浅谈管道减阻剂在原油管道输送过程中的应用

浅谈管道减阻剂在原油管道输送过程中的应用

孙汉峰

长庆油田分公司第二输油处

摘要：在原油的管道运输中，减阻剂的加入可以有效降低原油的流动摩阻，增加输送量。本文结合马惠线加入减阻剂的应用实例，阐述了管道减阻剂在原油输送中的减阻增输效果。

关键词：原油管道、减阻剂、减阻增输

原油本身是粘度较高的流体，在进行管道输送时，其在输油管道中的流动状态受摩擦阻力作用，造成能量消耗增加、管道运输效率的降低。在这种情况下，采用少量的化学添加剂来有效降低管道系统的摩阻，对于加速原油开发利用、安全输送、节约投资、降低能源消耗、提高输送量具有极为重要的作用和意义。减阻剂的注入可以在不改变管道运行方式的条件下，有效地降低管道中流体的摩擦阻力，提高管道的输送能力。

减阻作用是一种特殊的湍流现象，减阻效应是减阻影响湍流场的宏观表现，它是一个纯物理作用。减阻剂分子与油品的分子不发生作用，也不影响油品的化学性质，只是与其流动特性密切相关。在湍流中，流体质点的运动速度随机变化着，形成大大小小的旋涡，大尺度旋涡从流体中吸收能量发生变形、破碎，向小尺度旋涡转化。小尺度旋涡又称耗散性旋涡，在粘滞力作用下被减弱、平息。它所携带的部分能量转化为热能而耗散。在近管壁边层内，由于管壁剪切应力和粘滞力的作用，这种转化更为严重。

在减阻剂加入到管道以后，减阻剂呈连续相分散在流体中，靠本身特有的粘弹性，分子长链顺流向自然伸呈流状，其微元直接影响流体微元的运动。来自流体微元的径向作用力作用在减阻剂微元上，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微元，改变流体微元的作用方向和大小，使一部分径向力被转化为顺流向的轴向力，从而减少了无用功的消耗，宏观上得到了减少摩擦阻力损失的效果。减阻剂的添加浓度影响它在管道内形成弹性底层的厚度，浓度越大，弹性底层越厚，减阻效果越好。理论上，当弹性底层达到管轴心时，减阻达到极限，即最大减阻。减阻效果还与油品粘度、管道直径、含水、清管等因素有关。

在管道输油过程中加入减阻剂，可以有两个方面的作用：一是在原定输量不变的条件下，降低油流摩阻，减少管道沿程压头损失，从而降低泵的动力消耗，节约了动力能量。二是在原定压力不变的条件下，由于油流摩阻降低，使用减阻剂增加了管道输量，实现增输的目的。

国外在输油管道上使用减阻剂的实例。美国横贯阿斯加的原油管道，采用加减阻剂方案，将原设计的12座泵站减为10座，日输油量由22.26×10m增加到38.16×10m。英国北海油田的管道，原设计方案管径为1066mm，经过方案比选，采用高峰时加减阻剂方案，使管径改为914.4mm，大大降低了投资，达到了要求。

在国内，如铁大线继1986年现场试验成功后，在沈阳、熊岳和复县3个站段，间断投用减阻剂79天，用药97m，全线增输原油17.667×10t，缓解了铁大线外输紧张局面，争取到较大的出口换汇，为国家创造了较高的经济效益。青海油田的花土沟至格尔木输油管道，原设计输油能力为每年100×10t，后来油田产量上升，要求管道输送能力增加到每年150×10t。若按传统增加机械动力的方法，需将原来4个泵站全部改建为热泵站，原来3个热泵站也需要改造扩建。不仅时间不允许，而且资金投入大。他们与美国贝克管道化学品公司合作进行加减阻剂试验。试验结果证明，在不增加任何输油泵的情况下，使用减阻剂，可以很容易地实现150×10t的年输量，其所需费用远低于扩建泵站的投资。

以马惠管道现场为实例，自马惠线2015年9月份投产以来，出站排量基本保持在350--380m³/h，出站压力最高7.0Mpa，输油泵、电机的温度也趋于正常。2022年6月由于庆阳石化的停产检修，大部分原油需要北上，因此马惠线就承受了前所未有的压力。前期试运行期间，当出站排量达到420m³/h，出站压力已经达到7.2Mpa，输油泵、电机的温度也随之升高，再加上夏季室内温度就很高，运行压力非常大。加注减阻剂后输量在输油泵同样频率的情况下，可以增加到100--120m³/h，即有效地解决了外输量低、出站压力高、输油泵各项参数的升高问题，又使在短期的管道生产运营中获得了客观的经济效益。

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，使其整个系统的操作量、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。

通过对马惠管道原油输送过程中管道减阻剂应用实例的分析，对比添加减阻剂前后原油输量，可知管道减阻剂添加量小、减阻效果明显，能够有效增加管道的输油量，降低输油消耗，减阻剂输送工艺将会广泛应用到油品的管道输送中去，同时带来很大的经济效益和社会效益。

参考文献

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