浅谈原油管道系统摩擦阻的化学控制

浅谈原油管道系统摩擦阻的化学控制

1摩擦阻力导致水压降耗随着我国经济的快速发展，社会对石油产品的需求越来越强，原油通过管道输送也显著增加。而原油本身就是一个黏度较高的物质,其在输油管道中的流动状态被摩擦阻力严重受到限制,造成能量消耗增加、管道输量降低。在这种情况下,采用少量的化学添加剂来有效降低管道系统的摩阻,对于加速原油开发利用、安全输送、节约投资、节约能源消耗、提高输送量具有极为重要的作用和意义,而这种能够有效降低流体流动阻力的化学添加剂被称为减阻剂,本文就减阻剂在输油管道运行中的减阻节能与增输作用进行探讨。2减阻剂的作用机制减阻作用是一个纯物理作用,也是—种特殊的湍流现象。减阻剂分子一般只与流动特性息息相关,而对于油品的化学性质不会造成影响,也不会与油品分子发生作用。输油管道运行中加入减阻剂,减阻剂利用本身的粘弹性来对流体微元运动造成影响。在减阻剂微元上作用来自流体微元的径向作用力,使减阻剂微元发生扭曲变形。减阻剂分子间引力抵抗上述作用力反作用于流体微元,改变了流体微元作用力的大小和方向,使一部分径向力转变为顺流向的轴向力,从而减少无用功的消耗,宏观上起到减少摩阻损失的作用。使用减阻剂在很大程度上是为了增输,这是由于在既定压力保持不变的前提下,输油管道的油品输量会随着油流摩阻降低而大幅度增加。在输油管道运行中,注入的减阻剂必须满足以下条件:对油品质量和油品加工不会造成不利影响;在使用过程和储运过程中都不会出现明显的降解;具有较强的抗剪切能力;务必要体现出经济效益最大化的特点,加入量要少,减阻效率要高。3减阻效果保证在用量很少的情况下,减阻剂,尤其是高聚物减阻剂也能够达到很好的减阻效果。减阻剂的减阻效果与其链的结构、分子量分布等息息相关,但是一般来说,减阻剂的可溶性越好、分子量越大,那么就越能够在输油管道中取较好的减阻效果。3.1分子链具有柔性很多高聚物减阻剂的分子链都是螺旋型结构或者线性结构,且具有柔性,分子链还大多还有一定的支链。减阻率受支链的分布、数量、长度影响较大。在高聚物分子主链上接上少量长支链,那么减阻剂的减阻效果会大幅度增强;而接上短支链后,则会降低。3.2减阻剂的量分布几乎所有的高聚物减阻剂都有分子量分布,分子量分布与减阻剂的减阻效果在一定的条件下具有极为重要的关系。目前认为:试样的高分子量部分与减阻率有关;高聚物的平均分子量与减阻率有关。3.3减阻剂的选择及用量对于减阻剂的减阻性能而言,高聚物分子量是影响其性能好坏的重要参数之一。减阻率与分子量呈正比,分子主链链节数的15次方又与减阻效果成正比,且减阻剂的分子量要达到百万以上才有可能取得较为有效的减阻效果。在高浓度下,低分子量的减阻剂才能够获得较高的减阻率;而在较低的浓度下,高分子量的减阻剂就可以获得较高的减阻率。但值得注意的是,减租剂要求大分子量,主链越长减租效果越好,但同时导致减租剂的抗剪切能力会随着分子量增大(主链增长)而越来越弱,也就是大量的剪切可能导致效果明显下降,例如大量的搅拌。另外如果输原油管道,很有可能存在内壁积腊现象,导致管输半径减小,输量自然会下降,另外,原油含水高的话,减租效果也会降低:4减阻剂减阻增输国外最早在输油管道上使用减阻剂的国家是美国。美国将减阻剂应用到横贯阿拉斯加的原油输送管道上,效果极好,管道摩擦阻力下降40%,日输油量增加到38.16×104m3,而在未使用减阻剂的时候日输油量仅为22.26×104m3,而泵站也从原来的12座减为10座,减少了2座泵站。国外生产减阻剂的代表企业是美国的大陆石油公司和贝克休斯公司,他们的产品基本上代表了目前世界上减阻剂生产工艺的最高水平和发展方向。而我国最早是在濮临线、东黄线、铁大线等多条输油管道上应用CDR102减阻剂(由美国Conoco公司生产)进行试验,并取得了较好的应用效果。而后,越来越多的输油管道都采用了减阻剂减阻增输技术。由中石油管道公司科技中心独立研制成功了EP系列高效减阻剂。该减阻剂是一种可广泛应用于原油和成品油管线的化学添加剂,可方便地提高管道输量、降低管线压力,提高了管道运行安全系数,其减阻性能指标达到了国际先进水平,成功填补了国内相关产品技术领域的空白。该技术的创研成功,使我国在减阻剂生产和应用等方面进入了世界先进行列。我们以长庆油田输油二处为例,面对陕北、陇东油区原油产输矛盾,为降低庆咸首站30万吨储油罐高库存状况,长庆油田输油二处狠抓现场管理,在生产过程中成功应用减阻剂提高输油生产能力。截至目前,该处庆咸管道泵运行输量已由460m³/h提高到660m³/h,获得平均增输43.5%的显著效果。2011年7月初,该处生产运行科组织专业人员通过不断分析总结长输管道运行情况,科学控制、使用国外进口的减阻剂,有效实现了短期内迅速提高管道输量,降低库存的生产目标,利用减阻剂降低管道的运行压力和输油设备负荷,可有效提高输送量,节约能源和投资,加速原油的开发利用。同时,为确保大输量下的管道安全运行、检验减阻剂添加效果,定期加大岗位操作人员培训力度,学习添加减阻剂的具体操作步骤、加减阻剂的注意事项、所加减阻剂的计量方法等相关知识,并及时检查、记录、汇报运行参数。为输油生产安全平稳运行奠定了基础。该处还先后在靖马管线的刘坪、