EP系列減阻劑在原油管道中的應用

李浩宇 薛延軍

中國石油北京油氣調控中心，北京 100007

0 前言

M原油管道是中國四大進口原油通道之一，擔負著輸送進口俄羅斯原油的任務。根據原油進口計劃，M原油管道全年將處于滿負荷運行狀態，因此，一旦管道發生異常，出現非計劃停輸，首站庫存會急劇升高。受輸送能力限制，管道啟輸后很難按計劃完成輸油任務。因此，在常規輸油方式之外，必須具備管道異常停輸條件下的一種增輸技術，以解決可能出現輸油任務突然加大的問題，確保國家原油的供應。減阻劑作為一種有效的減阻增輸藥劑是首選的技術手段。

1 M原油管道概況

M原油管道起自我國東北中俄邊境，止于黑龍江省某市。 全長926.5 km，設有1#泵站、2#清管站、3#泵站、4#清管站和5#末站，共5座工藝場站。管徑為813mm，設計壓力8.0MPa，局部8.5～10MPa，采用常溫密閉輸送工藝，設計輸送能力1 500×104t/a。

M原油管道輸送原油主要物性見表1。

2 減阻劑及注入工藝

在輸油管道運行中，流動摩擦阻力限制了流體在管道中的流動［1］。減阻劑是一種具有黏彈性的高分子聚合物，注入管道后減阻劑中的聚合物分子充分展開，通過改變管壁附近（過渡區）油分子的運動狀態，使其向同一方向運動，擴大已有層流區，干擾薄層間的液體分子從緩沖區進入湍流核心，減弱湍流程度，從而減少油品的流動阻力，達到減阻增輸的目的［2］。

表1 原油主要物性參數

EP系列減阻劑為直長鏈大分子結構，具有良好的拉伸變形性、抗剪切性，其溶于油品后迅速分散，長鏈自然延伸［3］。避免了聚合物分子長鏈之間相互糾纏，以達到最佳減阻效果［4］。

圖1 減阻劑注入裝置工藝流程圖

為避免彎頭、閥門等裝置對減阻劑的剪切破壞，M原油管道減阻劑注入點選擇在泵站出站清管發球裝置后直管段［5］。 注入裝置工藝流程圖，見圖1。

3 工業增輸試驗及分析

2011年M原油管道進行了減阻劑增輸試驗。由于減阻劑過泵剪切后減阻效果基本失效［1］，所以試驗采取在1#泵站和3#泵站同時注入減阻劑的方式，加劑量均為10 g/t，加劑過程中首站出站壓力穩定在8.40MPa，通過調節3#泵站進站壓力，使高點壓力穩定在0.05MPa。加劑油頭到達末站并穩定運行4 h后，記錄管道運行參數，并與加劑前管道運行參數進行對比，詳細數據見表2。增輸率計算公式為：

式中：δ為增輸率，%；Q0為不加劑時輸量，m3/h；Q1為加劑時輸量，m3/h。

在首站出站壓力不變的情況下，管道輸量從2 100 m3/h提高到2 400m3/h，增輸率為14.29%，由于輸油泵的最大排量為2 400m3/h，所以該輸量為M原油管道的最大極限輸量。該工況下，M原油管道年輸量可達1 714×104t，比設計年輸量多214×104t［6］。

4 減阻劑應用及分析

經過現場增輸試驗后，M原油管道于2012年開始減阻劑的應用。應用分為增輸和減阻兩部分。

4.1 管道增輸應用

管道增輸采取在1#泵站和3#泵站同時注入減阻劑的方式［7］，注入量為10 g/t，首站出站壓力控制在8.05 MPa，高點壓力控制在0.05MPa。在1#泵站保持出站壓力不變的情況下，管道輸量由不加劑時的1 990m3/h增加到2 300m3/h，增輸率達到15.58%。管道運行參數見表3。

由于輸油泵最大輸量為2 400m3/h，為保證設備長時間平穩運行，減阻劑增輸應用的持續輸量定為2 300m3/h，比設計輸量2 100m3/h提高了9.5%，有效緩解了首站庫存壓力和管道運行壓力。

表2 減阻劑增輸實驗結果

表3 減阻劑工業應用增輸效果

4.2 管道減阻應用

管道減阻應用同樣采取在1#泵站和3#泵站同時注入減阻劑的方式，注入量為10 g/t，控制首站出站流量穩定在2 100m3/h，高點壓力穩定在0.05MPa。在管道流量不變的情況下，首站出站壓力由不加劑時8.60MPa降低到加劑穩定時7.58MPa，全線平均減阻率為16.88%。管道詳細參數見表4。減阻率計算公式為：

式中：γ為全線平均減阻率，%；P0為不加劑時沿程摩阻損失，MPa；P1為加劑時沿程摩阻損失，MPa。

表4 減阻劑工業應用減阻效果

管道添加減阻劑運行后，在輸量保持不變的情況下，可以大幅度降低運行壓力。在管道設計輸量下，1#泵站出站壓力降低1.0MPa，3#泵站出站壓力降低1.0MPa，大大降低了管道運行風險，管道安全性得到了提升。

4.3 添加減阻劑經濟分析

添加減阻劑運行，增加了藥劑費用，但由于降低了管道摩阻損失，可減少泵站所需電耗費用。在管道設計輸量下加劑運行與不加劑運行相比：每天增加藥劑費用4.5萬元，泵站電耗費用減少5萬元，總費用降低0.5萬元。

5 結論

經過現場應用證實，EP系列減阻劑具有良好的減阻效果和增輸效果，添加減阻劑運行可提高M原油管道的最大輸量，降低管道運行壓力。在減少管道運行風險的同時提高了對緊急工況的應對能力。對類似管道運行管理具有一定的借鑒意義。

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