范恩慶，楊樹(shù)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(kāi)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(shù)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(kāi)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(lái)滿負(fù)荷運(yùn)行問(wèn)題，滿足輸量與壓力的運(yùn)行要求，進(jìn)行了添加EP系列減阻劑現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，本次試驗(yàn)對(duì)漠河至加格達(dá)奇這段管道進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，試驗(yàn)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(dá)到14.29%，減阻率可以達(dá)到21%。添加EP系列減阻劑可以解決漠大線運(yùn)行瓶頸問(wèn)題。

減阻劑；原油管道；現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)；減阻增輸

漠大線是一條輸送俄油的長(zhǎng)輸原油管線，2011年投產(chǎn)至今保持著滿負(fù)荷運(yùn)行，首站出站壓力接近管道設(shè)計(jì)壓力，根據(jù)中俄雙方簽訂的合同要求，對(duì)俄方來(lái)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(shí)間較長(zhǎng)，管線再啟動(dòng)后要在規(guī)定時(shí)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(jì)損失。為此，管道公司開(kāi)展了漠大線減阻劑現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。

1　漠大線概況

漠大線（即漠河首站——塔河清管站——加格達(dá)奇泵站——訥河清管站——大慶末站）管道全長(zhǎng)926.5 km，管徑φ813 mm， 設(shè)計(jì)壓力 8.0 MPa，局部管段設(shè)計(jì)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(jiàn)表1。

2　減阻劑的減阻機(jī)理［1-3］

在輸油管道運(yùn)行中，流動(dòng)摩擦阻力限制了流體在管道中的流動(dòng)［2］，流體呈紊流流動(dòng)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(kāi)，通過(guò)改變管壁附近（過(guò)渡區(qū)）油分子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，使其向同一方向運(yùn)動(dòng)，擴(kuò)大已有層流區(qū)，干擾薄層間的液體分子從緩沖區(qū)進(jìn)入湍流核心，減弱湍流程度，從而減少油品的流動(dòng)阻力，達(dá)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(chǎng)試驗(yàn)步驟及結(jié)果分析

3.1試驗(yàn)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(mén)等節(jié)流裝置以及泵，會(huì)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(dá)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(jì)運(yùn)行泵組合，在加劑前采集漠河、加格達(dá)奇的進(jìn)出站壓力、進(jìn)出站溫度、管線流量等數(shù)據(jù)。

（3）漠大線至加格達(dá)奇管段進(jìn)行添加10×10-6濃度減阻劑。進(jìn)行一個(gè)星期的試驗(yàn)研究，第一天開(kāi)始注入減阻劑，是管道運(yùn)行至第三天，即流量穩(wěn)定后記錄各站進(jìn)出站壓力的變化。計(jì)算減阻率。第四天開(kāi)始控制加格達(dá)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(yàn)結(jié)果分析

3.2.1增輸效果分析

根據(jù)增輸率計(jì)算公式可知：

式中：TI—增輸率；

Q0—管線設(shè)計(jì)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(dá)奇管段10×10-6加劑濃度增輸計(jì)算結(jié)果，保持壓力不變，增輸率可以達(dá)到14.29%。

表2　增輸計(jì)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(jì)算公式可知：

式中：R—減阻率；

ΔP0—不加劑時(shí)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(dá)奇管段10ppm加劑濃度減阻計(jì)算結(jié)果，保持流量不變，減阻率可以達(dá)到14.29%

表3　減阻計(jì)算結(jié)果Table 3 Drag results

加入減阻劑后可以降低出站壓力并達(dá)到增輸?shù)哪康摹?/p>

3.3經(jīng)濟(jì)性對(duì)比分析

由于增加泵站實(shí)現(xiàn)增輸、降壓效果的投資成本與運(yùn)營(yíng)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(duì)選用減阻劑運(yùn)行與更換葉輪、換電機(jī)的經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行對(duì)比。

（1）選用減阻劑運(yùn)行（國(guó)產(chǎn)EP系列）

漠河站10×10-6（2 300 m3/h）+加格達(dá)奇站5 ×10-6（2 300 m3/h））×24 h×350 d（每年）×56 000 元/t（減阻劑單價(jià)）=1 622.88萬(wàn)元/a；

（2）更換葉輪、換電機(jī)。

目前漠河站需更換輸油泵機(jī)組4臺(tái)，加格達(dá)奇輸油站需更換輸油泵機(jī)組3臺(tái)，共計(jì)7臺(tái)。

直接投入為：

60萬(wàn)美元（更換電機(jī)）×6.8（匯率）×7（設(shè)備臺(tái)數(shù)）+20萬(wàn)美元（更換葉輪）×6.8（匯率）×7（設(shè)備臺(tái)數(shù)）=3 808萬(wàn)元

增加耗電：

2 500 kW（更換后電機(jī)功率）-2310 kW（原電機(jī)功率））×5（設(shè)備運(yùn)行臺(tái)數(shù)）×350 d（每年）× 24 h×1.4元/（kW·h）（電價(jià)）=1 117.2萬(wàn)元。

添加減阻劑增輸較更換電機(jī)、葉輪增輸節(jié)約建設(shè)成本3 808萬(wàn)元；添加減阻劑每年運(yùn)行成本1 622萬(wàn)元，更換電機(jī)后每年電費(fèi)增加 1 117萬(wàn)元，在2017年年底漠大二線建設(shè)投產(chǎn)后運(yùn)行成本多消耗2 525萬(wàn)元，總計(jì)節(jié)約1 283萬(wàn)元。

4　結(jié)束語(yǔ)

一是利用長(zhǎng)時(shí)間大量現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)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(shí)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(yùn)行方式，由設(shè)計(jì)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(yùn)行壓力。有效的控制了運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)，避免了由于管道超壓運(yùn)行對(duì)周?chē)謪^(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(jī)理研究［J］. 天然氣與石油，2001（04）：7-9+1.

［3］ 李國(guó)平，楊睿，汪昆華. 國(guó)內(nèi)外減阻劑研制及生產(chǎn)新進(jìn)展［J］. 油氣儲(chǔ)運(yùn)，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(chǔ)運(yùn)工程在讀碩士，研究方向：復(fù)雜流體與數(shù)值模擬。