淺析HG減阻劑在輸油管線的應用效果

摘要：文章介紹了減阻劑的減阻機理，指出在一定范圍內隨著加劑量的增加，減阻劑的減阻增輸效果增加。分析了甬滬寧管線添加HG減阻劑增輸試驗的情況，并結合管輸原油油品變化較頻繁的實際情況，靈活調整加劑量，得到了較好的增輸效果。

關鍵詞：減阻劑；減阻機理；加劑效果；增輸；加劑量

中圖分類號：TE973文獻標識碼：A文章編號：1006-8937（2011）20-0169-03

1減阻劑介紹

1.1減阻劑的使用特點

HG減阻劑是徐州金橋石化管道輸送技術有限公司（隸屬于中石化管道儲運公司）生產的一種液態化學添加劑，它的基本特點是添加量小、減阻效果明顯、在管輸原油和成品油中有良好的溶解性、對下游用戶無不良影響、使用時注入方便、不需要特殊的設備、產品本身無毒副作用等。

HG減阻劑的聚合單體為C5至C18的α-烯烴，具有超高分子量，粘均平均分子量在200萬以上。HG減阻劑外觀為白色的液體，具有可泵性，可溶解于有機溶劑中。減阻劑為純粹的碳氫化合物，對于煉油沒有影響。

1.2減阻劑的減阻機理

減阻作用是一種特殊的湍流現象，減阻效應是減阻影響湍流場的宏觀表現。它是一個純物理作用。減阻劑分子與油品的分子不發生作用，也不影響油品的化學性質，而只與其流動特性密切相關。

減阻劑加入到管道以后，靠本身的粘彈性，分子長鏈順流向自然拉伸，其微元直接影響流體微元的運動。來自流體微元的徑向作用力作用在減阻劑微元上，使其發生扭曲，旋轉變形。減阻劑分子間引力抵抗上述作用力反作用于流體微元，改變了流體微元作用力的大小和方向，使一部分徑向力轉變為順流向的軸向力，從而減少無用功的消耗，宏觀上起到減少摩阻損失的作用。

在層流中，流體受到粘滯力作用，沒有湍流那種渦流耗散，因此加入減阻劑沒有效果。隨著雷諾數增大進入湍流，減阻劑就開始發揮減阻作用。雷諾數越大，減阻效果越明顯。當雷諾數增大到一定程度，即流體剪切應力足以破壞減阻劑分子鏈結構時，減阻劑將降解而失去減阻效果。

1.3減阻劑的功能

減阻劑的主要功能是：在輸量不變的情況下，可以大幅降低管線的沿程摩阻損失，減少管線的阻力，具有減阻功能；在管線運行壓力不變的情況下，可以提高管線的輸量，具有增輸功能；合理使用減阻劑，可以既實現減阻，又實現增輸。

1.4減阻劑的應用場所

對于新建管線，可以比正常設計縮小管道口徑，減小泵的規模，從而節省建設的一次性投資；增加在役管線輸量，提高管道運行效率，是在特定時期、特定管段提高管道流通能力，降低能耗的重要手段；對于使用多年的老管線，降低管線的運行壓力，提高管線運行的安全系數，增強管線的完整性；實現油品的水力越站，提高管線運行的靈活性；減少運行泵的數量，既保證泵的維護需要，又保證連續生產；在海上、沙漠、沼澤、高寒地帶等自然條件惡劣的地區，可加大泵的站間距，減少泵站數量。

2甬滬寧現場試驗

2.1試驗目的

甬滬寧管線已滿負荷運行，仍不能滿足下游煉廠對甬滬寧管輸進口原油的需求。該管線為湍流運行，適合進行添加減阻劑試驗。為了進一步提高管線輸量，解決白沙灣-長興-石埠橋管段瓶頸的制約，驗證添加HG減阻劑增輸的實際效果，2011年1月9日至1月21日在甬滬寧管線進行現場試驗，為甬滬寧管線增輸原油提供依據。

2.2甬滬寧管線概況

甬滬寧管線概況如表1所示。

說明：目前運行方式為嵐山-白沙灣-長興-石埠橋密閉運行。

2.3現場試驗簡介

現場試驗分為兩個階段進行。第一階段，1月10日8：00~1月14日8：00長興站添加減阻劑10～30 mg/L，白沙灣站添加減阻劑10～30 mg/L，全線加劑40 mg/L運行。第二階段，1月14日8:00至1月21日8:00改為白沙灣站添加減阻劑10～20 mg/L，長興站添加減阻劑10～20 mg/L運行，全線加劑30 mg/L。

甬滬寧管輸油品種類較多，粘度和密度變化較大，而且油品批次多，單個品種數量少，有關參數見表2、表3和表4。

由表2可知，從1月4日至1月21日，甬滬寧管線輸送了多達15個批次的原油，數量最少的是1萬噸沙輕油，最多的是14萬t噸薩達那原油。甬滬寧管線嵐山至白沙灣站的管容為40 200 m3 ，白沙灣站至長興站的管容為69080 m3，長興站至石埠橋站的管容為75 917 m3，這樣全線經常輸送3~4種不同的油品，而且每天都在變化。由表3可知，甬滬寧管輸油品密度最小的是沙輕原油，密度僅0.856 g/cm3，密度最大的是杰諾，密度達0.89 g/cm3，密度變化較大。

