阿賽輸油管道減阻劑增輸應用研究

1、<p>　　阿賽輸油管道減阻劑增輸應用研究</p><p>　　摘 要：為了提高地處高寒地區(qū)、腐蝕嚴重的阿賽輸油管道實際輸量，采用了添加減阻劑增輸技術。通過了輸油管道添加減阻劑現場試驗、減阻劑注入濃度優(yōu)化、減阻劑注入運行方式優(yōu)化等一系列研究，確定了阿賽線添加減阻劑輸送參數，即降低了管道運行壓力，又提高了輸量，滿足了管道輸油任務要求。 </p><p>　　關鍵詞：減阻劑 阿賽線

2、含蠟原油 運行方式優(yōu)化 翻越點 滿負荷測算法 </p><p>　　阿賽輸油管道（簡稱阿賽線）是內蒙古錫林浩特市高寒地區(qū)唯一的長距離輸油管道，始于錫林浩特市阿爾善寶力格鎮(zhèn)，止于賽漢塔拉鎮(zhèn)。管線建于1989年9月，全長361.125km，管徑273×6mm，采用開式加熱輸送方式輸油。全線共設8座場站，其中首站、3號站、5號站為熱泵站，2號站、4號站、6號站、7號站為加熱站，平均站間距為50km左右。管線設

3、計工作壓力6.28MPa，進過多年的運行，腐蝕較為嚴重，實際運行最高壓力5.4MPa。主要輸送二連油田自產原油和外蒙進口原油，原油凝固點在26-29℃之間，密度為871kg/m3，含蠟23%，膠質瀝青質29%，為高含蠟原油[5]。 </p><p>　　近年來隨著輸油任務的不斷增加，需提高管道實際輸油能力。2012年4月選取阿賽線首站、5號站作為減阻劑注入點，開展了阿賽線添加EP減阻劑增輸現場試驗。試驗驗證了EP

4、減阻劑對高含蠟原油、大落差、高寒地區(qū)輸油管道增輸效果，并對加藥濃度、運行方式優(yōu)化進行了研究實踐。 </p><p>　　一、減阻劑現場實驗 </p><p>　　1.1減阻劑加注點的選擇 </p><p>　　阿賽線實際最大輸油排量為148m3/h，首站出站壓力5.4MPa，3號站出站壓力3.6Mpa，5號站出站壓力5.0MPa；制約管道輸量提高的瓶頸主要是首站和5

5、號站壓力和輸油泵能力，試驗從首站、5號站注入減阻劑降壓增輸，3號站可通過提高出站壓力來提高排量，無需加劑。 </p><p>　　1.2減阻劑試驗過程 </p><p>　　阿賽線運行方式為開式流程，即首站原油輸送至3號站進旁接罐，而后經過給油泵、外輸泵輸送至5號站，5號站同理。減阻劑試驗分為首站至3號站減阻試驗和全線減阻劑增輸試驗。 </p><p>　　首站至3

6、號站減阻試驗，首站注入不同濃度減阻劑，控制管道加劑前后143m3/h輸量不變。首先選取首站注入50ppm濃度減阻劑，確定減阻劑的有效性。減阻劑注入過程中每小時記錄一次首站出站、2號站進出站、3號站進站壓力。隨著減阻劑注入，首站出站壓力不斷下降，當減阻劑到達2號站后，首站、2號站出站壓力保持穩(wěn)定，不再下降。將2號站改為熱力越站輸送后，首站、2號站壓力持續(xù)下降。 </p><p>　　另外由于2號站高程1076m，2

7、號站與3號站管線最大高程1356m，落差大造成“翻越點”存在。當減阻劑在翻越最高點前，首站、2號站壓力逐漸下降，翻越之后壓力不再下降。隨后考慮到二連地區(qū)氣溫低，分別進行了30ppm、40ppm、80ppm不同濃度2號站未越站試驗。 </p><p>　　全線增輸試驗，首站和5號站同時注入最經濟加藥濃度減阻劑。在各試驗管段注滿減阻劑前，保持管線排量不變。注滿后，在保證各站目前實際運行壓力范圍內按每天5m3/h一個臺

8、階逐步提高外輸排量，計算減阻劑全線實際增輸率，并驗證理論增輸率。 </p><p><b>　　二、實驗數據分析 </b></p><p>　　2.1計算公式選取 </p><p>　　減阻劑的效率通常是用減阻百分比來表示的。實測減阻率按照公式3-1定義。實測增輸率按照公式3-2定義。根據國內外經驗減阻率和增輸率的關系可以用公式3-3來估算[3

