EP减阻剂在输油管道中的应用

范恩庆，杨树人，司胜喜

（1. 东北石油大学， 黑龙江 大庆 163318；　2. 大庆油田有限责任公司 海拉尔石油勘探开发指挥部，内蒙古 海拉尔 021000）



EP减阻剂在输油管道中的应用

范恩庆1，杨树人1，司胜喜2

（1. 东北石油大学， 黑龙江 大庆 163318；2. 大庆油田有限责任公司 海拉尔石油勘探开发指挥部，内蒙古 海拉尔 021000）

为了有效解决中俄原油管道投产以来满负荷运行问题，满足输量与压力的运行要求，进行了添加EP系列减阻剂现场试验，本次试验对漠河至加格达奇这段管道进行实验研究，试验结果表明：在 10×10-6加剂浓度下，漠大线输量可以由2 100 m3/h增加到2 400 m3/h，增输率可以达到14.29%，减阻率可以达到21%。添加EP系列减阻剂可以解决漠大线运行瓶颈问题。

减阻剂；原油管道；现场试验；减阻增输

漠大线是一条输送俄油的长输原油管线，2011年投产至今保持着满负荷运行，首站出站压力接近管道设计压力，根据中俄双方签订的合同要求，对俄方来油必须接收并输送至大庆末站，一旦管线出现意外停输并且时间较长，管线再启动后要在规定时间内把未完成的的输油任务完成，否则将面临一定的经济损失。为此，管道公司开展了漠大线减阻剂现场试验。

1　漠大线概况

漠大线（即漠河首站——塔河清管站——加格达奇泵站——讷河清管站——大庆末站）管道全长926.5 km，管径φ813 mm， 设计压力 8.0 MPa，局部管段设计压力8.5～10.5 MPa，管材 L450［1］。中俄原油管道输送原油主要物性参数见表1。

2　减阻剂的减阻机理［1-3］

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［2］，流体呈紊流流动状态，造成流体输量降低及能耗增加。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［3］。

表1　原油的主要物性参数表Table 1 The main physical parameters of oil

3　现场试验步骤及结果分析

3.1试验步骤

（1）确定加剂位置。由于减阻剂是一种具有黏弹性的高分子聚合物，遇到弯头、阀门等节流装置以及泵，会改变减阻剂结构，以致减阻剂失效，因此，添加减阻剂的位置选在漠河首站及加格达奇出站后的直管道上。

（2）空白数据表的采集。按照正常设计运行泵组合，在加剂前采集漠河、加格达奇的进出站压力、进出站温度、管线流量等数据。

（3）漠大线至加格达奇管段进行添加10×10-6浓度减阻剂。进行一个星期的试验研究，第一天开始注入减阻剂，是管道运行至第三天，即流量稳定后记录各站进出站压力的变化。计算减阻率。第四天开始控制加格达奇压力稳定在（6.08±0.02）MPa，继续注入减阻剂，第六天记录注入减阻剂后流量的变化。

3.2试验结果分析

3.2.1增输效果分析

根据增输率计算公式可知：

式中：TI—增输率；

Q0—管线设计流量，m3/h；

QDR—采取措施后的管线流量，m3/h。

表2为漠河站至加格达奇管段10×10-6加剂浓度增输计算结果，保持压力不变，增输率可以达到14.29%。

表2　增输计算结果Table 2 Increasing output results

3.2.2减阻效果分析

根据减阻率计算公式可知：

式中：R—减阻率；

ΔP0—不加剂时的摩阻压降， MPa；

ΔPR—加剂后的摩阻压降， MPa。

表3为漠河站至加格达奇管段10ppm加剂浓度减阻计算结果，保持流量不变，减阻率可以达到14.29%

表3　减阻计算结果Table 3 Drag results

加入减阻剂后可以降低出站压力并达到增输的目的。

3.3经济性对比分析

由于增加泵站实现增输、降压效果的投资成本与运营成本远远高于添加减阻剂与更换设备的成本，为此，这里仅对选用减阻剂运行与更换叶轮、换电机的经济性进行对比。

（1）选用减阻剂运行（国产EP系列）

漠河站10×10-6（2 300 m3/h）+加格达奇站5 ×10-6（2 300 m3/h））×24 h×350 d（每年）×56 000 元/t（减阻剂单价）=1 622.88万元/a；

（2）更换叶轮、换电机。

目前漠河站需更换输油泵机组4台，加格达奇输油站需更换输油泵机组3台，共计7台。

直接投入为：

60万美元（更换电机）×6.8（汇率）×7（设备台数）+20万美元（更换叶轮）×6.8（汇率）×7（设备台数）=3 808万元

增加耗电：

2 500 kW（更换后电机功率）-2310 kW（原电机功率））×5（设备运行台数）×350 d（每年）× 24 h×1.4元/（kW·h）（电价）=1 117.2万元。

添加减阻剂增输较更换电机、叶轮增输节约建设成本3 808万元；添加减阻剂每年运行成本1 622万元，更换电机后每年电费增加 1 117万元，在2017年年底漠大二线建设投产后运行成本多消耗2 525万元，总计节约1 283万元。

4　结束语

一是利用长时间大量现场试验数据的积累结合科学的分析方法，确定了漠河站采用10×10-6添加剂量的合理添加浓度，突破了现有设备的输送瓶颈，实现增加输量的目的；

二是在满足输量要求的情况下合理优化运行方式，由设计8.86 MPa降至为大输量下的7.74 MPa，降低了1.12 MPa，漠河站出站压力降低了12.6%，有效的降低了运行压力。有效的控制了运行风险，避免了由于管道超压运行对周围林区、河流等自然生态环境造成的威胁。

［1］ 李浩宇，薛延军. EP系列减阻剂在原油管道中的应用［J］. 天然气与石油，2013（06）：23-25+7.

［2］ 喻西崇，赵金洲，胡永全，纪禄军，冯叔初. 油气水多相管流中降阻剂机理研究［J］. 天然气与石油，2001（04）：7-9+1.

［3］ 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（01）：3-7+61-3.

Application of EP DRA in Oil Pipelines

FAN En-qing1，YANG Shu-ren1，SI Sheng-xi2
（1. Northeast Petroleum University, Heilongjiang Daqing 163318，China ;2. Daqing Oilfield Company Limited Hailar Petroleum Exploration and Development Headquarters , Inner Mong Hailar 021000, China）

In order to effectively address the full load operation since the China-Russia oil pipeline put into production, to meet the operational requirements of transmission capacity and pressure, adding EP series DRA field tests were carried out in this pipeline of Mohe to Jiagedaqi.The results showed that: when additive concentration is 10 ppm, Neda line transmission capacity can be increased from 2 100 m3/ h to 2 400 m3/ h, increasing transmission rate is 14.29%, the drag reduction rate can reach 21%. Adding EP series DRA can solve Neda line running bottlenecks.

DRA; crude oil pipeline; field test; drag reduction increasing output

E-mail：1245776641@qq.com。

TE 832

A

1671-0460（2016）05-1016-03

2016-01-19

范恩庆（1991-），男，黑龙江省大庆市人，东北石油大学油气储运工程在读硕士，研究方向：复杂流体与数值模拟。