非金屬管道內(nèi)原油流動靜電起電速率實驗研究

劉寶峰，呂宇玲，朱國承，池 坤

（1.中國石油大學（華東）儲運與建筑工程學院，山東青島266580；2.西安長慶科技工程有限責任公司，陜西西安710000）

油田開發(fā)與建設普遍使用鋼制管道。但全鋼質(zhì)管道[1]存在如下問題：腐蝕嚴重、粗糙度大。近年來，因非金屬管道[2‐4]具有抗腐蝕能力強、較好的彎曲能力、維護保養(yǎng)簡易等優(yōu)點，受到國內(nèi)外工程領(lǐng)域的青睞，尤其是熱塑性增強復合管材（簡稱RTP管）是一種耐高壓塑料復合管材，在施工過程中具有高強度、連接方便且質(zhì)量較輕等優(yōu)點，廣泛應用于中、高壓力輸油氣的工程建設中，但是在實際輸油生產(chǎn)中，使用非金屬管道較金屬管道易產(chǎn)生靜電積聚，易發(fā)生靜電事故[5‐14]。

國內(nèi)外不少學者針對靜電起電機理以及影響因素等進行了大量的研究。目前比較認可的起電機理是雙電層理論。油品在管道流動過程中和管道內(nèi)壁相互接觸摩擦，靠近管壁的電荷將會被束縛，一般不會隨著油品的流動而發(fā)生移動，而在油品內(nèi)部的等量異性電荷伴隨著油品在管內(nèi)流動，形成雙電層（見圖1）[15]。被束縛在管壁上的電荷稱作緊密層，而隨油品流動的為擴散層。擴散層的電荷流動便形成沖流電流[8]，緊密層電流稱作逸散電流。

圖1 雙電層結(jié)構(gòu)Fig.1 Electric double layer

影響起電速率大小的因素有油品流速、含水率、溫度以及管道內(nèi)壁粗糙度等，針對其影響因素，早期J.M.Cabaleiro等[16]就起電機理提出了計算沖流電流的方程。J.V.Garcia[17]以燃料油為研究對象，考慮絕緣流體在非金屬管道下沖流電流與流速關(guān)系，提出了絕緣流體在非金屬管流動靜電計算模型。……