摘 要：在原油和成品油管道中添加減阻劑，是輸油系統(tǒng)降低管道能力消耗，提升特定地段管道流通能力的重要措施之一。文章介紹了減阻劑的減阻機(jī)理，并通過國(guó)外輸油管道應(yīng)用實(shí)例闡述了減阻劑在輸油管道中減阻和增輸?shù)挠猛?，分析了在輸油管道上?yīng)用減阻劑的優(yōu)勢(shì)。

關(guān)鍵詞：減阻劑；輸油管道；減阻；增輸

引言

流體在管道中流動(dòng)與管壁產(chǎn)生摩擦阻力，導(dǎo)致系統(tǒng)能量消耗，降低管道輸送量。通過在輸送的流體中添加高分子聚合物，在紊流狀態(tài)下減小流動(dòng)阻力從而降低能量消耗的方法稱之為高聚物減阻法。用于降低流體流動(dòng)阻力的高聚物化合物稱為減阻劑（drag reducing agent），簡(jiǎn)稱DRA。減阻劑是油品管道輸送系統(tǒng)中的重要組成，在提高管道輸送能力和降低能量消耗方面發(fā)揮著重要作用。

1 減阻劑的減阻機(jī)理

減阻劑通過改變管道中流體的流動(dòng)狀態(tài)，具體通過影響湍流場(chǎng)的宏觀表現(xiàn)來(lái)實(shí)現(xiàn)減阻作用。減阻作用只是單純的物理作用，減阻劑不與油品物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，所以不影響油品的化學(xué)性質(zhì)，只對(duì)其流動(dòng)特性產(chǎn)生影響。

減阻劑進(jìn)入流體中后，由于其具有粘彈性，分子鏈沿流體流向方向自然伸展，從而對(duì)流體分子的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生影響。減阻劑分子受到流體分子徑向作用力，發(fā)生扭曲變形的同時(shí)，因其分子間引力而對(duì)流體分子產(chǎn)生反作用力。受到該反作用力的影響，流體分子作用力方向和大小發(fā)生改變，一部分徑向作用力轉(zhuǎn)變?yōu)轫樍飨虻妮S向作用力，無(wú)用功的消耗降低，宏觀上起到減少摩阻損失的作用。

2 輸油管道應(yīng)用減阻劑后的減阻與增輸

2.1 減阻劑減阻與增輸?shù)暮x

在管道輸油過程中加入減阻劑，產(chǎn)生的影響有兩個(gè)方面：（1）降低能量損耗。在原定輸量一定的情況下，流體摩擦阻力降低，減少管道沿程壓力損失，輸送泵能耗降低，不僅節(jié)約了能量，還可以改換成揚(yáng)程較低的泵輸油。（2）增加輸送量。在原定壓力一定的情況下，流體摩擦阻力降低，從而使得管道輸送量得以增加。一般情況下，在管道中使用減阻劑的主要原因是為了增加管道的輸送量。

2.2 輸油管道應(yīng)用的減阻劑

2.2.1 減阻劑的組成

減阻劑的化學(xué)組成是高分子碳氧化合物聚合物，外觀粘稠，屬非牛頓流體。其中，應(yīng)用于油品減阻增輸用途的減阻劑為油溶性減阻劑，分子結(jié)構(gòu)主要呈線性長(zhǎng)鏈結(jié)構(gòu)，具有較大柔彈性。呈螺旋結(jié)構(gòu)的分子鏈柔彈性更大；分子量一般要求在106以上。

2.2.2 減阻劑的特性規(guī)格和使用要求

減阻劑為高分子聚合物，分子結(jié)構(gòu)呈長(zhǎng)鏈狀。分子量較高，一般要大于等于5×104，105以上最好；與油品有良好的相溶性。

應(yīng)用于輸油管道中減阻劑要具有如下特點(diǎn)：減阻效率高，添加量小，綜合成本較低。減阻劑具有良好的抗剪切能力和穩(wěn)定性，不會(huì)再儲(chǔ)運(yùn)和使用過程中發(fā)生明顯降解；對(duì)油品加工和油品質(zhì)量沒有負(fù)面作用。

