EP減阻劑在輸油管道中的應(yīng)用

范恩慶，楊樹人，司勝喜

（1. 東北石油大學(xué)， 黑龍江 大慶 163318；　2. 大慶油田有限責(zé)任公司 海拉爾石油勘探開發(fā)指揮部，內(nèi)蒙古 海拉爾 021000）

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EP減阻劑在輸油管道中的應(yīng)用

范恩慶1，楊樹人1，司勝喜2

（1. 東北石油大學(xué)， 黑龍江 大慶 163318；2. 大慶油田有限責(zé)任公司 海拉爾石油勘探開發(fā)指揮部，內(nèi)蒙古 海拉爾 021000）

為了有效解決中俄原油管道投產(chǎn)以來滿負(fù)荷運行問題，滿足輸量與壓力的運行要求，進行了添加EP系列減阻劑現(xiàn)場試驗，本次試驗對漠河至加格達奇這段管道進行實驗研究，試驗結(jié)果表明：在 10×10-6加劑濃度下，漠大線輸量可以由2 100 m3/h增加到2 400 m3/h，增輸率可以達到14.29%，減阻率可以達到21%。添加EP系列減阻劑可以解決漠大線運行瓶頸問題。

減阻劑；原油管道；現(xiàn)場試驗；減阻增輸

漠大線是一條輸送俄油的長輸原油管線，2011年投產(chǎn)至今保持著滿負(fù)荷運行，首站出站壓力接近管道設(shè)計壓力，根據(jù)中俄雙方簽訂的合同要求，對俄方來油必須接收并輸送至大慶末站，一旦管線出現(xiàn)意外停輸并且時間較長，管線再啟動后要在規(guī)定時間內(nèi)把未完成的的輸油任務(wù)完成，否則將面臨一定的經(jīng)濟損失。為此，管道公司開展了漠大線減阻劑現(xiàn)場試驗。

1　漠大線概況

漠大線（即漠河首站——塔河清管站——加格達奇泵站——訥河清管站——大慶末站）管道全長926.5 km，管徑φ813 mm， 設(shè)計壓力 8.0 MPa，局部管段設(shè)計壓力8.5～10.5 MPa，管材 L450［1］。中俄原油管道輸送原油主要物性參數(shù)見表1。

2　減阻劑的減阻機理［1-3］

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［2］，流體呈紊流流動狀態(tài)，造成流體輸量降低及能耗增加。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)）油分子的運動狀態(tài)，使其向同一方向運動，擴大已有層流區(qū)，干擾薄層間的液體分子從緩沖區(qū)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?shù)哪康模?］。

表1　原油的主要物性參數(shù)表Table 1 The main physical parameters of oil

3　現(xiàn)場試驗步驟及結(jié)果分析

3.1試驗步驟

（1）確定加劑位置。由于減阻劑是一種具有黏彈性的高分子聚合物，遇到彎頭、閥門等節(jié)流裝置以及泵，會改變減阻劑結(jié)構(gòu)，以致減阻劑失效，因此，添加減阻劑的位置選在漠河首站及加格達奇出站后的直管道上。

（2）空白數(shù)據(jù)表的采集。按照正常設(shè)計運行泵組合，在加劑前采集漠河、加格達奇的進出站壓力、進出站溫度、管線流量等數(shù)據(jù)。

（3）漠大線至加格達奇管段進行添加10×10-6濃度減阻劑。進行一個星期的試驗研究，第一天開始注入減阻劑，是管道運行至第三天，即流量穩(wěn)定后記錄各站進出站壓力的變化。計算減阻率。第四天開始控制加格達奇壓力穩(wěn)定在（6.08±0.02）MPa，繼續(xù)注入減阻劑，第六天記錄注入減阻劑后流量的變化。

3.2試驗結(jié)果分析

3.2.1增輸效果分析

根據(jù)增輸率計算公式可知：

式中：TI—增輸率；

Q0—管線設(shè)計流量，m3/h；

QDR—采取措施后的管線流量，m3/h。

表2為漠河站至加格達奇管段10×10-6加劑濃度增輸計算結(jié)果，保持壓力不變，增輸率可以達到14.29%。

表2　增輸計算結(jié)果Table 2 Increasing output results

3.2.2減阻效果分析

根據(jù)減阻率計算公式可知：

式中：R—減阻率；

ΔP0—不加劑時的摩阻壓降， MPa；

ΔPR—加劑后的摩阻壓降， MPa。

表3為漠河站至加格達奇管段10ppm加劑濃度減阻計算結(jié)果，保持流量不變，減阻率可以達到14.29%

表3　減阻計算結(jié)果Table 3 Drag results

加入減阻劑后可以降低出站壓力并達到增輸?shù)哪康摹?/p>

3.3經(jīng)濟性對比分析

由于增加泵站實現(xiàn)增輸、降壓效果的投資成本與運營成本遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于添加減阻劑與更換設(shè)備的成本，為此，這里僅對選用減阻劑運行與更換葉輪、換電機的經(jīng)濟性進行對比。

