魏亞軍，黃 晨，連宇博，韓創(chuàng)輝，蔣 偉

（西安長慶化工集團(tuán)有限公司，陜西西安 710018）

近年來，隨著長慶油田X 區(qū)塊的原油產(chǎn)量逐年提高及輸油管道系統(tǒng)特性發(fā)生變化，導(dǎo)致輸油管道承擔(dān)的輸油任務(wù)及運(yùn)行壓力不斷增加，同時(shí)增加了管道運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)。在油田公司狠抓輸油管道安全運(yùn)行和大力實(shí)施降本增效的形勢下，由于投加減阻劑不需要增加大型設(shè)備和動(dòng)力，具有較好的經(jīng)濟(jì)性，因此減阻劑在原油管道輸送過程中被廣泛應(yīng)用。為了確保輸油管線運(yùn)行安全及原油外輸平穩(wěn)，在投加減阻劑之前，必須對減阻劑進(jìn)行試驗(yàn)，在試驗(yàn)成功后才能應(yīng)用。通過采用階段性加注方式在X 區(qū)塊A 聯(lián)合站與B 聯(lián)合站之間的輸油管道進(jìn)行減阻劑試驗(yàn)，得到了減阻劑注入濃度、注入時(shí)間與管線壓力及排量之間的關(guān)系，為X 區(qū)塊生產(chǎn)現(xiàn)場確定經(jīng)濟(jì)合理的減阻劑注入方案提供了可靠的理論依據(jù)和技術(shù)支持。

1 原油集輸用減阻劑的減阻機(jī)理

流體在管道中流動(dòng)沿徑向分為三部分[1]。管道的中心為湍流核心，管道中的絕大部分流體，其液體質(zhì)點(diǎn)做雜亂無章的運(yùn)動(dòng)，在向前運(yùn)動(dòng)中還不停地相互碰撞。在管壁附近的是層流的最底層，液體質(zhì)點(diǎn)分層向前運(yùn)動(dòng)，可以把湍流漩渦和層流底層部分作為流體流動(dòng)的緩沖區(qū)，它是流體從湍流到層流的過渡狀態(tài)。過渡區(qū)是層流到湍流最先變化的區(qū)域，層流下層靠近過渡區(qū)的那部分區(qū)域成為“薄間層”。過渡區(qū)偶爾會混進(jìn)來薄間層中的液體分子，然后伴隨著振動(dòng)形成渦流，與此同時(shí)流體流動(dòng)速度變快，不斷向湍流中心移動(dòng)，最后進(jìn)入湍流中心區(qū)域。“薄間層”的流體分子從過渡區(qū)進(jìn)入湍流中心區(qū)域，而且瞬間會消耗巨大的能量。

聚α 烯烴型原油集輸用減阻劑是油溶性聚合物，它在原油中以蜷曲的狀態(tài)存在，這種狀態(tài)存在的聚合物分子是具有彈性的。由于減阻劑的存在，湍流中心區(qū)域的原油中各級渦流把能量傳遞給減阻劑分子，使其發(fā)生彈性變形，將能量儲存起來。這些能量可在減阻劑應(yīng)力松弛時(shí)釋放出來，還給相應(yīng)的旋渦，維持原油的湍流狀態(tài)，從而減少外界為保持這一狀態(tài)所必須提供的能量，達(dá)到減阻的目的。因此只有當(dāng)原油處于湍流狀態(tài)時(shí)，減阻劑才起減阻作用。

2 管輸原油及工況

2.1 管輸原油基本性質(zhì)

管輸原油為脫水處理后的凈化油，其基本性質(zhì)（見表1）。

表1 管輸原油基本性質(zhì)

2.2 輸油管線基本情況

減阻劑試驗(yàn)管線為A 聯(lián)合站與B 聯(lián)合站之間的輸油管線，管線總長度為35.6 km，內(nèi)徑150 mm，輸油量80～90 m3/h，原油從A 聯(lián)合站到B 聯(lián)合站用時(shí)7～8 h，設(shè)計(jì)壓力6.0 MPa。

