减阻剂技术介绍及其在成品油管道上的应用

何博

摘要：随着人类对石油产品需求的迅猛增加，输油管道成为石油企业争相抢夺的新型资源，如何在原有输油管道上提高输送量，也成为石油行业的重点研究方向。本文通过对减阻剂在华南公司的应作了简单分析研究，以期了解减阻剂在实际使用中的真实效果。

第一章技术介绍及优势

1.1 技术原理及优势

管道集输减阻技术的优点有：一是可增加管输流量。在不增加而外设施的情况下，可以提高管输流量，并可减轻输送过程中在特定区域出现的“瓶颈”效应。二是可减少资金投入。在维持输送流量不变的情况下，可以减少所需泵的数量。三是在不减少输送流量的前提下，可降低管道操作压力，提高管道运营的安全性。四是可减少能源消耗和操作成本。在高能耗或在高费用期间，使用减阻剂可以调节电能的消耗，明显降低泵站的运营费用，同时也可应对季节性或临时性输送产量变化的需求。

1.2 Baker Petrolite 管道集输减阻技术

FLO XL和FLO MX系列减阻剂

该系列是一种分散在邮寄不溶溶剂中的超高分子共聚物。该聚合物的诞生是科技上的一项突破，它能充分、迅速地溶解在原油中，不会在管壁上形成内涂层，也不会对所输送的原油品质产生不利的影响。该减阻剂在正常的管线流动中不会降解，但通过泵及具有高剪切区域时，其减阻的效果会大大降低，也就是说该减阻剂必须添加到输油泵后的出站管线上。目前浆型减阻剂同样适用于成品油。（注：华南公司在茂名站和高明站使用的正是FLO MX系列浆型减阻剂。）

贝克休斯减阻剂的注入系统

贝克休斯公司注入系统为组合泵送撬式结构，具有自动型和手动型等多种规范，采用独特的泵及控制技术，如Maxi FLOW流体终端，特别设计FLOW注入系统，该系统易于操作和维护。

第二章中石化华南分公司减阻剂的使用情况及效果

华南分公司前后共使用过中石油EP系列减阻剂、康菲（即CSPI）的减阻剂和贝克休斯公司的FLO-MXC型减阻剂。以下重点对高明站减阻剂的使用情况及效果作一个简要的介绍。

2.1试验方案及过程

FLO-MXC型减阻剂在高明站进行了加注试验，加注量为15ppm。具体试验过程如下：

1、测试一

工况要求：高明向南海站单独输送0#柴油。

加注过程：稳定高明站出站流量160m3/h不变，高明站以2.4L/h加注减阻剂，直至高明-南海充满后4小时后转入试验二。

2、测试二

工况要求：当测试一完成后高明同时向南海、花都输送0#柴油，高明出站流量240m3/h。

加注过程：花都开始下载后将高明站减阻剂注入量调整为3.6L/h，从高明站出站流量达到240m3/h时开始到高明-三水重新充满后4小时后转入试验三。

3、测试三

工况要求：高明向南海、花都同时输送0#柴油，高明出站240m3/h，花都下载110m3/h，南海下载130m3/h。

加注过程：高明继续以3.6L/h加注减阻剂，待高明-南海、花都充满减阻剂4小时后结束试验。

2.2 试验过程中的数据记录及分析

试验过程中对高明站、三水站、南海站和花都站的进出站压力、流量、温度、密度等参数进行了详细记录，其中测试一具体数据如表格1。

高明站的出站压力在整个测试中一直在明显、稳定的下降，共计下降了4.44MPa；而三水站在减阻剂充满的过程中，进站压力变化不大，略有提升，直到减阻剂充满高明—三水管线后的00时00分，三水站进站压力开始明显下降，也就是出站压力明显下降，这也说明在减阻剂开始充满三水—南海管线过程中起到了明显作用。

测试二、三的测试数据如下表格2：

高明站在保持15ppm浓度下，将出站流量提升至240m3/h后，南海站和花都站同时下载，高明站和三水站的出站压力同时下降约0.65MPa；由于三水—南海管线已充满减阻剂，在花都站开始下载后，南海站进站压力开始下降，下降值约有0.2MPa。

2.3 数据计算方法说明

定义：正如萨尔文定义的那样，减阻是向流体中添加了微量添加剂从而提高了泵的泵送性能。减阻剂的能效通常是用减阻百分比来表示的。在一定的流量下，减阻百分比按照如下定义：

