长输管道的节能与减阻剂的应用

杨光、杨东、赵维、申超

大港油田第三采油厂 河北 沧州 061023

摘要：目前，油气输送主要以管道运输为主，在石油天然气工业中发挥着越来越重要的作用。然而，油气在管道输送过程中会产生极大能耗，为了实现油田节能降耗，研究和推广油气田管道节能技术，成为油田节能降耗目标实现的必然趋势。本文对输油气管道耗能研究领域，采用的节能技术，并对减阻剂方向进行了研究与分析。

关键词：油气长输管道；节能；减阻剂

一 油气管道输送分类

1. 2. 原油输送技术

我国管输原油多为高蜡、高粘、易凝原油，在输油方式上，经过多年的技术攻关、改造取得了一些成果：如易凝高粘原油添加降凝剂改性输送技术已达到国际先进水平、库鄯输油管道476km不加热常温输送达到了国际先进水平、东北管网经过不断的更新改造等等。其管输和储存过程有其特殊的流变特性，采用新工艺改善原油低温流变性，降低输油温度，实现原油的常温输送，提高输油效率，降低输油成本，将是我国油气储运领域长期科技攻关的方向。

1.2 天然气输送技术

目前，世界已经建成了许多国际、洲际和全国性的大型供气系统。大型供气系统的建设促进了管道技术的发展，可以通过提高管道监控系统和计算机网络管理系统的自动化水平，严格控制进入管道的天然气质量，提高动力装置机组功率和机组监控技术，采用不同的储气方式满足调峰需求。我国在大型天然气管道系统的运行管理和维护方面缺少经验、天然气干线管道分布零散、用于大城市调峰型供气的地下储气库极少、管道内涂层技术方面尚处于起步阶段，虽取得了一些成果，但在技术水平和应用范围上还需要进行深入的探索与研究。

1.3成品油输送技术

我国成品油输送主要依靠铁路和水运，且形成了以铁路沿线为主要骨架的成品油运销系统，干线成品油管道仅有几条，基本是炼油厂到港口或油库的点对点输送方式。在具有多个进油点、发油点、输送多品种、多牌号的商用成品油管道方面，目前尚属空白。成品油管道，还有一些技术、经济、管理方面的问题需要解决。

3. 节能技术研究

2.1输送工艺节能技术

原油降凝剂在馏分油降凝剂的基础上发展起来，通过加入很少量的降凝剂，可改善油品中石蜡的结晶状态从而降低原油的凝点、黏度下降 30% ～ 80%，进而有效改善原油的流动性。该技术对于满输原油管道，可以实现首站一次加剂处理、沿途不再设加热站的准常温输送工艺。近年来，降凝剂的复配研究取得了较大进展。

2.2运行设备节能技术

加热炉是热输原油管道的主要耗能设备，随着近年大力开展燃烧节能新技术、尤其是新型高效燃烧器、余热回收装置等技术的研究，大大提高了加热炉的效率。近年来，输油泵采用变频调速技术，并在新旧管线上推广应用，取得了很好的节能效果。换热设备使用，如鞍钢给水厂高炉洗涤塔循环水管系统的应用，有显著防垢效果，垢厚度由5mm降到1.5 mm。超声波除垢在重油催化裂化油浆换热设备中，也获得了良好的应用效果。

2.3 新能源节能技术

近年来，新能源( 如太阳能等) 的开发和利用逐渐受到重视，如大港油田针对油田单井中存在的问题，提出了太阳能与热泵技术相结合为油田单井输油管线及储油罐加温的方案，解决了储油罐全天候供热问题，能够保证管道和储油罐内油温达到50℃以上，月节省电费0.9万元，节电率达到60%，节能降耗显著。

三 原油管道减阻技术概况

3.1减阻剂的应用

随着石油工业的发展原油及各种燃料油的管道输送量日益增加，降低管路系统的摩擦阻，提高输送量，对节约能源和投资，都具有重要意义。原油管道减阻主要采用减阻剂减阻。减阻剂减阻是向流体注人减阻剂，通过减阻剂在管壁上形成的化学剂涂层，使接近管壁的流体紊流减弱，从而降低流体流动阻力。还可 以在管道达到最大输量后不进行设备增输改造的条件下增加输量，具有显著的经济效益。