甬滬寧管線為常溫輸送，管內溫度一般在20℃左右。由表4和粘溫曲線知，沙重油品與杰諾芒都馬希拉混油在20℃時粘度較大，薩達那原油20℃粘度最小，只有17.6 mPa·s。最大粘度與最小粘度比為1:1.97，粘度變化比較大。給管線的運行帶來了很大困難。

3運行數據分析

3.1甬滬寧管線2011年1月10日至1月18日管線輸

量

滬寧管線2011年1月10日至1月18日管線輸量如表5所示。

3.2甬滬寧管線2011年1月11日至13日運行工況

甬滬寧管線2011年1月11日至13日運行工況如表6所示。

因本次增輸試驗前甬滬寧管線控制長興站出站壓力不高于6.5 MPa加劑運行，以2010年3月1日至3月8日相近的不加劑運行工況作為空白（表7）進行對比。

2010年3月1日至3月8日每天平均輸量為56 351 t/d，2 654 m3/h，對應白沙灣站-長興站平均壓差為5.86 MPa，長興至石埠橋平均壓差為6.46 MPa。

2011年1月11號至13號平均加劑日輸量為62903.7 t，與空白運行數據的56 351 t/d相比，平均增輸率為11.6%。對應白沙灣-長興站平均壓差6.6 MPa，長興至石埠橋平均壓差為6.79 MPa。

增輸率計算公式：TI= [（QDR Q0）/ Q0] ×100%

式中：TI為增輸率；QDR為不加減阻劑時的管線流量；Q0 為加減阻劑時的管線流量。

2011年1月11日至1月13日管線運行如表8所示。

1月11日11:00白沙灣由3臺大泵切換為3臺大泵1臺小泵，10:45長興站由2大1小泵切換為3臺大泵，管線中運行著杰諾芒都混油和巴士拉原油，沙重原油剛剛從嵐山輸送。巴士拉、杰諾芒都混油的粘度比沙重原油小。白沙灣、長興未受沙重油品的影響。1月12日，隨著白沙灣輸送越來越多的沙重原油，于22：00其出站壓力達到了8.15 MPa，白長段壓差為7.69 MPa。09:00嵐山站由3大泵切換為2大1小泵，同時09:00調整了兩站的加劑量，白沙灣加劑30 mg/L，長興加劑10 mg/L。

1月13日，長興站開始輸送沙重原油，為了減少沙重油的影響，故在12號20:00調整長興加劑量為30mg/L，15:19白沙灣由3大1小泵調整為3大泵，長興最高出站壓力達到了8.13 MPa。

由11日至13日的油品運行表中看出，當管線輸送粘度較大的沙重油時，直接影響了12日和13日管線的輸油量，通過調整加劑量和站內泵的運行，保證了管線在輸送高粘度油品時輸量達到61 745.5 t/d。

2011年1月14日至21日全線加劑30 mg/L運行數據如表9所示。

2010年3月1日至3月8日每天平均輸量為56351 t/d，2 654 m3/h，對應白沙灣站-長興站平均壓差為5.86 MPa，長興至石埠橋平均壓差為6.46 MPa。

14日至19日管線平均日輸量為61 555 t。增輸率為9.3%。對應白沙灣-長興站平均壓差5.99 MPa，長興至石埠橋平均壓差為6.39 MPa。

2011年1月14日至17日油品運行如表10所示。

由14日至17日的油品運行表看出管線內又輸送了一股沙重油。

1月14日，管線內油品粘度較小，06:40嵐山由2大1小泵切為3大泵，07:15白沙灣由3大泵切為3大1小泵，全線增輸，日輸量達到65 333 t。由于14日08:00全線加劑總量為30 mg/L，16:00白沙灣、長興加劑皆為15 mg/L。

15日06:00沙重油頭到達白沙灣，21:40長興由3大泵切為2大1小，21:41白沙灣由3大1小切為3大泵。16日21:33嵐山由3大泵切為2大1小泵。白沙灣站和長興站總加劑量為30 mg/L，14日至19日管線平均輸量為61 555 t/d。

4結論

甬滬寧管線采用密閉輸油方式運行，管線實際輸量為嵐山-白沙灣、白沙灣-長興和長興-石埠橋三個管段的最小輸量。由于油品的品種、數量、密度和粘度等變化太大，對管線的運行影響很大，運行難度也很大。

通過跟蹤油頭監測數據，及時調整加劑量，解決管線輸油的瓶頸，最終實現了最大限度提高全線輸量，在白沙灣站和長興站總加劑量為30 mg/L，管線輸量可達60 000 t以上。

參考文獻：

[1] 李群海，曹旦夫，成旭霞[J].HG減阻劑在臨濮管道上的應 用.油氣儲運，2005，(7).