ΔP0是流体没有添加减阻剂时的基本摩阻压降；

ΔPp是添加减阻剂后的摩阻压降；

减阻百分比可以用来衡量减阻剂的性能，但是不能反映出减阻剂的主要的最终用途。通常管道系统中减小的摩阻压降转化为了流量的增加，而不会引起管道系统压力超出它的安全压力范围。减阻百分比和流量增加的关系可以用下面的公式来估算：

这里，%D.R.是公式一中定义的减阻百分比。

磨阻压降

基础管线—流量和压力的降低能够说明现有管线泵的系统。

基础管线压降—磨阻的损失在基础数据流量中反映。

其中 —压力；

ρ —密度；g—重力加速度；

h1，h2—管线起始段和末段的高程。

需要的压降—不使用减阻剂时，磨阻的损失能够达到期望的流量值:

列宾宗水头损失计算公式：

式中 —沿程磨阻损失，m；— 系数； m—系数；L— 管线长度，m； d — 管内径，m； v — 液流运动粘度，Pa·s； Q — 液流体积流量，m3/s

2.4 根据以上公式，计算测试一中高明-南海段的管道减阻率：

（1） 计算出高明—三水段没加减阻剂时的磨阻压降：

=高明出站压力－三水进站压力+整段管线平均密度×9.8×高明站与三水站的高差（约为0.1m）

=6.84－4.571+836.1×9.8×0.1/100000=2.270MPa

由于管线内的流量是固定160m3/h，所以=2.270 MPa

（2） 算出2.4L/h加注量的减阻剂充满高明—三水管段后的稳定磨阻压降：

=2.4－1.748+836.1×9.8×0.1/100000=0.660 MPa

（3） 得出高明—三水段加注减阻剂后的减阻率：

=(2.270－0.660)/2.270×100%=70.9%

（4）同理算出高明—南海段的在160m3/h流量、2.4L/h加注量下的减阻率= 87.9%

2.5 根据以上计算过程计算出测试二、三中高明站-三水站的减阻率：

（1）因测试二、三中无240 m3/h流量下高明-三水未加减阻剂时的数据，故 模拟计算出240 m3/h没有加注减阻剂时高明-三水的摩阻压力降：

先算出该段管线的雷诺数：Re=Vd/γ，其中：

V= 240/(3600*лd2/4)=2.12( m/s)

d=0.2 (m) γ=0.000006 (m2/s)所以 Re=70771

根据列宾宗公式可以得出高明—三水的磨阻损失，其中：

Q=0.0667 (m3/s) v=0.000006 (m2/s) d=0.2 (m)

m=0.25L=32000 (m)β=0.0246

将上述值代入公式得：hf =712.149m

所以 压力降△P0=ρg hf =834.5（三水平均密度）×9.8×712.149=5.824MPa

（2）计算出加入3.6L/h加注量的减阻剂后的摩阻压力降：

=3.4-1.88+834.5×9.8×0.1/100000=1.527 MPa

（3）得出240 m3/h流量、3.6L/h加注量下高明—三水段加注减阻剂后的减阻率：

= (5.824-1.527)/5.824×100%= 73.9 %

2.6 总结对比15ppm减阻剂加注量下160m3/h流量与240m3/h流量下的减阻率：

（1）160m3/h流量下高明—三水减阻率 %DR1= 70.9%

（2）240m3/h流量下高明—三水减阻率 %DR2= 73.9%

（3）160m3/h流量下高明—经三水—南海 减阻率 %DR3= 87.9%

（4）以上数据说明： 240m3/h流量下高明—三水减阻率较160m3/h流量下略有提高（约3%），但提高并不明显，经济效益还有待进一步分析。

总体看来，15ppm减阻剂加注量下，高明—三水段的减阻效果非常明显，但由于该减阻剂为进口减阻剂，一是需要动用企业大量外汇，其次经济性也是分析的重要因素，一味提高输量而不注重经济性，容易导致成品油输送的得不偿失。但单从提高输量来说，减阻剂确实起到至关重要的作用，在市场保供情况下可以发挥很大的作用。总之，减阻剂将在输油工艺中发挥越来越重要的作用。

参考文献

[1]《减阻技术在我国石油管道上的应用》，《油气储运》1990年4月第二期第9卷

[2]《减阻剂在靖惠输油管道中的试验及应用》，《石油化工应用》2008年12月第三期第27卷

[3]《油品减阻剂在长输管道中的性能研究》，《西南石油大学学报》2007年12月第6期第29卷