阿獨(dú)原油管道添加康菲減阻劑現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)研究

孫云峰，殷炳綱，王中良

于 濤，丁俊剛，魏 亮 （中石油北京油氣調(diào)控中心，北京100007）

隨著哈中管道來(lái)油量的增加以及獨(dú)山子石化原油加工能力的提高，雖然阿獨(dú)線已接近滿負(fù)荷運(yùn)行，但仍不能滿足要求，因此，在不增加其他設(shè)備和動(dòng)力的前提下，應(yīng)用減阻劑是唯一經(jīng)濟(jì)可行的方法。下面，筆者通過(guò)進(jìn)行不同管輸條件和一定加劑濃度下的減阻劑試驗(yàn)，驗(yàn)證了康菲減阻劑對(duì)阿獨(dú)原油管道輸油瓶頸問(wèn)題的有效性，分析了管道輸量與加劑濃度對(duì)減阻劑增輸效果的影響，為阿獨(dú)原油管道增輸提供可靠的依據(jù)和技術(shù)支持。

1 管道概況

阿獨(dú)原油管道于2006年7月25日投產(chǎn)，始于博樂(lè)市阿拉山口區(qū)，終止于獨(dú)山子石化區(qū)，全長(zhǎng)246km，管徑813mm，設(shè)計(jì)壓力6.3MPa，設(shè)計(jì)輸量1000×104t／a。全線設(shè)阿拉山口首站、托托中間站（加熱站）、獨(dú)山子末站3座站場(chǎng)。

圖1 阿獨(dú)原油管道流程示意圖

阿獨(dú)管道接收哈中管道阿拉山口計(jì)量站來(lái)油，經(jīng)首站加壓后輸往獨(dú)山子末站，經(jīng)獨(dú)山子末站3套計(jì)量裝置計(jì)量交接后輸往獨(dú)山子石化分公司儲(chǔ)罐。目前輸送庫(kù)姆科爾油、俄油、阿克糾賓油混合油，原油凝點(diǎn)在-19～-2℃之間，管道沿線地溫一般在原油凝點(diǎn)以上，因此輸送方式主要是常溫輸送，緊急情況下啟托托加熱爐。阿獨(dú)原油管道流程示意圖見(jiàn)圖1，阿拉山口首站泵參數(shù)見(jiàn)表1。

表1 阿拉山口首站泵參數(shù)表

2 減阻率與增輸率的計(jì)算

2.1 減阻率的計(jì)算

1）實(shí)際減阻率 實(shí)際減阻率計(jì)算公式如下：式中，ΔPuntreated為未加劑時(shí)的壓降，MPa；ΔPtreated加劑時(shí)的壓降，MPa。

2）修正的減阻率 在計(jì)算減阻率時(shí)，加劑和未加劑時(shí)管道的壓降必須是同一流量下的。如果流量不同，加劑時(shí)的壓降必須用以下公式換算為基礎(chǔ)流量下的壓降，得到換算后的壓降：

式中，ΔPcorrected為換算后的壓降，MPa；Qbase為不加減阻劑時(shí)的流量，m3／h；Qtreated為加減阻劑時(shí)的流量，m3／h；n為流動(dòng)修正系數(shù) （雷諾數(shù)大于30000時(shí)，一般為1.8）。

修正的減阻率計(jì)算公式為：

2.2 增輸率的計(jì)算

1）實(shí)際增輸率 實(shí)際增輸率計(jì)算公司如下：

2）修正的增輸率 因?yàn)榧尤霚p阻劑后，流量增大，出站壓力降低，因此上式不能直接使用，而需通過(guò)減阻率與增輸率之間的關(guān)系式求得：

3 試驗(yàn)過(guò)程

減阻劑注入設(shè)備和注入點(diǎn)位于阿拉山口泵站，現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)開(kāi)始前4h讀取并記錄基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)期間間隔1h記錄管線流速、出站壓力、進(jìn)站壓力、溫度以及其他參數(shù)，當(dāng)管線流速增加時(shí)，減阻劑注入速度通過(guò)撬裝注入設(shè)備人工進(jìn)行調(diào)整。試驗(yàn)分3個(gè)階段進(jìn)行。