2.3 減阻劑注入工藝

由于外輸泵葉輪對聚α 烯烴型原油集輸用減阻劑的剪切會導(dǎo)致減阻劑分子鏈斷裂，最終導(dǎo)致減阻劑作用效果降低[2]，因此將減阻劑加注裝置安裝在A 聯(lián)合站外輸泵之后。減阻劑通過泵從噸包裝桶中注入加藥罐，加藥罐安裝有攪拌裝置和液位計(jì)，然后由柱塞計(jì)量泵注入輸油管線中。輸油管線減阻劑注入量通過加藥泵開度控制，通過減阻劑液位下降高度來計(jì)算加藥量和加藥濃度。

3 試驗(yàn)過程及結(jié)果分析

3.1 現(xiàn)場試驗(yàn)步驟

（1）確認(rèn)輸油管線無滲漏、加藥泵等設(shè)備能正常工作后，開始將減阻劑注入管線中進(jìn)行試驗(yàn)。

（2）根據(jù)現(xiàn)場要求，采用階段性加藥方式加注聚α烯烴型原油集輸減阻劑。減阻劑初始注入濃度35 mg/L，當(dāng)管線壓降低于3.4 MPa 時(shí)，停止加注減阻劑。當(dāng)管線壓降高于4.4 MPa 時(shí)開啟減阻劑加藥泵加注減阻劑。每小時(shí)記錄一次A 站的出站壓力、出站流量及B 站的進(jìn)站壓力、進(jìn)站流量，并記錄減阻劑液位高度。如果試驗(yàn)期間管線壓力無下降趨勢，根據(jù)現(xiàn)場情況可臨時(shí)提高減阻劑加注濃度。

（3）減阻劑以初始注入濃度35 mg/L 注入后，如果A 聯(lián)合站出站壓力能夠降低至3.4 MPa 以下時(shí)，第二次注入時(shí)濃度降低為30 mg/L。

（4）在試驗(yàn)期間，保持過程中外輸泵的頻率、原油溫度等穩(wěn)定不變，盡可能避免原油排量波動(dòng)較大。如果A 聯(lián)合站出站壓力升高至5.0 MPa 時(shí)，立即停止試驗(yàn)，保證原油外輸安全。

3.2 現(xiàn)場結(jié)果及分析

試驗(yàn)過程中相關(guān)數(shù)據(jù)（見表2），原油排量及管線壓降隨時(shí)間變化（見圖1）。

由表2 及圖1 分析可得，在原油排量保持在82～87 m3/h，當(dāng)聚α 烯烴型原油集輸減阻劑以30～35 mg/L的濃度注入管線6 h 后，管線壓降可以從4.4 MPa 左右降低至3.3 MPa 左右，減阻率為25%左右。

表2 減阻劑試驗(yàn)結(jié)果數(shù)據(jù)匯總

圖1 原油排量及管線壓降隨時(shí)間變化圖

停注減阻劑后，2 h 內(nèi)管線壓降能夠保持基本不變，8 h 內(nèi)管線壓降從3.3 MPa 左右升高至4.4 MPa 左右，減阻劑降壓效果迅速且良好。24 h 內(nèi)加注減阻劑為12 h 左右，平均加注濃度約為19 mg/L，達(dá)到現(xiàn)場使用方要求。

4 結(jié)論

（1）減阻劑以30～35 mg/L 的濃度注入管線6 h后，管線壓降可以從4.4 MPa 左右降低至3.3 MPa 左右，8 h 后管線壓降又升高至4.4 MPa 左右。

（2）24 h 內(nèi)減阻劑加注12 h 左右，平均加注濃度約為19 mg/L，可以將管線壓降控制在3.3～4.4 MPa，該減阻劑具有良好的減阻效果。

（3）停注聚α 烯烴型原油集輸用減阻劑后，管線壓降不會迅速增高，2 h 左右內(nèi)能夠保持基本不變。

（4）聚α 烯烴型原油集輸用減阻劑為白色乳狀液體，長時(shí)間靜置后底部可能會變黏稠，因此需要對其進(jìn)行攪拌，但攪拌時(shí)間不宜過長，防止因攪拌造成的剪切最終降低減阻效果。