2.3 減阻劑的應(yīng)用和減阻增輸效果

2.3.1 輸油管道中減阻劑的適用情況

在現(xiàn)階段，減阻劑主要作為一種臨時(shí)的、應(yīng)急性的或特殊用途的處理手段而應(yīng)用于以下情況：（1）輸油工作的季節(jié)性波動(dòng)；（2）暫時(shí)性的輸油高峰期；（3）因市場(chǎng)需求而臨時(shí)增加的輸送量（常見于國(guó)外情況）；（4）因短時(shí)間無(wú)法實(shí)現(xiàn)或不計(jì)劃實(shí)施的管道擴(kuò)建而導(dǎo)致的超限輸送；（5）順序輸送多種油品時(shí)，為提高全管道輸送效率，對(duì)某種油品實(shí)施減阻輸送；（6）對(duì)管道瓶頸部位予以減阻或增輸處理；（7）在沙漠、沼澤、高寒等地區(qū)，由于地質(zhì)條件不適合管道施工，為減少泵站建設(shè)而采用減阻處理。有時(shí)海底管道為對(duì)比復(fù)線方案，也采用減阻措施；（8）軍事領(lǐng)域中，油品的快速裝填與運(yùn)輸；（9）其它可能采用減阻技術(shù)的情況。

2.3.2 減阻劑的使用條件

（1）要保障對(duì)輸送油品的減阻作用，減阻劑必須連續(xù)使用；（2）要防止管道咀處油泵、管件、孔板等對(duì)減阻劑的剪切作用；（3）要注意不同管徑大小的管道對(duì)減阻劑使用效果的影響。部分減阻劑的使用效果受管徑大小影響明顯。在小管徑上得到的試驗(yàn)結(jié)果，在大管徑上不一定適用，甚至管徑大到一定程度時(shí)，減阻效果接近于零。

2.3.3 使用減阻劑的經(jīng)濟(jì)性

使用減阻劑減阻或增輸，無(wú)需對(duì)原輸油管道進(jìn)行改建擴(kuò)建，更換輸油設(shè)備就可以滿足輸送要求，具有操作簡(jiǎn)便，效果明顯，成本低廉，經(jīng)濟(jì)效益好的優(yōu)點(diǎn)。

3 減阻劑在國(guó)內(nèi)外輸油管道中的應(yīng)用實(shí)例

國(guó)外方面，美國(guó)橫貫阿拉斯加的原油管道，通過使用減阻劑，實(shí)際建設(shè)的泵站數(shù)量比原設(shè)計(jì)方案減少六分之一，日輸油量增加71.4%。英國(guó)北海油田某管道，通過在輸油高峰時(shí)使用減阻劑，將輸油管徑降低14.22%，大幅降低了建設(shè)成本。美國(guó)西南部一條200mm口徑的成品油管道通過使用減阻劑，成功解決了夏季汽油輸量增大時(shí)1lkm管道阻塞問題，使用減阻劑后，管道摩擦阻力下降40%，輸量增大28%。

國(guó)內(nèi)方面，某美國(guó)公司生產(chǎn)的減阻劑先后在鐵大線、東黃線、濮臨線上進(jìn)行試驗(yàn)并取得了成功。另外，鐵大線在現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)成功的基礎(chǔ)上，在沈陽(yáng)、熊岳和復(fù)縣3個(gè)站段使用減阻劑，累計(jì)投放時(shí)長(zhǎng)79天，添加量97m3。全線增輸原油17多萬(wàn)噸，極大地緩解了鐵大線外輸壓力，為支持國(guó)家經(jīng)濟(jì)建設(shè)作出了重大貢獻(xiàn)。

