浅析减阻剂在输油管道运行中的减阻节能作用

利用减阻剂提高原油管线的输量摘要：减阻剂是用于管输流体的一种化学添加剂，可减少流体在管道中的流动阻力，起到增输节能的作用。

文章介绍了原油减阻剂原理、性能、减阻效果的影响因素，在实际生产中运用，产生了增输降耗效果，是一项较有前途的生产技术。

关键词：减阻剂；减阻机理；聚合物；增输率1 减阻剂介绍在液体流动时加入某些特定物质，能大大降低流体在湍流状态下的摩擦阻力，增加输量。

这些特定的物质称为减阻剂，根据使用对象的不同，分为水溶性减阻剂和有油溶性减阻剂。

这里所说的hg 减阻剂是一种应用于原油和成品油管道输送的油溶性化学添加剂，他能降低管路系统的摩阻，提高输送量，降低能耗，提高管线运行的效率及安全性。

该减阻剂是几种α-烯烃的聚合物，聚合单体为c5至c18的α-烯烃，外观为白色的液体，具有可泵性，可溶解于有机溶剂中。

它是纯粹的碳氢化合物，对于炼油工艺无任何影响，其基本特点是添加量小、减阻效果明显、在管输原油和成品油中有良好的溶解性、对下游用户无不良影响。

使用时注入方便、不需要特殊的设备、产品本身无毒副作用等。

不过，减阻剂对流态有严格的要求，管道中的流体必须是湍流。

如果是层流，则减阻剂不起作用，并且只有管道中的直管段产生的摩阻损失才能通过减阻剂来降低，减阻剂不能对管道中弯头、法兰、阀等产生的这部分摩阻损失起作用。

2 hg减阻剂的减阻机理减阻作用是一种特殊的湍流现象，减阻效应是减阻影响湍流场的宏观表现。

它是一个纯物理作用。

减阻剂分子与油品的分子不发生作用，也不影响油品的化学性质，而只与其流动特性密切相关。

减阻剂加入到管道以后，靠本身的粘弹性，分子长链顺流向自然拉伸，其微元直接影响流体微元的运动。

来自流体微元的径向作用力作用在减阻剂微元上，使其发生扭曲，旋转变形。

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。

减阻剂在油气管道上的应用摘要：油气在输送过程中与管壁之间的摩擦阻力是油气管道压降的主要原因，减阻剂能够降低摩擦阻力，减小压降。

本文总结了天然气、原油与成品油管道减阻剂的作用机理以及使用特点，减阻剂对在新管道设计以及运行管道管理的影响。

天然气管道与油品管道减阻剂在作用机理以及使用要求上有各自的特点。

关键词：减阻剂，天然气，油品，管道1.引言天然气、成品油、原油在管道输送过程中与管壁之间存在摩擦阻力，该阻力为管道压降的主要原因。

降低管道压降，对改善管道的设计与操作、提高企业效益有重要的积极作用。

对新建管道，可以在管道铺设前内涂层[1,2]的方式降低管壁粗糙度，降低流体流动时的摩擦阻力。

对于已建成的管道，重新涂敷内涂层难度很高，采用减阻剂为常用且有效的方法。

天然气管道与油品管道中使用的减阻剂均能对紊流下的流动起到减阻作用，但作用机理与使用方法各有特点。

2.天然气管道减阻剂天然气管道中的流动一般为紊流，靠近管壁处气体分子会产生径向运动，造成能量的额外损耗。

天然气减阻剂能够减弱气体的径向脉动，从而降低摩擦阻力。

天然气减阻剂分子一端为极性端，另一端为非极性端，极性端牢固地粘结在管道金属内表面，同时非极性端与管道内的气体接触，形成一层光滑的膜和特殊的气-固界面，该界面减少了气体的径向脉动,降低了摩擦阻力[3,4]。

