聚α 烯烃型原油集输用减阻剂在输油管道的试验应用

魏亚军，黄 晨，连宇博，韩创辉，蒋 伟

（西安长庆化工集团有限公司，陕西西安 710018）

近年来，随着长庆油田X 区块的原油产量逐年提高及输油管道系统特性发生变化，导致输油管道承担的输油任务及运行压力不断增加，同时增加了管道运行风险。在油田公司狠抓输油管道安全运行和大力实施降本增效的形势下，由于投加减阻剂不需要增加大型设备和动力，具有较好的经济性，因此减阻剂在原油管道输送过程中被广泛应用。为了确保输油管线运行安全及原油外输平稳，在投加减阻剂之前，必须对减阻剂进行试验，在试验成功后才能应用。通过采用阶段性加注方式在X 区块A 联合站与B 联合站之间的输油管道进行减阻剂试验，得到了减阻剂注入浓度、注入时间与管线压力及排量之间的关系，为X 区块生产现场确定经济合理的减阻剂注入方案提供了可靠的理论依据和技术支持。

1 原油集输用减阻剂的减阻机理

流体在管道中流动沿径向分为三部分[1]。管道的中心为湍流核心，管道中的绝大部分流体，其液体质点做杂乱无章的运动，在向前运动中还不停地相互碰撞。在管壁附近的是层流的最底层，液体质点分层向前运动，可以把湍流漩涡和层流底层部分作为流体流动的缓冲区，它是流体从湍流到层流的过渡状态。过渡区是层流到湍流最先变化的区域，层流下层靠近过渡区的那部分区域成为“薄间层”。过渡区偶尔会混进来薄间层中的液体分子，然后伴随着振动形成涡流，与此同时流体流动速度变快，不断向湍流中心移动，最后进入湍流中心区域。“薄间层”的流体分子从过渡区进入湍流中心区域，而且瞬间会消耗巨大的能量。

聚α 烯烃型原油集输用减阻剂是油溶性聚合物，它在原油中以蜷曲的状态存在，这种状态存在的聚合物分子是具有弹性的。由于减阻剂的存在，湍流中心区域的原油中各级涡流把能量传递给减阻剂分子，使其发生弹性变形，将能量储存起来。这些能量可在减阻剂应力松弛时释放出来，还给相应的旋涡，维持原油的湍流状态，从而减少外界为保持这一状态所必须提供的能量，达到减阻的目的。因此只有当原油处于湍流状态时，减阻剂才起减阻作用。

2 管输原油及工况

2.1 管输原油基本性质

管输原油为脱水处理后的净化油，其基本性质（见表1）。

表1 管输原油基本性质

2.2 输油管线基本情况

减阻剂试验管线为A 联合站与B 联合站之间的输油管线，管线总长度为35.6 km，内径150 mm，输油量80～90 m3/h，原油从A 联合站到B 联合站用时7～8 h，设计压力6.0 MPa。

2.3 减阻剂注入工艺

由于外输泵叶轮对聚α 烯烃型原油集输用减阻剂的剪切会导致减阻剂分子链断裂，最终导致减阻剂作用效果降低[2]，因此将减阻剂加注装置安装在A 联合站外输泵之后。减阻剂通过泵从吨包装桶中注入加药罐，加药罐安装有搅拌装置和液位计，然后由柱塞计量泵注入输油管线中。输油管线减阻剂注入量通过加药泵开度控制，通过减阻剂液位下降高度来计算加药量和加药浓度。

3 试验过程及结果分析

3.1 现场试验步骤

（1）确认输油管线无渗漏、加药泵等设备能正常工作后，开始将减阻剂注入管线中进行试验。

（2）根据现场要求，采用阶段性加药方式加注聚α烯烃型原油集输减阻剂。减阻剂初始注入浓度35 mg/L，当管线压降低于3.4 MPa 时，停止加注减阻剂。当管线压降高于4.4 MPa 时开启减阻剂加药泵加注减阻剂。每小时记录一次A 站的出站压力、出站流量及B 站的进站压力、进站流量，并记录减阻剂液位高度。如果试验期间管线压力无下降趋势，根据现场情况可临时提高减阻剂加注浓度。

（3）减阻剂以初始注入浓度35 mg/L 注入后，如果A 联合站出站压力能够降低至3.4 MPa 以下时，第二次注入时浓度降低为30 mg/L。

（4）在试验期间，保持过程中外输泵的频率、原油温度等稳定不变，尽可能避免原油排量波动较大。如果A 联合站出站压力升高至5.0 MPa 时，立即停止试验，保证原油外输安全。

3.2 现场结果及分析

试验过程中相关数据（见表2），原油排量及管线压降随时间变化（见图1）。

由表2 及图1 分析可得，在原油排量保持在82～87 m3/h，当聚α 烯烃型原油集输减阻剂以30～35 mg/L的浓度注入管线6 h 后，管线压降可以从4.4 MPa 左右降低至3.3 MPa 左右，减阻率为25%左右。

表2 减阻剂试验结果数据汇总

图1 原油排量及管线压降随时间变化图

停注减阻剂后，2 h 内管线压降能够保持基本不变，8 h 内管线压降从3.3 MPa 左右升高至4.4 MPa 左右，减阻剂降压效果迅速且良好。24 h 内加注减阻剂为12 h 左右，平均加注浓度约为19 mg/L，达到现场使用方要求。

4 结论

（1）减阻剂以30～35 mg/L 的浓度注入管线6 h后，管线压降可以从4.4 MPa 左右降低至3.3 MPa 左右，8 h 后管线压降又升高至4.4 MPa 左右。

（2）24 h 内减阻剂加注12 h 左右，平均加注浓度约为19 mg/L，可以将管线压降控制在3.3～4.4 MPa，该减阻剂具有良好的减阻效果。

（3）停注聚α 烯烃型原油集输用减阻剂后，管线压降不会迅速增高，2 h 左右内能够保持基本不变。

（4）聚α 烯烃型原油集输用减阻剂为白色乳状液体，长时间静置后底部可能会变黏稠，因此需要对其进行搅拌，但搅拌时间不宜过长，防止因搅拌造成的剪切最终降低减阻效果。