李浩宇 薛延軍

中國石油北京油氣調(diào)控中心，北京 100007

0 前言

M原油管道是中國四大進(jìn)口原油通道之一，擔(dān)負(fù)著輸送進(jìn)口俄羅斯原油的任務(wù)。根據(jù)原油進(jìn)口計(jì)劃，M原油管道全年將處于滿負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)，因此，一旦管道發(fā)生異常，出現(xiàn)非計(jì)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(jì)劃完成輸油任務(wù)。因此，在常規(guī)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(shù)，以解決可能出現(xiàn)輸油任務(wù)突然加大的問題，確保國家原油的供應(yīng)。減阻劑作為一種有效的減阻增輸藥劑是首選的技術(shù)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(shè)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(shè)計(jì)壓力8.0MPa，局部8.5～10MPa，采用常溫密閉輸送工藝，設(shè)計(jì)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(yùn)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(qū)）油分子的運(yùn)動狀態(tài)，使其向同一方向運(yùn)動，擴(kuò)大已有層流區(qū)，干擾薄層間的液體分子從緩沖區(qū)進(jìn)入湍流核心，減弱湍流程度，從而減少油品的流動阻力，達(dá)到減阻增輸?shù)哪康模?］。

表1 原油主要物性參數(shù)

EP系列減阻劑為直長鏈大分子結(jié)構(gòu)，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(dá)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(diǎn)選擇在泵站出站清管發(fā)球裝置后直管段［5］。 注入裝置工藝流程圖，見圖1。

3 工業(yè)增輸試驗(yàn)及分析

2011年M原油管道進(jìn)行了減阻劑增輸試驗(yàn)。由于減阻劑過泵剪切后減阻效果基本失效［1］，所以試驗(yàn)采取在1#泵站和3#泵站同時(shí)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(wěn)定在8.40MPa，通過調(diào)節(jié)3#泵站進(jìn)站壓力，使高點(diǎn)壓力穩(wěn)定在0.05MPa。加劑油頭到達(dá)末站并穩(wěn)定運(yùn)行4 h后，記錄管道運(yùn)行參數(shù)，并與加劑前管道運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行對比，詳細(xì)數(shù)據(jù)見表2。增輸率計(jì)算公式為：

式中：δ為增輸率，%；Q0為不加劑時(shí)輸量，m3/h；Q1為加劑時(shí)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(dá)1 714×104t，比設(shè)計(jì)年輸量多214×104t［6］。

4 減阻劑應(yīng)用及分析

經(jīng)過現(xiàn)場增輸試驗(yàn)后，M原油管道于2012年開始減阻劑的應(yīng)用。應(yīng)用分為增輸和減阻兩部分。

4.1 管道增輸應(yīng)用

管道增輸采取在1#泵站和3#泵站同時(shí)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(diǎn)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(shí)的1 990m3/h增加到2 300m3/h，增輸率達(dá)到15.58%。管道運(yùn)行參數(shù)見表3。

由于輸油泵最大輸量為2 400m3/h，為保證設(shè)備長時(shí)間平穩(wěn)運(yùn)行，減阻劑增輸應(yīng)用的持續(xù)輸量定為2 300m3/h，比設(shè)計(jì)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(yùn)行壓力。

表2 減阻劑增輸實(shí)驗(yàn)結(jié)果

表3 減阻劑工業(yè)應(yīng)用增輸效果

4.2 管道減阻應(yīng)用

管道減阻應(yīng)用同樣采取在1#泵站和3#泵站同時(shí)注入減阻劑的方式，注入量為10 g/t，控制首站出站流量穩(wěn)定在2 100m3/h，高點(diǎn)壓力穩(wěn)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(shí)8.60MPa降低到加劑穩(wěn)定時(shí)7.58MPa，全線平均減阻率為16.88%。管道詳細(xì)參數(shù)見表4。減阻率計(jì)算公式為：

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

表4 減阻劑工業(yè)應(yīng)用減阻效果

管道添加減阻劑運(yùn)行后，在輸量保持不變的情況下，可以大幅度降低運(yùn)行壓力。在管道設(shè)計(jì)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(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)，管道安全性得到了提升。

4.3 添加減阻劑經(jīng)濟(jì)分析

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

5 結(jié)論

經(jīng)過現(xiàn)場應(yīng)用證實(shí)，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(yùn)行可提高M(jìn)原油管道的最大輸量，降低管道運(yùn)行壓力。在減少管道運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)的同時(shí)提高了對緊急工況的應(yīng)對能力。對類似管道運(yùn)行管理具有一定的借鑒意義。

［1］喻西崇，趙金洲，胡永全，等.油氣水多相管流中降阻劑機(jī)理研究［J］.天然氣與石油，2001，19（4）:7-9.Yu Xichong，Zhao Jinzhou，Hu Yongquan，etal.Study ofDrag Reducing Agents in Multiphase Pipelines［J］.Natural Gas and Oil，2001，19（4）:7-9.

［2］李國平，楊 睿，汪昆華.國內(nèi)外減阻劑研制及生產(chǎn)新進(jìn)展［J］.油氣儲運(yùn)，2000，19（1）:3-7.Li Guoping，Yang Rui，W ang Kunhua.The New Progress of Drag Reducer in Research and Production at Home and Abroad［J］.Oil&GasStorage and Transportation，2000，19（1）:3-7.

［3］關(guān)中原.我國油氣儲運(yùn)相關(guān)技術(shù)研究新進(jìn)展［J］.油氣儲運(yùn)，2012，31（1）:1-7.Guan Zhongyuan.New Progress in Relevant Technology Research ofO il&GasStorage and Transportation in China［J］.O il&GasStorage and Transportation，2012，31（1）:1-7.

［4］張華平.減阻劑的研究現(xiàn)狀及應(yīng)用［J］.化學(xué)工業(yè)與工程技術(shù)，2011，32（5）:28-33.Zhang Huaping.Research Status and Application of Drag Reducing Agents ［J］.Journal of Chem ical Industry &Engineering，2011，32（5）:28-33.

［5］姜海斌，鄒永勝，楊永和，等.EP系列減阻劑在庫鄯輸油管道的應(yīng)用［J］.油氣儲運(yùn)，2009，28（9）:30-32.Jiang Haibin,Zou Yongsheng，Yang Yonghe,etal.Application of EP SeriesDRA in Korla-Shanshan Oil Pipeline［J］.Oil&GasStorage and Transportation,2009，28（9）：30-32.

［6］羅旗榮，張 帆，肖博元，等.減阻劑減阻效果的評價(jià)與分析［J］.天然氣與石油，2010，28（2）：8－11.Luo Q irong,Zhang Fan,Xixao Boyuan,et al.Evaluation and Analysis on Drag Reduction Effect of Drag Reduction Agent［J］.NaturalGasand O il,2010,28（2）：8-11.

［7］稅碧垣，關(guān)中原，趙麗英，等.蘇丹GNPOC原油管道減阻劑工業(yè)試驗(yàn)及應(yīng)用［J］.油氣儲運(yùn)，2005，24（1）：29－34.ShuiBiyuan，Guan Zhongyuan，Zhao Liying，etal.The Industrial Experiment and Application of DRA in Sudan GNPOC O il Pipeline ［J］.Oil&Gas Storage and Transportation，2005，24（1）：29-34.