在现场应用中，减阻剂不仅要具有减阻效果，同时还应对管道安全且对气体物性无影响，减阻剂应当具备四个特点：1.减阻剂与管壁之间需要有较强的吸附力，减阻剂分子能够牢固的吸附在管壁上，能在管壁上形成稳定的膜，同时减阻剂膜能够在管壁上稳定较长的时间；2.减阻剂能够吸收气体的湍能，降低气体运动的能量损耗；3.减阻剂自身应当无腐蚀性，同时不影响天然气的品质；4.减阻剂应当可以溶于某些溶剂，以便配制溶液，能够注入到天然气管道中。

由于天然气减阻剂必须粘附在管壁上且成膜才能发挥降凝作用，而受管道结构的限制，减阻剂只能在站场从管道的一端加入。

输油管道减阻剂减阻剂是一种能减少流体在输送时所受阻力的试剂。

多为水溶性或油溶性的高分子聚合物。

简介例如水溶性的聚环氧乙烷，只用25毫克/千克就能使水在管道中所受阻力下降75％，出水速率增加好几倍，用于灭火或其他紧急用水的场合；油溶性的聚异丁烯用量为60毫克/千克时，即可使原油在管道中的输送能力大大提高，起到增输节能的作用。

用于降低流体流动阻力的化学剂称为减阻剂(drag reducing agent)，简称DRA。

减阻剂广泛应用于原油和成品油管道输送，它是在特定地段提高管道流通能力和降低能耗的重要手段。

流体的摩擦阻力限制了流体在管道中的流动，造成管道输量降低和能量消耗增加，而高聚物减阻法是在流体中注入少量的高分子聚合物，使之在紊流状态下降低流动的阻力。

发展历史20世纪60年代末，美国Conoco公司研制成CDR-101型减阻剂，1972年取得专利，1977～1979年间首次商业化应用于横贯阿À­斯加的原­油管道的越站输送及提高输量方面，并取得巨大成功。

1981年又研制成功CDR-102型减阻剂，比CDR-101型的性能成数倍地提高。

20世纪80年代初，开展了成品油管道的减阻试验，用于汽油、煤油、柴油和NGL、LPG的减阻，到1984年正式在成品油管道上应用。

70年代中期，美国Shellco公司和加拿大Shell Inc公司提出申请减阻剂专利。

1983年，美国Atlantic Richfield co公司研制出Arcoflo减阻剂产品，加入5ppm即可达到20%的减阻效果。

减阻聚合物的生产条件很难控制，国际上只有极少数公司垄断了这项技术，其代表是美国的Conoco公司和Baker Hughes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。

1982年，我国浙½­大学开始国产减阻剂的开发和试验工作，1985年进行了EDR 型减阻剂的试生产，并在国内原­油管道上进行了中型试验，产品性能已达到国外70年代初期水平。

入管道流体中后，呈连续相分散在流体中，依靠本身特有的粘弹性，分子长链沿流体流动方向自然拉伸，从而对流体微元的运动产生影响。

减阻剂分子间的引力与流体微元产生的反作用力相互影响，减少了无用功的消耗，宏观上得到了减少摩擦阻力损失的效果[3]。

另一种解释是：在输油管道中，由于受摩擦阻力的影响，流体流动表现为紊流状态，造成管道输量降低或能耗增加。

在管道内注入减阻剂后，靠近管壁的层流底层和缓冲区面积增加，管道直径截面上流体的紊流区域面积减少，如图2所示，从而降低整个管线中流体的摩擦阻力[4]。

图2 流体在管道中的流动结构变化示意图2 减阻剂的减阻作用减阻剂注入油品后，能限制油品分子径向运动，使其沿减阻剂长链分子方向运动(即沿管道方向运动)，有效减小油品的紊流程度。

根据流体力学原理，层流趋势越高，摩阻系数越小，减阻剂便是通过这种方式实现减阻、增输的目的。

管道流体流动阻力的降低，实际上是摩阻系数的降低，因此减阻率可以表示为式(1)：100%RRλλλ−=× (1)式中：λ0为未加减阻剂工况下的摩擦系数；λR为注入减阻剂后管道内油品流动的摩阻系数。