（1）選用減阻劑運行（國產(chǎn)EP系列）

漠河站10×10-6（2 300 m3/h）+加格達奇站5 ×10-6（2 300 m3/h））×24 h×350 d（每年）×56 000 元/t（減阻劑單價）=1 622.88萬元/a；

（2）更換葉輪、換電機。

目前漠河站需更換輸油泵機組4臺，加格達奇輸油站需更換輸油泵機組3臺，共計7臺。

直接投入為：

60萬美元（更換電機）×6.8（匯率）×7（設(shè)備臺數(shù)）+20萬美元（更換葉輪）×6.8（匯率）×7（設(shè)備臺數(shù)）=3 808萬元

增加耗電：

2 500 kW（更換后電機功率）-2310 kW（原電機功率））×5（設(shè)備運行臺數(shù)）×350 d（每年）× 24 h×1.4元/（kW·h）（電價）=1 117.2萬元。

添加減阻劑增輸較更換電機、葉輪增輸節(jié)約建設(shè)成本3 808萬元；添加減阻劑每年運行成本1 622萬元，更換電機后每年電費增加 1 117萬元，在2017年年底漠大二線建設(shè)投產(chǎn)后運行成本多消耗2 525萬元，總計節(jié)約1 283萬元。

4　結(jié)束語

一是利用長時間大量現(xiàn)場試驗數(shù)據(jù)的積累結(jié)合科學(xué)的分析方法，確定了漠河站采用10×10-6添加劑量的合理添加濃度，突破了現(xiàn)有設(shè)備的輸送瓶頸，實現(xiàn)增加輸量的目的；

二是在滿足輸量要求的情況下合理優(yōu)化運行方式，由設(shè)計8.86 MPa降至為大輸量下的7.74 MPa，降低了1.12 MPa，漠河站出站壓力降低了12.6%，有效的降低了運行壓力。有效的控制了運行風(fēng)險，避免了由于管道超壓運行對周圍林區(qū)、河流等自然生態(tài)環(huán)境造成的威脅。

［1］ 李浩宇，薛延軍. EP系列減阻劑在原油管道中的應(yīng)用［J］. 天然氣與石油，2013（06）：23-25+7.

［2］ 喻西崇，趙金洲，胡永全，紀(jì)祿軍，馮叔初. 油氣水多相管流中降阻劑機理研究［J］. 天然氣與石油，2001（04）：7-9+1.

［3］ 李國平，楊睿，汪昆華. 國內(nèi)外減阻劑研制及生產(chǎn)新進展［J］. 油氣儲運，2000（01）：3-7+61-3.

Application of EP DRA in Oil Pipelines

FAN En-qing1，YANG Shu-ren1，SI Sheng-xi2
（1. Northeast Petroleum University, Heilongjiang Daqing 163318，China ;2. Daqing Oilfield Company Limited Hailar Petroleum Exploration and Development Headquarters , Inner Mong Hailar 021000, China）

In order to effectively address the full load operation since the China-Russia oil pipeline put into production, to meet the operational requirements of transmission capacity and pressure, adding EP series DRA field tests were carried out in this pipeline of Mohe to Jiagedaqi.The results showed that: when additive concentration is 10 ppm, Neda line transmission capacity can be increased from 2 100 m3/ h to 2 400 m3/ h, increasing transmission rate is 14.29%, the drag reduction rate can reach 21%. Adding EP series DRA can solve Neda line running bottlenecks.

DRA; crude oil pipeline; field test; drag reduction increasing output

E-mail：1245776641@qq.com。

TE 832

A

1671-0460（2016）05-1016-03

2016-01-19

范恩慶（1991-），男，黑龍江省大慶市人，東北石油大學(xué)油氣儲運工程在讀碩士，研究方向：復(fù)雜流體與數(shù)值模擬。