塞流分流实验，分别研究了对称管路条件与非对称管路条件下的气液分流特性。实验结果表明，两种管路结构下，当管路条件对称时，在实验流速范围内，段塞流的气液两相等流量分配到两台并联分离器内；对于实验中的两种管路结构，分离器气相出口管路条件的不对称会引起气、液两相的偏流，且液相的偏流程度均小于气相。基于压降计算建立了非对称条件下气液两相流的分流模型，对气液流速对分流特性的影响进行了简单解释。

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天然气管式除砂器结构设计与性能评价

任高飞, 何利民, 李清平, 苏建鹏, 韩凤杰

石油化工高等学校学报 2020, 33 (4): 62-69. DOI: 10.3969/j.issn.1006-396X.2020.04.011

摘要（335）

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PDF （2462KB）（115）

海上天然气凝析液井口平台具有空间有限、远离陆地、无人员常驻、设备维护成本高等特点，对除砂设备与工艺提出了更高的挑战。针对这个问题，提出了一种结构紧凑、体积小的管式除砂设备，并以压降、质量分离效率、粒级分离效率为评价指标对除砂器性能进行了评价。结果表明，分离室直径由D1发展为2D1的过程中，质量分离效率提升较快。继续对分离室扩径，质量分离效率升高趋势减缓，除砂器压降迅速增大；除砂器采用二级分离结构对分离性能的提升较为明显，质量分离效率提升20%以上。将分离后的砂砾粒径与管道携砂临界粒径、井口安全运行临界粒径进行比较，大粒径砂砾的分离效率达到80%以上，管式除砂器可以完成海洋井口平台砂砾预分离任务。

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湿天然气管道积液处理方案设计与分析

刘建武，何利民

石油化工高等学校学报 2020, 33 (2): 83-87. DOI: 10.3969/j.issn.1006-396X.2020.02.014

摘要（504）

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PDF （1515KB）（182）

积液得到必要的处理是湿天然气集气管道日常运行管理中面临的重要任务之一。为了减少集气管道中积液带来的影响和危害，基于OLGA软件的清管工艺瞬态仿真方法，建立了积液在湿气管道中的发展过程预测模型，开展了湿气管道积液沉积以及发展规律分析，在此基础上进行了湿气管道积液处理方案设计和模拟仿真，对所设计积液处理方案的有效性进行了评估。指出在集气管道间增设分离装置可以明显降低集气管道中的积液量和延长管道积液发展直至稳定的持续时间，为减小管道清管频次以及优化末端处理装置容积提供参考；在同等输量以及管道末端压力约束不变条件下，管间增设分离装置可以有效降低管道起点的动力需求，有利于整体工艺流程的节能降耗。

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非金属输油管道静电起电及防护研究

黄鑫，霍富永，杜鑫，刘宝峰，何利民

石油化工高等学校学报 2019, 32 (6): 1-07. DOI: 10.3969/j.issn.1006-396X.2019.06.001

摘要（583）

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PDF （2379KB）（303）

非金属管道以其优异的工作性能成为油气管道技术发展的新方向，但输油过程中伴随的静电问题成为管道安全运行的隐患。基于扩散双电层理论，对金属管道和非金属管道的静电起电机理进行了分析；阐明了管内流体流动速度，管道性质和油品性质对油流带电的影响规律；归纳了输油管道的主要静电放电类型及其危害影响；从避免静电产生和中和静电两方面提出了一系列非金属输油管道的静电控制与防护措施。

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涡流探测管对柱状旋流分离器分离性能的影响

何兆勋,何利民,孟德文,梁隆杰,刘宝峰

石油化工高等学校学报 2018, 31 (01): 83-88. DOI: :10.3969/j.issn.1006-396X.2018.01.014

摘要（399）

PDF （4729KB）（241）

在入口含水率为95%、90%、80%、70%的条件下,改变油水混合流速和分流比,通过室内实验研究, 以最佳脱水率为评价指标,对比分析了有无涡流探测管的柱状旋流分离器的分离性能。结果表明,当入口含水率为 95%、90%、80%时,前者比后者的最佳脱水率提高12%~22%,入口与溢流口压降升高3~52 kPa;当入口含水率为 70%时,前者与后者的最佳脱水率相差不大,但是压降最大相差68 kPa;在不同实验工况下,两者的入口与底流口压降相差不明显,前者比后者稍高。同时,当入口含水率一定时,最佳分流比随入口混合流速的变化规律与脱水率相一致。

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射流清管器运动特性与清管段塞耗散分析

陈建恒, 何利民, 吕宇玲, 李晓伟

石油化工高等学校学报 2017, 30 (5): 66-71. DOI: 10.3969/j.issn.1006-396X.2017.05.013

摘要（475）

PDF （4484KB）（328）

为了分析射流清管器的运行规律与清管段塞的耗散特性,对一实际深水气田进行射流清管动态模拟,通过改变清管器的压降系数和旁通率,分析清管器速度波动特点以及清管段塞耗散规律。研究表明,清管器速度随压降系数呈幂律分布,在敏感区间,压降系数的微小变化使清管器速度大幅波动。清管器平均速度随旁通率的增加线性下降,通过改变旁通率可实现清管器速度的控制。利用射流气体对前方积液的吹扫和携带,可有效地减小积液堆积,降低运行阻力,避免清管器在立管底部出现停滞。旁通的存在使清管段塞沿程耗散,段塞体液相分率下降,液膜区增长,终端的清管段塞量显著降低。射流清管器旁通率的优选需要综合考虑合适的清管器速度波动范围,同时确保清管段塞量处于捕集器的处理范围内。