根据式(1)，通过计算注入减阻剂前后管道油品摩阻系数0 引言液体在管道中流动时有两种流动状态，一种是层流，另一种是紊流，通常采用雷诺数(Re)来确定流动状态。

流体在管道中流动时受管道沿程阻力和局部阻力的影响，导致系统能量消耗，降低管道输送能力和输送效率。

减阻剂是一种长链、高分子量聚合物，可降低摩擦压力损失，提高烃类产品在管道中的流量，是油品管道输送系统中的重要组成部分，可降低输油管道运行的总能耗费用，提高管道输送效率。

1 减阻剂的组成及减阻机理减阻剂是高分子碳氧化合物聚合物，呈粘稠状，属于非牛顿流体。

其中，油溶性减阻剂的分子结构呈线性长链，具有较强的柔弹性，常将油溶性减阻剂用于油品管道。

减阻剂按类型可分为水溶性和油溶性两大类。

水溶性减阻剂包括聚氧化乙烯、皂角籽、聚丙烯酰胺等，而油溶性减阻剂包括聚异丁烯、甲基丙烯酸酯、聚长链α-烯烃等。

减阻剂的原理及应用1. 减阻剂的概述减阻剂（Flow improver）又称流动助剂、降阻剂，是一类可以降低管道内流体粘度、减小流动阻力的化学物质。

由于管道在输送石油、天然气等流体时会产生摩擦阻力，减阻剂的应用可以有效减少能量损失，提高输送效率。

本文将介绍减阻剂的原理及其应用领域。

2. 减阻剂的原理减阻剂的作用原理主要是通过改变流体的粘度、流变性质以及表面张力等关键参数来减小流体在管道中的阻力。

具体原理如下：•粘度调节：减阻剂能够改变流体的黏度，使其更易流动。

一般来说，减阻剂可以降低流体内分子之间的黏滞力，从而减少摩擦阻力，提高流体流动性。

•流变性质改变：减阻剂可以改变流体的流变性质，如提高流体的剪切稀释率、降低流体的黏滞变性，并减少黏滞失值，从而减小流体在管道中的涡流损失和能量损耗。

•表面张力调节：减阻剂能够降低流体的表面张力，增加流体在管道壁上的润湿性，从而减小流体与管壁之间的摩擦，达到减小管道阻力的效果。

3. 减阻剂的应用领域减阻剂在各个领域都有广泛的应用。

以下是几个主要应用领域的介绍：3.1 石油工业减阻剂在石油工业中的应用非常广泛。

主要应用于石油、天然气输送管道，可以提高流体在管道中的流动性，减少管壁附着，降低摩擦阻力，从而提高输送效率。

减阻剂还可以防止沉降和凝结，延长管道使用寿命。

3.2 煤炭工业减阻剂在煤炭工业中主要应用于煤浆输送。

煤浆是煤与水的混合物，减阻剂可以改善煤浆的流动性，减小流体在管道中的阻力，降低能量消耗，提高煤浆输送效率。

3.3 化工工业减阻剂在化工工业中的应用也比较常见。

化工行业中常涉及到输送各种液体和气体，减阻剂可以提高流体在管道中的流动性，降低阻力，节省能源。

同时，减阻剂还可以减少管道堵塞和冲蚀的发生，减少设备维护和停机时间。

3.4 其他领域除了上述主要应用领域外，减阻剂还广泛应用于水处理、污水处理、食品工业、造纸工业等领域。

在这些领域中，减阻剂可以改善流体在管道中的流动特性，提高输送效率，减少能源消耗。

减阻剂在原油管道运行中的应用戴超摘要：在输油生产过程中，使用减阻剂可以有效的提升管道输送能力，是一种常用的输送工艺。

文章对原油管道添加减阻剂进行了现场实验分析，研究了减阻剂添加后对管道运行的影响。

通过对实验进行分析可以，减阻剂的使用可以有效的提升管道输送能力，满足了炼化企业原油加工需求，提升了企业生产运行调节和管理水平。

关键词：原油管道；减阻剂；增输一、HG减阻剂现场试验以A、B、C三处为试验对象，在原油管道进行了添加减阻剂运行的现场试验，并获得了完满成功。

①确定减阻剂注入点。

