EP系列减阻剂在原油管道中的应用

李浩宇 薛延军

中国石油北京油气调控中心，北京 100007

0 前言

M原油管道是中国四大进口原油通道之一，担负着输送进口俄罗斯原油的任务。根据原油进口计划，M原油管道全年将处于满负荷运行状态，因此，一旦管道发生异常，出现非计划停输，首站库存会急剧升高。受输送能力限制，管道启输后很难按计划完成输油任务。因此，在常规输油方式之外，必须具备管道异常停输条件下的一种增输技术，以解决可能出现输油任务突然加大的问题，确保国家原油的供应。减阻剂作为一种有效的减阻增输药剂是首选的技术手段。

1 M原油管道概况

M原油管道起自我国东北中俄边境，止于黑龙江省某市。 全长926.5 km，设有1#泵站、2#清管站、3#泵站、4#清管站和5#末站，共5座工艺场站。管径为813mm，设计压力8.0MPa，局部8.5～10MPa，采用常温密闭输送工艺，设计输送能力1 500×104t/a。

M原油管道输送原油主要物性见表1。

2 减阻剂及注入工艺

在输油管道运行中，流动摩擦阻力限制了流体在管道中的流动［1］。减阻剂是一种具有黏弹性的高分子聚合物，注入管道后减阻剂中的聚合物分子充分展开，通过改变管壁附近（过渡区）油分子的运动状态，使其向同一方向运动，扩大已有层流区，干扰薄层间的液体分子从缓冲区进入湍流核心，减弱湍流程度，从而减少油品的流动阻力，达到减阻增输的目的［2］。

表1 原油主要物性参数

EP系列减阻剂为直长链大分子结构，具有良好的拉伸变形性、抗剪切性，其溶于油品后迅速分散，长链自然延伸［3］。避免了聚合物分子长链之间相互纠缠，以达到最佳减阻效果［4］。

图1 减阻剂注入装置工艺流程图

为避免弯头、阀门等装置对减阻剂的剪切破坏，M原油管道减阻剂注入点选择在泵站出站清管发球装置后直管段［5］。 注入装置工艺流程图，见图1。

3 工业增输试验及分析

2011年M原油管道进行了减阻剂增输试验。由于减阻剂过泵剪切后减阻效果基本失效［1］，所以试验采取在1#泵站和3#泵站同时注入减阻剂的方式，加剂量均为10 g/t，加剂过程中首站出站压力稳定在8.40MPa，通过调节3#泵站进站压力，使高点压力稳定在0.05MPa。加剂油头到达末站并稳定运行4 h后，记录管道运行参数，并与加剂前管道运行参数进行对比，详细数据见表2。增输率计算公式为：

式中：δ为增输率，%；Q0为不加剂时输量，m3/h；Q1为加剂时输量，m3/h。

在首站出站压力不变的情况下，管道输量从2 100 m3/h提高到2 400m3/h，增输率为14.29%，由于输油泵的最大排量为2 400m3/h，所以该输量为M原油管道的最大极限输量。该工况下，M原油管道年输量可达1 714×104t，比设计年输量多214×104t［6］。

4 减阻剂应用及分析

经过现场增输试验后，M原油管道于2012年开始减阻剂的应用。应用分为增输和减阻两部分。

4.1 管道增输应用

管道增输采取在1#泵站和3#泵站同时注入减阻剂的方式［7］，注入量为10 g/t，首站出站压力控制在8.05 MPa，高点压力控制在0.05MPa。在1#泵站保持出站压力不变的情况下，管道输量由不加剂时的1 990m3/h增加到2 300m3/h，增输率达到15.58%。管道运行参数见表3。

由于输油泵最大输量为2 400m3/h，为保证设备长时间平稳运行，减阻剂增输应用的持续输量定为2 300m3/h，比设计输量2 100m3/h提高了9.5%，有效缓解了首站库存压力和管道运行压力。