9、]。 </p><p>　　DR=[（△P-△Pj）/△P]×100% 3-1 </p><p>　　Tj=[（Qj- Q）/ Q]×100% 3-2 </p><p>　　Tj={[1/（1一DR）]0.5-1}×100% 3-3 </p><p>　　DR――減阻率，%； </p><p&

10、gt;　　△P――未添加減阻劑時管輸流體的沿程摩阻，MPa； </p><p>　　△Pj――添加減阻劑后相同輸量下流體的沿程摩阻，MPa； </p><p>　　Tj―― 增輸率，%； </p><p>　　Qj――相同外輸壓力下添加減阻劑時的管道流量，m3/h； </p><p>　　Q―― 相同外輸壓力下不添加減阻劑時的管道流量，m3/

11、h ； </p><p>　　2.2大落差管道減阻劑有效性分析 </p><p>　　EP減阻劑在儲存時是處于蜷曲狀態(tài)，注入管道后需一定的分散時間隨著油流推進的自然流動方向逐漸伸展分散到油品中，才起到減阻作用。經測算為首站出站約8km處于分散期，減阻劑沒有其減阻作用。 </p><p>　　另外當減阻劑到達2號站后，首站、2號站出站壓力保持穩(wěn)定，不再下降。表明減阻劑

12、經過2號站加熱爐、彎頭、閥門等強剪切，減阻劑失效。當減阻劑由2號站（1076m）爬坡22km至高程1356m處，到達了管線“翻越點”。過“翻越點”后首站、2號站出站壓力不再變化，表明減阻劑的減阻有效距離為“翻越點”之前的管線長度，適合大落差輸油管道減阻劑增輸。 </p><p>　　如2號站不越站，首站至3號站減阻劑輸送有效距離為首站至2號站長度46km減去減阻劑分散期長度8km等于38km；如果2號站越站；有效

13、距離為首站至“翻越點”68km減去分散期長度8km等于60km。如夏季條件允許可進行熱站越站輸送，提高添加減阻劑輸送排量，達到管道運行方式優(yōu)化。 </p><p>　　2.3減阻劑濃度優(yōu)化分析 </p><p>　　一般減阻劑的減阻率隨著加藥濃度的提高而增大，阿賽線的經濟加藥濃度經過現場試驗獲得；另外減阻劑對高含蠟原油的增輸效果有待進一步證實。選擇首站至2號站管段進行不同濃度減阻試驗，根據

14、30、40、50、80ppm不同濃度實測減阻率。分析實驗結果得出30ppm對應的減阻率為47.83%，隨著加藥濃度增加至40ppm或者更高，減阻率趨于恒定值56.52%。所以阿賽線的經濟加藥濃度為40ppm。 </p><p>　　2.4高含蠟量原油添加減阻劑適應性分析 </p><p>　　阿賽線主要輸送蒙古國進口原油和二連油田自產原油，其中蒙古國進口原油約占35%，二連油田自產原油站6

15、5%。二連原油主要為“三高”原油，凝固點28℃，含蠟量30%，含膠質瀝青質31%，蒙古國進口原油油品較好，凝固點18℃，含蠟量17%，含膠質瀝青質15%，二者差異較大。為研究EP-A減阻劑的適應性，在首站至3#站管段開展了兩不同原油獨立輸送試驗。進過測算阿賽線輸送二連高含蠟原油增輸率6.8%，輸送蒙古國進口原油減阻率7%，輸送混合原油增輸率6.8%，詳見表2，表明EP系列減阻劑適合高含蠟原油減阻增輸。 　　2.5輸油泵滿負荷加劑運行排

16、量分析 </p><p>　　二連地區(qū)為高寒地區(qū)，夏季最高氣溫可達30℃，冬季最低氣溫-40℃，造成不同季節(jié)阿賽線添加減阻劑增輸可選擇的運行方式不同。夏季加熱站可進行熱力越站輸送，而冬季熱力負荷將不能滿足越站條件。簡單通過公式3-3無法測算不越站工況下的運行參數，可根據流體力學相關理論計算各站出站壓力值[4][6]，指導添加減阻劑實際運行參數的預測。阿賽線排量100～190m3/h，屬于水利光滑區(qū)，不加劑運行選擇

17、公式3-4計算沿程摩阻。 </p><p><b>　　3-4 </b></p><p>　　式中d―管道內徑，m； </p><p>　　Q―體積流量，m3/s； </p><p>　　h―水頭損失，m液柱； </p><p>　　L―計算管段的長度，m； </p><p&g

