減阻劑在高風(fēng)險管道上的應(yīng)用

蘇志國+林敬東+張海鷹

摘 要：鐵秦線管道近年來一直低輸量運行，加之管道內(nèi)檢測過程中發(fā)現(xiàn)了大量的管道金屬腐蝕缺陷，已經(jīng)成為鐵秦線的高風(fēng)險因素，嚴重影響運行安全。減阻劑是一種可以降低管道流體流動摩阻、增加輸送量的高分子添加劑，主要應(yīng)用于原油管道，對輸送管道的增輸、節(jié)能、提高經(jīng)濟效益具有非常重要的意義。本文重點介紹了減阻劑機理與在高風(fēng)險管道中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：減阻劑；高風(fēng)險管道；安全運行

鐵秦線已運行近40年，腐蝕情況嚴重；由于當(dāng)年制管技術(shù)和焊接技術(shù)條件限制，存在先天性的螺旋焊縫和環(huán)焊縫缺陷，已經(jīng)成為鐵秦線的高風(fēng)險因素，嚴重影響運行安全。

為了確保國家原油的供應(yīng)，減阻劑的注入可提高輸油管道輸量，降低管道沿程摩阻壓降，從而使管道沿線各點的壓力明顯低于該點的管壁壓力，實現(xiàn)管道安全運行。

一、減阻劑的簡介

減阻劑具有減少原油的流動阻力、提高輸送量、加快原油流速以及降低能源的消耗等優(yōu)勢，這種化學(xué)添加劑的應(yīng)用可以減少運輸成本，從而為原油管道經(jīng)營獲得最大化利益，與此同時還能進一步保障原油管道的輸送安全，保證了原油輸送計劃如期完成。

（一）減阻劑的組分

（二）減阻劑的功能及特點

減阻劑是一種具有粘彈性的高分子聚合物，將其注入管道以后，減阻劑呈連續(xù)相分散在流體中，靠本身特有的粘彈性，依靠邊界層的軸向摩擦切應(yīng)力將減阻劑分子長鏈從卷縮狀沿管道向軸向拉長，其分子直接影響流體分子的運動。來自流體分子的徑向作用力作用在減阻劑分子上，使其發(fā)生扭曲，旋轉(zhuǎn)變形。減阻劑分子間的引力抵抗上述作用力反作用于流體分子，改變流體分子的作用方向和大小，使一部分徑向力被轉(zhuǎn)化為順流向的軸向力，得到了減少摩擦阻力損失的效果。

（三）減阻劑注入系統(tǒng)構(gòu)成

輸油管道的加劑比例通常不超過30ppm（濃度值：30mg/L），由于加劑量非常低而注入壓力高，所以選用柱塞式計量泵為減阻劑注入提供動力。

罐裝減阻劑由倒料泵經(jīng)橡膠軟管輸至攪拌罐內(nèi)儲存，減阻劑在攪拌罐內(nèi)攪拌均勻后經(jīng)吸入軟管線進喂料齒輪泵，為計量泵入口提供壓力，以保證計量泵的正常工作，同時喂料齒輪泵將多余的減阻劑利用回流軟管回流至攪拌罐內(nèi)。注入減阻劑經(jīng)計量泵提壓按設(shè)定的排量及輸油管線所需壓力注入加劑點，注入點的位置必須在外輸泵出口管線上最后一個出口控制閥的下游。

（四）減阻劑運行中的注意事項與檢查

減阻劑在儲存過程中，可能會導(dǎo)致“分層”現(xiàn)象，在倒入攪拌罐前有必要對減阻劑循環(huán)攪拌，儲存有減阻劑的罐應(yīng)置于陰涼和通風(fēng)良好的場所，避免長期曝露于陽光下或與熱源接觸。

每小時對攪拌儲罐內(nèi)儲存的減阻劑以低速率攪拌一次，以改善減阻劑的流動性，避免減阻劑分層，在攪拌過程中，攪拌罐的觀察口蓋平時必須牢固關(guān)封，防止減阻劑溢出。

若在戶外使用，應(yīng)避免攪拌罐直接受太陽曝曬，防止頂蓋內(nèi)側(cè)及罐壁的減阻劑干結(jié)。攪拌罐的觀察口蓋平時必須牢固關(guān)封，以防污水、碎屑和烴類物質(zhì)進入攪拌罐內(nèi)，同時也可減少藥劑暴露于空氣對流中引起產(chǎn)品蒸發(fā)損耗。