为确保减阻效果，减阻剂注入点应尽可能避开弯头、阀门等节流设备，注入点后不应有可对减阻剂产生严重剪切的设备。

因此，注入点选择在输油泵后出站直管段。

注入管线为DN57mm至DN15mm的变径管线。

②对管线进行停输密闭开孔作业，安装高压阀门。

③在添加HG减阻剂输送现场试验期间，分三个阶段实施，第一阶段是在仪征、和县、无为、怀宁四站满负荷运行，最大限度的提高输送能力，使进站压力尽可能低，出站压力尽可能高，稳定后采集未加剂情况下的空白基础数据；第二阶段，考察四站同时添加浓度为10mg/L情况下的减阻和增输效果；第三阶段，考察四站同时添加浓度为15mg/L情况下的减阻和增输效果。

第一阶段:输送鲁宁油和进口油的比例为1:1.5，混油密为886kg/m3当仪征--黄梅管段不加减阻剂时，全线最大输量稳定运行时，管线平均流量为3699m3/h。

仪征干线的输量为7.86万吨/天，安庆支线的输量为1.36万吨/天，九江支线的输量为1.35万吨/天，武汉支线的输量为1.98万吨/天，洪湖支线的输量为0.93万吨/天，长岭的输量为2.24万吨/天。

仪长线全线外管道的总压降为43.91 MPa，其中仪征---黄梅外管道的总压降为21.06MPa。

第二阶段:加入H(}减阻剂浓度为10mg/L运行后，全线最大输量稳定运行时，管线平均流量为3954m3/h ,管线的实际增输率为6.89%。

减阻剂（兰州输油气公司张家川维抢修队甘肃天水 745000）摘要：用于降低流体流动阻力的化学剂称为减阻剂(drag reducing agent)，简称DRA。

减阻剂广泛应用于原­油和成品油管道输送，它是在特定地段提高管道流通能力和降低能耗的重要手段。

作者在《浅谈减阻剂》一文中介绍了减阻剂的发展历史、减阻机理、生产工艺、新动向及在国内外输油管道应用的实例；分析了在输油管道中应用减阻剂的优势。

关键词：流体减阻剂降耗聚合物前言流体的摩擦阻力限制了流体在管道中的流动，造成管道输量降低和能量消耗增加，而高聚物减阻法是在流体中注入少量的高分子聚合物，使之在紊流（速度、压强等流动要素随时间和空间作随机变化，质点轨迹曲折杂乱、互相混掺的流体运动。

）状态下降低流动的阻力。

主体一、减阻及减阻剂的发展历史减阻的概念早在20世纪40年代就已经提出。

20世纪初美国纽约的消防队员曾使用水溶性聚合物增加排水系统的流量。

1948年Toms（汤姆斯）在第一届国际流变学会议上发表了第一篇有关减阻的论文，文章指出，以少量的聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）溶于氯苯中，摩阻可降低约50%，因此，高聚物减阻又称为Toms（汤姆斯）效应。

20世纪60年代末，美国Conoco(康诺克)公司研制成CDR-101型减阻剂，1972年取得专利，1977～1979年间首次商业化应用于横贯阿啦斯加的原油管道的越站输送及提高输量方面，并取得巨大成功。

1981年又研制成功CDR-102型减阻剂，比CDR-101型的性能成数倍地提高。

20世纪80年代初，开展了成品油管道的减阻试验，用于汽油、煤油、柴油和NGL（液化天然气）、LPG（液化石油气）的减阻，到1984年正式在成品油管道上应用。

70年代中期，美国Shellco（壳牌）公司和加拿大Shell Inc（壳牌）公司提出申请减阻剂专利。

1983年，美国Atlantic Richfield co(大西洋富田)公司研制出Arcoflo（艾少芬）减阻剂产品，加入5ppm（百万分之）即可达到20%的减阻效果。

