減阻劑技術介紹及其在成品油管道上的應用

何博

摘要：隨著人類對石油產品需求的迅猛增加，輸油管道成為石油企業爭相搶奪的新型資源，如何在原有輸油管道上提高輸送量，也成為石油行業的重點研究方向。本文通過對減阻劑在華南公司的應作了簡單分析研究，以期了解減阻劑在實際使用中的真實效果。

第一章技術介紹及優勢

1.1 技術原理及優勢

管道集輸減阻技術的優點有：一是可增加管輸流量。在不增加而外設施的情況下，可以提高管輸流量，并可減輕輸送過程中在特定區域出現的“瓶頸”效應。二是可減少資金投入。在維持輸送流量不變的情況下，可以減少所需泵的數量。三是在不減少輸送流量的前提下，可降低管道操作壓力，提高管道運營的安全性。四是可減少能源消耗和操作成本。在高能耗或在高費用期間，使用減阻劑可以調節電能的消耗，明顯降低泵站的運營費用，同時也可應對季節性或臨時性輸送產量變化的需求。

1.2 Baker Petrolite 管道集輸減阻技術

FLO XL和FLO MX系列減阻劑

該系列是一種分散在郵寄不溶溶劑中的超高分子共聚物。該聚合物的誕生是科技上的一項突破，它能充分、迅速地溶解在原油中，不會在管壁上形成內涂層，也不會對所輸送的原油品質產生不利的影響。該減阻劑在正常的管線流動中不會降解，但通過泵及具有高剪切區域時，其減阻的效果會大大降低，也就是說該減阻劑必須添加到輸油泵后的出站管線上。目前漿型減阻劑同樣適用于成品油。（注：華南公司在茂名站和高明站使用的正是FLO MX系列漿型減阻劑。）

貝克休斯減阻劑的注入系統

貝克休斯公司注入系統為組合泵送撬式結構，具有自動型和手動型等多種規范，采用獨特的泵及控制技術，如Maxi FLOW流體終端，特別設計FLOW注入系統，該系統易于操作和維護。

第二章中石化華南分公司減阻劑的使用情況及效果

華南分公司前后共使用過中石油EP系列減阻劑、康菲（即CSPI）的減阻劑和貝克休斯公司的FLO-MXC型減阻劑。以下重點對高明站減阻劑的使用情況及效果作一個簡要的介紹。

2.1試驗方案及過程

FLO-MXC型減阻劑在高明站進行了加注試驗，加注量為15ppm。具體試驗過程如下：

1、測試一

工況要求：高明向南海站單獨輸送0#柴油。

加注過程：穩定高明站出站流量160m3/h不變，高明站以2.4L/h加注減阻劑，直至高明-南海充滿后4小時后轉入試驗二。

2、測試二

工況要求：當測試一完成后高明同時向南海、花都輸送0#柴油，高明出站流量240m3/h。

加注過程：花都開始下載后將高明站減阻劑注入量調整為3.6L/h，從高明站出站流量達到240m3/h時開始到高明-三水重新充滿后4小時后轉入試驗三。

3、測試三

工況要求：高明向南海、花都同時輸送0#柴油，高明出站240m3/h，花都下載110m3/h，南海下載130m3/h。

加注過程：高明繼續以3.6L/h加注減阻劑，待高明-南海、花都充滿減阻劑4小時后結束試驗。

2.2 試驗過程中的數據記錄及分析

試驗過程中對高明站、三水站、南海站和花都站的進出站壓力、流量、溫度、密度等參數進行了詳細記錄，其中測試一具體數據如表格1。

高明站的出站壓力在整個測試中一直在明顯、穩定的下降，共計下降了4.44MPa；而三水站在減阻劑充滿的過程中，進站壓力變化不大，略有提升，直到減阻劑充滿高明—三水管線后的00時00分，三水站進站壓力開始明顯下降，也就是出站壓力明顯下降，這也說明在減阻劑開始充滿三水—南海管線過程中起到了明顯作用。

測試二、三的測試數據如下表格2：

高明站在保持15ppm濃度下，將出站流量提升至240m3/h后，南海站和花都站同時下載，高明站和三水站的出站壓力同時下降約0.65MPa；由于三水—南海管線已充滿減阻劑，在花都站開始下載后，南海站進站壓力開始下降，下降值約有0.2MPa。

2.3 數據計算方法說明

定義：正如薩爾文定義的那樣，減阻是向流體中添加了微量添加劑從而提高了泵的泵送性能。減阻劑的能效通常是用減阻百分比來表示的。在一定的流量下，減阻百分比按照如下定義：