3.1 第1階段

托托中間站為全越站，避免過(guò)爐剪切，阿拉山口首站啟泵模式為 “1臺(tái)給油泵＋3＃泵＋2臺(tái)大泵”，首站添加減阻劑，濃度保持10mg／L，減阻劑滿管后獲得對(duì)應(yīng)工況下各站壓力及流量參數(shù)，然后首站切為 “1臺(tái)給油泵＋3臺(tái)大泵”運(yùn)行，最后切為 “1臺(tái)給油泵＋2臺(tái)大泵”運(yùn)行，分別記錄對(duì)應(yīng)工況下壓力和流量參數(shù)。根據(jù)基礎(chǔ)參數(shù)結(jié)合減阻率和增輸率計(jì)算公式，計(jì)算出2種配泵工況下管道的增輸率和減阻率，分析相同減阻劑濃度下輸油量對(duì)減阻率和增輸率的影響。

3.2 第2階段

首站切回 “1臺(tái)給油泵＋3＃泵＋2臺(tái)大泵”的運(yùn)行模式，改變減阻劑添加濃度，分別為5，10，15和20mg／L，分析相同輸量下減阻劑濃度對(duì)減阻率和增輸率的影響。

3.3 第3階段

托托站倒為過(guò)爐流程，重新進(jìn)行減阻劑添加試驗(yàn)，從開(kāi)始添加減阻劑到減阻劑油頭到達(dá)獨(dú)山子，分析減阻率的變化過(guò)程，之后再將托托站倒為全越站，分析減阻率的變化過(guò)程，通過(guò)對(duì)比觀察過(guò)爐剪切對(duì)減阻劑效果的影響。

4 試驗(yàn)結(jié)果與分析

4.1 輸量對(duì)減阻劑效果的影響

1）工況1 阿拉山口首站配泵為 “1臺(tái)給油泵＋3＃主泵＋2臺(tái)大泵”，出站調(diào)節(jié)閥保持全開(kāi)狀態(tài)，獨(dú)山子末站進(jìn)站壓力保持在0.47MPa，加劑濃度保持10mg／L，減阻劑到達(dá)獨(dú)山子末站后，流量達(dá)到1760m3／h，經(jīng)計(jì)算，全線減阻率為22.5%，增輸率為13%。

2）工況2 阿拉山口首站切為 “1臺(tái)給油泵＋3臺(tái)大泵”運(yùn)行，流量達(dá)到1950m3／h，經(jīng)計(jì)算，全線減阻率為26%，增輸率為18%。

3）工況3 阿拉山口首站切為 “1臺(tái)給油泵＋2臺(tái)大泵”運(yùn)行，流量達(dá)到1470m3／h，經(jīng)計(jì)算，全線減阻率為17%，增輸率為10%。

第1階段試驗(yàn)期間各站流量變化曲線見(jiàn)圖2，各站壓力變化曲線見(jiàn)圖3，各段減阻率變化曲線見(jiàn)圖4。由圖2可以看出，從首站開(kāi)始注入減阻劑到減阻劑滿管的過(guò)程中，全線輸量逐漸增大，待減阻劑滿管后，流量趨于穩(wěn)定；由圖3可以看出，隨著減阻劑的注入，首站出站壓力逐漸下降，末站進(jìn)站壓力略微上升，因而全線摩阻損耗減小；由圖4可以看出，在相同的加劑濃度下，隨著基礎(chǔ)流量的增大，減阻率也將增大，減阻劑的效果將因管輸流量的增大而得到改善。

圖2 第1階段試驗(yàn)各站流量隨時(shí)間變化趨勢(shì)