4 在輸油管道上應(yīng)用減阻劑的意義

經(jīng)過長(zhǎng)年的研究積累，減阻劑技術(shù)基本成熟，目前已經(jīng)大量投放到市場(chǎng)?，F(xiàn)階段的減阻劑具有以下特點(diǎn)：使用量少，減阻效果好；本身抗剪切能力強(qiáng)，可有效防止儲(chǔ)運(yùn)和使用過程中發(fā)生降解；與油品接觸不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，對(duì)油品加工和油品質(zhì)量無(wú)負(fù)面影響；使用方便，設(shè)備簡(jiǎn)單；國(guó)內(nèi)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)；應(yīng)用范圍廣，無(wú)論是在新設(shè)計(jì)管線還是已有管道中使用減阻劑，均能發(fā)揮良好的減阻增輸效果，產(chǎn)生較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

在輸油管道上應(yīng)用減阻劑主要有以下幾方面的積極意義：（1）大幅降低管道建設(shè)投資。管道的年輸量是設(shè)計(jì)新管線的一個(gè)重要參考依據(jù)，但由于影響因素復(fù)雜多變，年輸量無(wú)法精確預(yù)計(jì)。比如油田儲(chǔ)量測(cè)算結(jié)果的準(zhǔn)確程度、市場(chǎng)變化導(dǎo)致管道輸油量和油品種類發(fā)生改變等因素都會(huì)造成管道年輸量在較大范圍內(nèi)發(fā)生波動(dòng)。針對(duì)這種情況，可以按照相對(duì)經(jīng)濟(jì)的條件進(jìn)行設(shè)計(jì)，然后使用減阻劑來(lái)解決實(shí)際應(yīng)用中超出設(shè)計(jì)范圍的情況。這樣一來(lái)，可以有效減小管道設(shè)計(jì)管徑、調(diào)低泵站建設(shè)規(guī)模從而實(shí)現(xiàn)大幅降低管線建設(shè)投資的目的。（2）在維持現(xiàn)有管道設(shè)備條件的情況下，使用減阻劑提高輸送效率。尤其是在瓶頸部位，使用減阻劑的效果非常明顯，可以提高全管道的輸送能力，達(dá)到多輸快輸?shù)囊?。?）使用減阻劑可以減少長(zhǎng)距離輸送對(duì)泵站的需求，不僅可以降低輸送能耗和操作成本，而且可以在不停輸狀態(tài)下對(duì)泵機(jī)組或泵站進(jìn)行檢修維護(hù)、更新改造，使得維修改造成本也有所下降。此外，使用減阻劑可以減少惡劣環(huán)境下的泵站建設(shè)數(shù)量，減少工作人員。（4）使用減阻劑可以在不影響輸送效率的前提下降低管道工作壓力，從而提高管道運(yùn)營(yíng)的安全可靠性。我國(guó)東部輸油管網(wǎng)由于多年運(yùn)行，管道內(nèi)外腐蝕嚴(yán)重，管道耐壓能力大幅下降，給運(yùn)營(yíng)安全造成了重大威脅。通過使用減阻劑，輸送管道壓力大幅減低，為系統(tǒng)運(yùn)行安全提供了重要保障。

減阻劑作為高效短期應(yīng)急措施在油品管道運(yùn)輸領(lǐng)域獲得廣泛應(yīng)用。對(duì)于有長(zhǎng)期增輸需要的管道來(lái)說(shuō)，使用減阻劑用量太大，經(jīng)濟(jì)成本很高，同時(shí)由于增設(shè)減阻劑注入設(shè)備，使得系統(tǒng)更加復(fù)雜，日常管理和維護(hù)成本增加。所以是否使用減阻劑要根據(jù)具體情況研究決定，不能盲目決策。從長(zhǎng)遠(yuǎn)角度上看，在輸油管道上應(yīng)用減阻劑是大勢(shì)所趨，加大對(duì)減阻劑應(yīng)用的研究探索，是我國(guó)管道工業(yè)發(fā)展的必然選擇。

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