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柱状旋流电脱水器分离性能实验研究

胡康,何利民,张鑫儒,王皓

石油化工高等学校学报 2017, 30 (4): 18-22. DOI: 10.3969/j.issn.1006-396X.2017.04.004

摘要（485）

PDF （3373KB）（191）

三相分离器与电脱水器常见于原油处理环节,这类设备体积庞大、处理效率低。通常电脱水器还要求入口乳状液含水率不能超过30%。为了解决这些问题,设计并制作了一种柱状旋流电脱水器,该电脱水器结构紧凑,分离效果好,能处理含水率高于30%的乳状液。针对该电脱水器的聚结特性与分离特性进行了实验研究。结果表明,该电脱水器在处理含水率20%、40%的乳状液时,液滴增大倍数最高,分别可达5.6、4.5倍;场强为356.44kV/m 时,分离效率可以达到75%;适当增大乳状液在聚结段的停留时间,液滴平均粒径增大,分离效率大幅提高。

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交流电场作用下油中水滴喷射现象研究

赵雪峰,何利民,叶团结,王宪中,王亚林,李涛,汪忠宝

石油化工高等学校学报 2013, 26 (1): 58-62. DOI: 10.3969/j.issn.1006396X.2013.01.014

摘要（503）

PDF （3760KB）（403）

暋采用白油和水为实验介质,利用显微高速摄像系统对高压交流电场油中水滴的喷射现象进行了研究。结果表明,液滴破裂喷射与电场强度及频率、油品黏度以及界面张力有关;液滴破裂时的临界锥角只与两相介电常数有关,本文约为38曘;随着频率增加、油品黏度增加以及界面张力的降低,子液滴的空间分布角度减小;液滴的喷射时间随液滴直径增大和油品黏度的增加而增加,黏度较低油品中,频率越低液滴喷射时间越长;喷射量随着液滴直径的增加而增加。

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水平管内油水两相分散流反相特性研究

吕宇玲,何利民,王安鹏,何正榜,罗小明

石油化工高等学校学报 2011, 24 (6): 79-83. DOI: 10.3696/j.issn.1006-396X.2011.06.020

摘要（621）

PDF （500KB）（415）

油水分散流是液液两相流中的基本流型之一，在流动过程中会有反相现象发生。油水管道在反相点及其附近运行时，流动特性会发生改变，压降急剧增大，对管道的运行产生极不利影响。对三种不同粘度的油品的反相特性进行了研究。研究结果表明：不同粘度的油品反相时其压降特性不同，主要表现在“爬坡”和“跳跃”特性不同、在水到油与油到水实验反相时的压降梯度特性不同，形成油包水分散体时与水包油分散体时的压降梯度不同，而远离反相点处的压降梯度相差不大；混合流量对两相共存区的宽度的影响与油品的粘度有关；相同流量下，两相共存区的宽度随着粘度的增加而减小；反相前后液滴粒径形状不同，水到油实验中出现二次分散体。

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同沟敷设原油和成品油管道三维温度场的数值模拟

田娜,陈保东,何利民,陈其胜,吴琦,史昊

石油化工高等学校学报 2011, 24 (2): 92-96. DOI: 10.3696/j.issn.1006-396X.2011.02.024

摘要（653）

PDF （389KB）（551）

热油管道周围温度场是管道停输再启动及管道安全运行的基础, 只有准确掌握管道周围的温度场分
布, 才能使管道安全运行, 避免凝管事故的发生。在同沟敷设管道中, 常温输送的成品油管道必将影响热原油管道
的温度场, 因此同沟敷设管道的温度场与单根输油管道的温度场不同。为了准确掌握同沟敷设原油和成品油管道
的温度场, 以国内某同沟敷设管段为研究对象, 采用Gambit 软件的非结构化网格技术和F1uent 软件的标准-模型
对同沟敷设管道的三维温度场进行数值模拟。通过与相同条件下单根原油管道的温度场比较, 分析成品油管道对
同沟敷设原油管道的影响。

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油包水乳状液在圆柱电极聚结器中的分离特性研究

吕宇玲,何利民,罗小明,何兆洋

石油化工高等学校学报 2010, 23 (2): 53-57.

摘要（598）

PDF （1440KB）（436）

设计制作了一种带有绝缘层的圆柱电极静电聚结器, 油包水乳状液流过电极, 在电场力的作用下水
滴聚结, 经重力沉降达到油水分离的目的。通过室内实验, 分析了油包水乳状液在这种电极作用下的油水分离特
性, 研究了圆柱电极的直径、长度和电场强度、含水率等因素对分离效率的影响。研究表明, 在不发生电分散情况
下, 电场强度越大, 油水乳状液在聚结器中的分离效率也越高;分离效率受电极作用时间和液滴间静电力的共同影
响, 在含水较低时, 油包水乳状液中液滴间静电力小, 电极作用时间的影响起主导作用, 电极停留时间越长, 分离效
率越高;含水率升高, 油包水乳状液中液滴间静电力增大, 电极作用时间的影响作用减小, 液滴间的静电力影响作用
增大, 液滴间静电力越大, 分离效率越高。利用高速微观摄像系统拍摄并观察到聚结器出口液滴粒径比进口粒径明
显增大, 即圆柱电极静电聚结器对柴油-水乳状液具有良好的聚结效果

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