計量泵出口壓力表讀數(shù)應(yīng)大于等于原油外輸管壓，壓力表的指針應(yīng)有規(guī)律的擺動。喂料泵無嚴重滴漏，回流均勻。計量泵柱塞擺動聲音正常，攪拌罐罐位均勻下降。

二、減阻劑的用途

在不增加管道設(shè)備與動力和不改變管道運行條件的情況下， 僅僅注入減阻劑即可顯著降低管輸油品的流動摩擦阻力。

1、提高管道輸量。對于已建管道， 其最高輸量是限定的。當(dāng)沒有必要再建一條管道，應(yīng)用減阻劑增加管道輸量則是最佳選擇。

2、保障管道安全運行。受土壤和油品中腐蝕性物質(zhì)的影響， 管道內(nèi)、外表面會發(fā)生各種腐蝕， 出現(xiàn)坑陷、管壁變薄等現(xiàn)象， 使管道耐壓能力降低；使用減阻劑后， 降低管道沿程摩阻壓降， 從而使管道沿線各點的壓力明顯低于該點的管壁壓力， 實現(xiàn)管道安全運行。

三、減阻劑在高風(fēng)險管道上應(yīng)用

鐵秦線建于上世紀70年代，運行至今約40年，當(dāng)時生產(chǎn)廠家眾多，制管標準要求相對較低，制管水平參差不齊，防腐等環(huán)節(jié)和現(xiàn)在相比均處于較低水平，焊接工藝和設(shè)備也相對落后，這些因素造成了鐵秦線存在先天不足。因此已經(jīng)運行40年且先天不足的已建老管線輸送大慶油存在很大安全隱患。管道耐壓能力大大下降，降壓運行可降低鐵秦線部分運行風(fēng)險，最好的解決辦法就是應(yīng)用減阻劑，降低管道工作壓力。

減阻劑在某段相距60km的兩站高風(fēng)險的管線之間應(yīng)用，輸送的是大慶原油。在注入減阻劑前，上游站進站壓力為0.65MPa（進站壓力設(shè)定值為0.30MPa），出站壓力為3.75 MPa（壓力值設(shè)定為3.75MPa），出站壓力調(diào)節(jié)閥處于出站壓力調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)閥門開度為70%左右，下游站為進罐收油流程，上級調(diào)度給出的減阻劑注入濃度值為30ppm（即為30mg/L），輸量為1200m3/h，減阻劑注入量為36L/h。

從表1中可以看出，在加注減阻劑的管線在16小時內(nèi)，輸量由865m3/h逐漸增至1210m3/h，通過增輸率公式：

T--增輸率，加劑后管道輸量的相對增加比；Q1--加劑后管道輸量， m3 / s；Q0--加劑前管道輸量， m3 / s。

計算出此次在兩站之間注入減阻劑后，使得管道增輸率達到39.9%。

同時上游站出站壓力由3.75MPa降到3.40MPa，調(diào)節(jié)閥門關(guān)度為10%左右，不僅增加了輸油量又降低輸油管線壓力，大大地保證了管線輸送的安全性，降低了輸油管線的運行風(fēng)險，同時也達到了節(jié)能降耗的效果。

使用減阻劑時，要合理的進行添加，既可以實現(xiàn)降低輸油管線壓力，又可以實現(xiàn)增加輸量。使用減阻劑作為一種短時間應(yīng)急措施具有很大的優(yōu)越性，但對于需要長期增輸?shù)墓艿纴碚f，由于需要大量的減阻劑，使其經(jīng)濟效益不明顯，而且在輸油系統(tǒng)中增加了減阻劑注入裝置，使其整個系統(tǒng)的操作量、故障率有所提高，不利于日常操作管理。所以對減阻劑技術(shù)既要優(yōu)先考慮，又不能盲從應(yīng)用。

四、結(jié)論

減阻劑減阻具有工藝簡便、有效的特點，加注減阻劑的主要目的是降低管道沿線各點的壓力保障管道安全運行， 提高管道輸量，增加管道運營的經(jīng)濟效益和社會效益。還可以在管道達到最大輸量后不進行設(shè)備增輸改造的條件下增加輸量，具有顯著的經(jīng)濟效益。