3.2减阻剂的种类

减阻剂按照亲水亲油性可分为水溶性减阻剂和油溶性减阻剂两大类。目前，水溶性减阻剂有很多，如人工合成 PEO (聚氧化乙烯 )、PAM (聚丙烯酞胺)、天然的瓜胺、田青粉、槐树豆、皂角粉等。油溶性减阻剂有聚异丁烯、烯烃共聚物、聚长链a—烯烃 、 聚甲基丙烯酸醋等。 按工业化生产的减阻剂主要分为4种类型， 即高粘度胶状减阻剂、低勃度胶状减阻剂、水基胶乳状减阻剂、非水基胶乳状减阻剂。在原油管道上广泛使用的是水基乳胶状减阻剂；在成品油管道中主要是使用低赫 度胶状减阻剂；而非水基胶乳状减阻剂则可同时用于原油和成品油的输送。

3.3原油管道减阻剂前景展望

3.3.1复合减阻剂

复合减阻剂。它的分子间由某种相互作用力将小分子结合成大分子，这样即使发生降解，相互作用力的分子仍能结合，恢复成大分子，减阻性能不致降低。因此，复合减阻剂是一类极有应用前景的减阻剂 。

3.3.2微囊减阻剂

微囊外壳是微囊减阻剂的重要组成部分，外壳材料与微囊内芯的反应物不能相互反应或混溶。比较合适的外壳材料有聚丁烯、聚甲基丙烯酸醋、聚乙二醇、蜡、硬脂酸等。据专利文献介绍 ，新型的微囊减阻剂也是将单体聚合成高浓度的聚合体，然后装入微囊内 ， 微囊外壳在注入或已经注入流体中时可以被溶解，而不需要特殊的注入设备以及磨碎装置。微囊外直径从5 000，1000，500，250μm一直降到20μm，这是最下限。

3.3.3原油磁减阻技术

原油管输送油过程中采用磁处理降勃减阻技术，可以改善原油流动性能，降低原油在油管线中的摩擦阻力。该技术具有投资少、效益高、安装、维修及管理方便等特点，因而在国内外一些油田上相继应用推广。其减阻机理是流体边界层的电磁体积力可以改变流体边界层的结构。理论和试验分析表明原油磁处理降薪减阻效果与下列因素有关:

l) 磁感应强度与原油含水率。所研制的磁处理器在其轴线上的平均磁感应强度可调范围为100—250mT，可与原油含水率等条件相匹配，当含水率大于70 %的原油进行磁处理时，磁感应强度约为100mT的效果较好；当含水率小于70 %的原油进行磁处理时，适宜 的磁感应强度范围为150—250mT。而且减阻效果还随原油含水率的上升而降低，一般来说，含水率小于30 %，磁降粘减阻率为30%—80 %；含水率大于30%，磁降粘减阻率约为20 %。

2) 磁处理温度 。 较好的磁处理温度范围为35—42℃ 。

3) 磁处理时间 。 磁处理时间在1—10s，磁处理时间长，磁降粘减阻效果好；原油磁处理效果随着时间的推移而衰减，其有效保持时间约为4h。

结语

综上所述，目前在油气长输管道领域，油气输送工艺、运行设备以及节能新能源利用的研究获得了好的发展。针对生产上出现的问题，采用新型降凝剂技术，改善原油低温流动性，降低输送温度； 采用天然气减阻剂技术，进一步增加输量； 同时可利用太阳能对储油罐辅助加热维温，节省加热能耗。 在管道的运行管理和主要输送设备的有效利用水平上、 在管道输送的节能降耗方面，应进一步向学习研究，开发并利用新的节能技术( 特别是新能源技术) ，将是油气长输管道节能降耗发展的方向。

参考文献

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