表2 减阻剂增输实验结果

表3 减阻剂工业应用增输效果

4.2 管道减阻应用

管道减阻应用同样采取在1#泵站和3#泵站同时注入减阻剂的方式，注入量为10 g/t，控制首站出站流量稳定在2 100m3/h，高点压力稳定在0.05MPa。在管道流量不变的情况下，首站出站压力由不加剂时8.60MPa降低到加剂稳定时7.58MPa，全线平均减阻率为16.88%。管道详细参数见表4。减阻率计算公式为：

式中：γ为全线平均减阻率，%；P0为不加剂时沿程摩阻损失，MPa；P1为加剂时沿程摩阻损失，MPa。

表4 减阻剂工业应用减阻效果

管道添加减阻剂运行后，在输量保持不变的情况下，可以大幅度降低运行压力。在管道设计输量下，1#泵站出站压力降低1.0MPa，3#泵站出站压力降低1.0MPa，大大降低了管道运行风险，管道安全性得到了提升。

4.3 添加减阻剂经济分析

添加减阻剂运行，增加了药剂费用，但由于降低了管道摩阻损失，可减少泵站所需电耗费用。在管道设计输量下加剂运行与不加剂运行相比：每天增加药剂费用4.5万元，泵站电耗费用减少5万元，总费用降低0.5万元。

5 结论

经过现场应用证实，EP系列减阻剂具有良好的减阻效果和增输效果，添加减阻剂运行可提高M原油管道的最大输量，降低管道运行压力。在减少管道运行风险的同时提高了对紧急工况的应对能力。对类似管道运行管理具有一定的借鉴意义。

［1］喻西崇，赵金洲，胡永全，等.油气水多相管流中降阻剂机理研究［J］.天然气与石油，2001，19（4）:7-9.Yu Xichong，Zhao Jinzhou，Hu Yongquan，etal.Study ofDrag Reducing Agents in Multiphase Pipelines［J］.Natural Gas and Oil，2001，19（4）:7-9.

［2］李国平，杨 睿，汪昆华.国内外减阻剂研制及生产新进展［J］.油气储运，2000，19（1）:3-7.Li Guoping，Yang Rui，W ang Kunhua.The New Progress of Drag Reducer in Research and Production at Home and Abroad［J］.Oil&GasStorage and Transportation，2000，19（1）:3-7.

［3］关中原.我国油气储运相关技术研究新进展［J］.油气储运，2012，31（1）:1-7.Guan Zhongyuan.New Progress in Relevant Technology Research ofO il&GasStorage and Transportation in China［J］.O il&GasStorage and Transportation，2012，31（1）:1-7.

［4］张华平.减阻剂的研究现状及应用［J］.化学工业与工程技术，2011，32（5）:28-33.Zhang Huaping.Research Status and Application of Drag Reducing Agents ［J］.Journal of Chem ical Industry &Engineering，2011，32（5）:28-33.

［5］姜海斌，邹永胜，杨永和，等.EP系列减阻剂在库鄯输油管道的应用［J］.油气储运，2009，28（9）:30-32.Jiang Haibin,Zou Yongsheng，Yang Yonghe,etal.Application of EP SeriesDRA in Korla-Shanshan Oil Pipeline［J］.Oil&GasStorage and Transportation,2009，28（9）：30-32.

［6］罗旗荣，张 帆，肖博元，等.减阻剂减阻效果的评价与分析［J］.天然气与石油，2010，28（2）：8－11.Luo Q irong,Zhang Fan,Xixao Boyuan,et al.Evaluation and Analysis on Drag Reduction Effect of Drag Reduction Agent［J］.NaturalGasand O il,2010,28（2）：8-11.

［7］税碧垣，关中原，赵丽英，等.苏丹GNPOC原油管道减阻剂工业试验及应用［J］.油气储运，2005，24（1）：29－34.ShuiBiyuan，Guan Zhongyuan，Zhao Liying，etal.The Industrial Experiment and Application of DRA in Sudan GNPOC O il Pipeline ［J］.Oil&Gas Storage and Transportation，2005，24（1）：29-34.