减阻剂在高风险管道上的应用

苏志国+林敬东+张海鹰

摘 要：铁秦线管道近年来一直低输量运行，加之管道内检测过程中发现了大量的管道金属腐蚀缺陷，已经成为铁秦线的高风险因素，严重影响运行安全。减阻剂是一种可以降低管道流体流动摩阻、增加输送量的高分子添加剂，主要应用于原油管道，对输送管道的增输、节能、提高经济效益具有非常重要的意义。本文重点介绍了减阻剂机理与在高风险管道中的应用。

关键词：减阻剂；高风险管道；安全运行

铁秦线已运行近40年，腐蚀情况严重；由于当年制管技术和焊接技术条件限制，存在先天性的螺旋焊缝和环焊缝缺陷，已经成为铁秦线的高风险因素，严重影响运行安全。

为了确保国家原油的供应，减阻剂的注入可提高输油管道输量，降低管道沿程摩阻压降，从而使管道沿线各点的压力明显低于该点的管壁压力，实现管道安全运行。

一、减阻剂的简介

减阻剂具有减少原油的流动阻力、提高输送量、加快原油流速以及降低能源的消耗等优势，这种化学添加剂的应用可以减少运输成本，从而为原油管道经营获得最大化利益，与此同时还能进一步保障原油管道的输送安全，保证了原油输送计划如期完成。

（一）减阻剂的组分

（二）减阻剂的功能及特点

减阻剂是一种具有粘弹性的高分子聚合物，将其注入管道以后，减阻剂呈连续相分散在流体中，靠本身特有的粘弹性，依靠边界层的轴向摩擦切应力将减阻剂分子长链从卷缩状沿管道向轴向拉长，其分子直接影响流体分子的运动。来自流体分子的径向作用力作用在减阻剂分子上，使其发生扭曲，旋转变形。减阻剂分子间的引力抵抗上述作用力反作用于流体分子，改变流体分子的作用方向和大小，使一部分径向力被转化为顺流向的轴向力，得到了减少摩擦阻力损失的效果。

（三）减阻剂注入系统构成

输油管道的加剂比例通常不超过30ppm（浓度值：30mg/L），由于加剂量非常低而注入压力高，所以选用柱塞式计量泵为减阻剂注入提供动力。

罐装减阻剂由倒料泵经橡胶软管输至搅拌罐内储存，减阻剂在搅拌罐内搅拌均匀后经吸入软管线进喂料齿轮泵，为计量泵入口提供压力，以保证计量泵的正常工作，同时喂料齿轮泵将多余的减阻剂利用回流软管回流至搅拌罐内。注入减阻剂经计量泵提压按设定的排量及输油管线所需压力注入加剂点，注入点的位置必须在外输泵出口管线上最后一个出口控制阀的下游。

（四）减阻剂运行中的注意事项与检查

减阻剂在储存过程中，可能会导致“分层”现象，在倒入搅拌罐前有必要对减阻剂循环搅拌，储存有减阻剂的罐应置于阴凉和通风良好的场所，避免长期曝露于阳光下或与热源接触。

每小时对搅拌储罐内储存的减阻剂以低速率搅拌一次，以改善减阻剂的流动性，避免减阻剂分层，在搅拌过程中，搅拌罐的观察口盖平时必须牢固关封，防止减阻剂溢出。

若在户外使用，应避免搅拌罐直接受太阳曝晒，防止顶盖内侧及罐壁的减阻剂干结。搅拌罐的观察口盖平时必须牢固关封，以防污水、碎屑和烃类物质进入搅拌罐内，同时也可减少药剂暴露于空气对流中引起产品蒸发损耗。

计量泵出口压力表读数应大于等于原油外输管压，压力表的指针应有规律的摆动。喂料泵无严重滴漏，回流均匀。计量泵柱塞摆动声音正常，搅拌罐罐位均匀下降。

二、减阻剂的用途

在不增加管道设备与动力和不改变管道运行条件的情况下， 仅仅注入减阻剂即可显著降低管输油品的流动摩擦阻力。

1、提高管道输量。对于已建管道， 其最高输量是限定的。当没有必要再建一条管道，应用减阻剂增加管道输量则是最佳选择。

2、保障管道安全运行。受土壤和油品中腐蚀性物质的影响， 管道内、外表面会发生各种腐蚀， 出现坑陷、管壁变薄等现象， 使管道耐压能力降低；使用减阻剂后， 降低管道沿程摩阻压降， 从而使管道沿线各点的压力明显低于该点的管壁压力， 实现管道安全运行。

三、减阻剂在高风险管道上应用

铁秦线建于上世纪70年代，运行至今约40年，当时生产厂家众多，制管标准要求相对较低，制管水平参差不齐，防腐等环节和现在相比均处于较低水平，焊接工艺和设备也相对落后，这些因素造成了铁秦线存在先天不足。因此已经运行40年且先天不足的已建老管线输送大庆油存在很大安全隐患。管道耐压能力大大下降，降压运行可降低铁秦线部分运行风险，最好的解决办法就是应用减阻剂，降低管道工作压力。

减阻剂在某段相距60km的两站高风险的管线之间应用，输送的是大庆原油。在注入减阻剂前，上游站进站压力为0.65MPa（进站压力设定值为0.30MPa），出站压力为3.75 MPa（压力值设定为3.75MPa），出站压力调节阀处于出站压力调节，调节阀门开度为70%左右，下游站为进罐收油流程，上级调度给出的减阻剂注入浓度值为30ppm（即为30mg/L），输量为1200m3/h，减阻剂注入量为36L/h。

从表1中可以看出，在加注减阻剂的管线在16小时内，输量由865m3/h逐渐增至1210m3/h，通过增输率公式：

T--增输率，加剂后管道输量的相对增加比；Q1--加剂后管道输量， m3 / s；Q0--加剂前管道输量， m3 / s。

计算出此次在两站之间注入减阻剂后，使得管道增输率达到39.9%。

同时上游站出站压力由3.75MPa降到3.40MPa，调节阀门关度为10%左右，不仅增加了输油量又降低输油管线压力，大大地保证了管线输送的安全性，降低了输油管线的运行风险，同时也达到了节能降耗的效果。

使用减阻剂时，要合理的进行添加，既可以实现降低输油管线压力，又可以实现增加输量。使用减阻剂作为一种短时间应急措施具有很大的优越性，但对于需要长期增输的管道来说，由于需要大量的减阻剂，使其经济效益不明显，而且在输油系统中增加了减阻剂注入装置，使其整個系统的操作量、故障率有所提高，不利于日常操作管理。所以对减阻剂技术既要优先考虑，又不能盲从应用。

四、结论

减阻剂减阻具有工艺简便、有效的特点，加注减阻剂的主要目的是降低管道沿线各点的压力保障管道安全运行， 提高管道输量，增加管道运营的经济效益和社会效益。还可以在管道达到最大输量后不进行设备增输改造的条件下增加输量，具有显著的经济效益。