SEARCH

SEARCH BY CITATION

Abstract

The addition of water to crude oil pipelines appears to be an important method for decreasing the pressure gradient for a given oil throughput. Although the concentric oil-in-water flow pattern provides the greatest possible reduction, the general case, in which the liquids are stratified as a result of the oil and water having different densities, is also characterized by reductions in pressure gradient.

To evaluate the magnitude of the pressure gradient reduction to be expected in stratified flow systems, the Navier-Stokes equations were solved by a numerical procedure utilizing a digital computer, for the laminar stratified flow of two Newtonian liquids — oil and water — in a circular pipe. Liquid flow rates were obtained for the flow of five hypothetical oils ranging in viscosity from 4 to 1500 centipoises in the presence of water, by computing the oil and water velocity profiles for a series of arbitrary oil-water interface positions. It was found that the maximum values for the pressure gradient reduction factor ranged from 1.12 to 1.31 for the five oils and occurred at water contents ranging from 12 to 93 per cent respectively.

The computed reduction factors were considerably lower than experimental values and this appears to indicate that wave motion and mixing at the oil-water interface produces a further and very significant reduction in the pressure gradient.

II semble que l'addition d'eau au pétrole brut dans les oléoducs constitue un moyen important de diminuer le gradient de pression pour un débit donné de pétrole. Měme si le mode d'écoulement concentrique, huile dans l'eau, donne la plus grande réduction possible, on trouve également des gradients de pression réduits dans le cas général où les liquides sont stratifiés en raison de la différence de densité entre l'huile et l'eau.

Dans le but de prévoir la réduction du gradient de pression dans les systèmes à écoulement stratifié les auteurs résolvent les équations de Navier-Stokes à partir de méthodes numériques, à l'aide d'un calculateur digital, pour l'écoulement stratifié laminaire de deux liquides Newtoniens—huile et eau—dans un tuyau à section circulaire. Ils obtiennent les débits de liquide pour l'écoulement, en présence d'eau, de cinq huiles hypothétiques dont les viscosités varient de 4 à 1,500 centipoises, après avoir calculé les profils de vitesse pour l'huile et pour l'eau correspondant à un certain nombre de positions de l'interface huile-eau choisies arbitrairement. Les valeurs maxima du facteur de réduction du gradient de pression varient de 1.12 à 1.31 pour les cinq huiles et correspondent à des teneurs d'eau variant de 12 à 93 pour cent respectivement.

Les facteurs de réduction calculés sont de beaucoup inférieurs aux valeurs expérimentales. Ceci semble indiquer qu'un mouvement ondulatoire et une agitation à l'interface huile-eau provoquent une réduction additionnelle et très importante du gradient de pression.