18、t;　　V―平均粘度，m2/s； </p><p>　　含有一定濃度減阻劑的原油，在相同管徑的管道中流動時，隨著流速的增加，減阻率也增加，但是流速變化不大時，減阻率變化不太明顯[5]。在理論計算不同排量下的增輸率時假定減阻率不變，根據減阻劑減阻率定義，添加減阻劑沿程摩阻計算公式為 </p><p><b>　　3-5 </b></p><p>

19、　　根據減阻劑有效與否選擇公式3-4或者3-5，分段計算各站間段沿程摩阻，管線的總壓降計算公式3-6 </p><p>　　H=hL+hξ+（zj-zQ） 3-6 </p><p>　　其中：hL為沿程摩阻 </p><p><b>　　hξ為局部摩阻 </b></p><p>　?。▃j-zQ） 為計算高程差 <

20、/p><p>　　通過公式3-6可計算出不同排量不同運行方式下的出站壓力，各站理論計算值詳見表3。 </p><p>　　阿賽線添加減阻劑增輸前，首站、5號站外輸泵滿負荷運行最大排量為148m3/h，外輸泵有用功分別為212kw，189kw。添加減阻劑增輸后（2號站、6號站不越站），實測排量增輸至158m3/h。假定外輸泵滿負荷運轉，輸出功率維持不變。理論測算輸油泵輸出功率與非加藥最大輸出有用

21、功對比，得出2號、6號站不越站增輸理論排量是158m3/h左右，理論測算值與實際運行值相同。表明在一定范圍內輸油泵滿負荷運行，有用功基本保持不變法則成立，可應用與輸油泵已經滿負荷運行輸油管道加劑運行增輸排量的測算。 </p><p>　　另外阿賽輸油管道不越站增輸最大增輸率僅為6.8%，主要是由于減阻劑有效距離短。在現有設備條件下進行2號、6號站越站增輸可進一步提高排量，理論測算排量可提高至170m3/h，增輸率

22、可達14.9%；如果在安全壓力下還需進一步提高管道輸油能力，需更新輸油設備，在越站情況下，排量可提高至190m3/h，增輸率為28.4%。 </p><p><b>　　三、結論 </b></p><p>　　1、EP減阻劑適合于含蠟、膠質瀝青質高的原油增輸，注入不同濃度減阻劑，管道減阻增輸率隨注入濃度的增大而提高，但當減阻率增加到一定值時，將不再隨著加藥濃度的增加而

23、增加，根據試驗適合于阿賽線的經濟加藥濃度為40ppm，減阻率可達58%。 </p><p>　　2、EP減阻劑經熱站加熱爐、站內彎頭、閥門剪切后，減阻劑降解嚴重，失去減阻增輸作用，熱站越站輸送能夠延長減阻劑增輸有效距離；另外，該減阻劑適合于落差大、存在“翻越點”的輸油管道，存在“翻越點”的管道減阻距離為管道的計算長度，而非管道實際長度。 </p><p>　　3、對于輸油泵已經滿負荷運行輸

24、油管道，假定輸油泵有用功基本保持不變，通過減阻率推算出不同工況下的理論排量和壓力，對比有用功功率測算出添加減阻劑輸油泵滿負荷運行的理論輸油排量。 </p><p>　　4、阿賽線如越站加劑增輸全年輸油量由105×104t增加至122.4×104t；如更新輸油泵或者增加同類泵并聯運行，將進一步提高輸油量至137×104t，滿足增輸任務要求。 </p><p>&

25、lt;b>　　參考文獻 </b></p><p>　　[1] 關中原 李春漫等 EP系列減阻劑的研制與應用.油氣儲運.2001，Z0（8）33～34 </p><p>　　[2] 杜秀霞 王志亮 減阻劑用于東辛輸油管線 油氣田地面工程第25卷第4期 （2006.4） </p><p>　　[3] 李群海 曹旦夫等：HG減阻劑在臨濮管道上的應用，油氣

26、儲運 ，2005，24（7）56～60 </p><p>　　[4] 楊筱蘅、張國忠.輸油管道設計與管理. 山東東營：石油大學出版社，1996 </p><p>　　[5] 鄭 文.原油輸送減阻技術與減阻效率：石油學報 第11卷第3期，1990 </p><p>　　[6] 羅塘湖.含蠟原油流變特性及其管道輸送.北京：石油工業(yè)出版社，1991</p>