4.2 加劑濃度對(duì)減阻劑效果的影響

阿拉山口首站配泵為 “1臺(tái)給油泵＋3＃主泵＋2臺(tái)大泵”，出站調(diào)節(jié)閥保持全開(kāi)狀態(tài)，獨(dú)山子末站進(jìn)站壓力保持在0.47MPa，加劑濃度分別為5、10、15、20mg／L，各濃度減阻劑對(duì)應(yīng)的減阻增輸效果見(jiàn)表2。

圖3 第1階段試驗(yàn)各站壓力隨時(shí)間變化趨勢(shì)

圖4 第1階段試驗(yàn)減阻率隨時(shí)間變化趨勢(shì)

對(duì)表2的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析可知，隨著減阻劑濃度的增加，減阻劑的減阻增輸效果將越來(lái)越好，但減阻率和增輸率的增加幅度將越來(lái)越小?？梢灶A(yù)測(cè)，減阻劑濃度高于一定程度后，隨著減阻劑費(fèi)用的大幅增加，減阻劑效果改善卻不再明顯，不符合經(jīng)濟(jì)效益。

表2 各濃度減阻劑對(duì)應(yīng)的減阻增輸效果

4.3 過(guò)爐剪切對(duì)減阻劑效果的影響

為了準(zhǔn)確分析過(guò)爐剪切對(duì)減阻劑效果的影響，必須在第1階段現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)完成后，將整個(gè)管線中的減阻劑驅(qū)替干凈，然后托托站倒為過(guò)爐流程，重新在山口添加減阻劑，加劑濃度為10mg／L，第3階段試驗(yàn)減阻率隨時(shí)間的變化趨勢(shì)如圖5所示。

圖5 第3階段試驗(yàn)減阻率隨時(shí)間的變化趨勢(shì)

從圖5可以看出，從開(kāi)始在阿拉山口首站添加減阻劑到減阻劑油頭到達(dá)托托站，阿拉山口-獨(dú)山子段的減阻率一直在上升，托托-獨(dú)山子段由于沒(méi)有減阻劑因而減阻率基本為0；當(dāng)減阻劑油頭到達(dá)托托加熱站后，阿拉山口-獨(dú)山子段的減阻率逐漸停止增加，托托-獨(dú)山子段的減阻率仍然基本為0（說(shuō)明托托-獨(dú)山子段的減阻劑沒(méi)有效果）；待將托托站倒為全越站流程之后，阿拉山口-獨(dú)山子段減阻率開(kāi)始增加，最終接近第1階段試驗(yàn)結(jié)果 （減阻率30%左右），而且托托-獨(dú)山子段的減阻率也開(kāi)始顯著上升，說(shuō)明托托-獨(dú)山子段的減阻劑開(kāi)始發(fā)揮效果。由此可以得出結(jié)論，減阻劑經(jīng)過(guò)加熱爐剪切后，將基本失去減阻效果，越過(guò)加熱爐避免剪切之后，減阻劑效果才能逐漸恢復(fù)。

5 結(jié) 論

（1）由減阻劑現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)可以看出，隨著減阻劑的注入，首站出站壓力逐漸下降，全線摩阻損耗減小，添加減阻劑對(duì)于阿獨(dú)原油管道提高輸量、解決外輸瓶頸，減少風(fēng)險(xiǎn)，節(jié)約投資成本有著重要的意義。

（2）在相同的加劑濃度下，隨著基礎(chǔ)流量的增大，減阻率也將增大，減阻劑的效果將因管輸流量的增大而得到改善。

（3）隨著減阻劑濃度的增加，減阻劑的減阻增輸效果將越來(lái)越好，但減阻率和增輸率的增加幅度將越來(lái)越小。

（4）減阻劑經(jīng)過(guò)加熱爐剪切后，將大大降低減阻效果，原油管道在加注減阻劑運(yùn)行時(shí)，一定要避免減阻劑遭受剪切。

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