ΔP0是流體沒有添加減阻劑時的基本摩阻壓降；

ΔPp是添加減阻劑后的摩阻壓降；

減阻百分比可以用來衡量減阻劑的性能，但是不能反映出減阻劑的主要的最終用途。通常管道系統中減小的摩阻壓降轉化為了流量的增加，而不會引起管道系統壓力超出它的安全壓力范圍。減阻百分比和流量增加的關系可以用下面的公式來估算：

這里，%D.R.是公式一中定義的減阻百分比。

磨阻壓降

基礎管線—流量和壓力的降低能夠說明現有管線泵的系統。

基礎管線壓降—磨阻的損失在基礎數據流量中反映。

其中 —壓力；

ρ —密度；g—重力加速度；

h1，h2—管線起始段和末段的高程。

需要的壓降—不使用減阻劑時，磨阻的損失能夠達到期望的流量值:

列賓宗水頭損失計算公式：

式中 —沿程磨阻損失，m；— 系數； m—系數；L— 管線長度，m； d — 管內徑，m； v — 液流運動粘度，Pa·s； Q — 液流體積流量，m3/s

2.4 根據以上公式，計算測試一中高明-南海段的管道減阻率：

（1） 計算出高明—三水段沒加減阻劑時的磨阻壓降：

=高明出站壓力－三水進站壓力+整段管線平均密度×9.8×高明站與三水站的高差（約為0.1m）

=6.84－4.571+836.1×9.8×0.1/100000=2.270MPa

由于管線內的流量是固定160m3/h，所以=2.270 MPa

（2） 算出2.4L/h加注量的減阻劑充滿高明—三水管段后的穩定磨阻壓降：

=2.4－1.748+836.1×9.8×0.1/100000=0.660 MPa

（3） 得出高明—三水段加注減阻劑后的減阻率：

=(2.270－0.660)/2.270×100%=70.9%

（4）同理算出高明—南海段的在160m3/h流量、2.4L/h加注量下的減阻率= 87.9%

2.5 根據以上計算過程計算出測試二、三中高明站-三水站的減阻率：

（1）因測試二、三中無240 m3/h流量下高明-三水未加減阻劑時的數據，故 模擬計算出240 m3/h沒有加注減阻劑時高明-三水的摩阻壓力降：

先算出該段管線的雷諾數：Re=Vd/γ，其中：

V= 240/(3600*лd2/4)=2.12( m/s)

d=0.2 (m) γ=0.000006 (m2/s)所以 Re=70771

根據列賓宗公式可以得出高明—三水的磨阻損失，其中：

Q=0.0667 (m3/s) v=0.000006 (m2/s) d=0.2 (m)

m=0.25L=32000 (m)β=0.0246

將上述值代入公式得：hf =712.149m

所以 壓力降△P0=ρg hf =834.5（三水平均密度）×9.8×712.149=5.824MPa

（2）計算出加入3.6L/h加注量的減阻劑后的摩阻壓力降：

=3.4-1.88+834.5×9.8×0.1/100000=1.527 MPa

（3）得出240 m3/h流量、3.6L/h加注量下高明—三水段加注減阻劑后的減阻率：

= (5.824-1.527)/5.824×100%= 73.9 %

2.6 總結對比15ppm減阻劑加注量下160m3/h流量與240m3/h流量下的減阻率：

（1）160m3/h流量下高明—三水減阻率 %DR1= 70.9%

（2）240m3/h流量下高明—三水減阻率 %DR2= 73.9%

（3）160m3/h流量下高明—經三水—南海 減阻率 %DR3= 87.9%

（4）以上數據說明： 240m3/h流量下高明—三水減阻率較160m3/h流量下略有提高（約3%），但提高并不明顯，經濟效益還有待進一步分析。

總體看來，15ppm減阻劑加注量下，高明—三水段的減阻效果非常明顯，但由于該減阻劑為進口減阻劑，一是需要動用企業大量外匯，其次經濟性也是分析的重要因素，一味提高輸量而不注重經濟性，容易導致成品油輸送的得不償失。但單從提高輸量來說，減阻劑確實起到至關重要的作用，在市場保供情況下可以發揮很大的作用。總之，減阻劑將在輸油工藝中發揮越來越重要的作用。

參考文獻

[1]《減阻技術在我國石油管道上的應用》，《油氣儲運》1990年4月第二期第9卷

[2]《減阻劑在靖惠輸油管道中的試驗及應用》，《石油化工應用》2008年12月第三期第27卷

[3]《油品減阻劑在長輸管道中的性能研究》，《西南石油大學學報》2007年12月第6期第29卷