管道减阻剂在原油管道运输中的应用关键词：减阻剂延长石油减阻增输原油在进行管道运输时，管道中的原油由于摩擦阻力的存在而限制了其在管道中的流动，造成了管道运输效率的降低，增加了能量消耗。

减阻剂的注入可以在不改变管道运行方式的条件下，有效的降低管道中流体的摩擦阻力，提高管道的输送能力。

管道减阻剂是一种可以降低流体流动摩阻，增加输送量的高分子添加剂，对输送管道的增输、节能、提高经济效益有非常重要的作用。

一、管道减阻剂减阻机理原油在管道运输过程中，随着管道摩阻的增加，原油的层流部分将会逐渐减少，紊流部分将会增加。

处于紊流状态的原油中有很多漩涡，而这些旋涡是逐级变小的，旋涡的尺度越小，能量的粘滞损耗越大，旋涡的能量最终将被流体的粘滞力损耗掉，变成热能，因此处于紊流状态的原油需要消耗大量的管输能量[1]。

管道的中心区是紊流核心区，管内大部分流体处于这一区，只有靠近管壁的很少部分的液体运动为层流，这两者之间有一过渡区。

减阻剂就是通过改变管壁附近（过渡区）油分子的运动状态，使其向同一方向运动，以扩大已有的层流区，减少能量消耗，降低摩阻损失，以达到减阻增输的目的[2]。

同时，处于紊流状态下的原油中各级旋涡将能量传递给减阻剂分子，使其发生弹性变形，将能量储存起来，之后，减阻剂分子又将获得的能量还给油分子，以维持原油正常运输所必需的能量，达到减阻的目的[3]。

值得注意的是只有当原油处于紊流状态时，减阻剂才起减阻作用。

二、原油管道应用阻剂后的减阻增输效果减阻剂的减阻与增输即为：减阻：在原定输量不变的情况下，降低原油流动摩阻，减少管道沿程压力损失，从而减低泵的动力消耗，节约了能量，可以改换成扬程较低的泵输油。

增输：在原定压力不变的条件下，由于原油流动摩阻降低，而输量增加；在多数情况下，使用减阻剂是为了增加管道的输量，增输是由于减阻的作用而实现的。

使用减阻剂减阻或增输，不需要扩展原有管道工程规模，不需增设泵站或建管道复线，也不需要更换输油设备即可达到提高管道输送能力的目的。

长输管道减阻技术研究[摘要]我国油气资源非常丰富，在国家经济建设的进程中，对油气资源的需求量是非常大的。

经济和科技的快速发展导致能源需求量不断增加，与此同时能源需求地距离油田开采地越来越远使得管道不断向长距离、大管径方向发展。

在发展的同时我们也面临着随之而来的问题，石油作为粘性液体，在运输过程中会在管道内壁产生堆积，运输阻力由此增大，能源消耗随之增多，而运输效率也将大大增加。

本文就长输管道阻力产生的原因进行了介绍，对目前常用的减阻方法进行了阐述，并对减阻剂作用机理进行了分析，且对不足进行了未来展望。

[关键词]长输管道；油气运输；管道阻力；减阻剂1 绪论1.1选题背景中国从20世纪末以来，在新的科技革命迅速发展的带动下，全球经济日趋一体化，中国的能源结构逐渐由已煤炭为主，转变成了以石油、天然气为主。

在我国第十二个五年计划期间，管道业务进展神速，管道铺设到全国各地，能源消耗总量也随之增加。

与其他方式相比，管道在远距离输送时有输量大、性价比高、适应性强、安全高效等优点，常用于天然气的运输。

但是还是有不少缺陷，如：（1）承压能力差。

管道不同于地层，管道抗压能力差的同时还有着脆弱的连接点，天然气输送量必须小于设计限制。

若超过压力设计范围，不但管道会由于能耗过高而变得低效，还会出现危险事故；（2）远距离输送油品时，需要建造增压站。

由于地理因素和管道输送存在摩擦阻力，在输送过程中是存在沿程压降低和能量损失，因此，需要建立增压站进行加压，以保证足够的输送压降，增加了输送成本；（3）受温度影响较大。

由于热胀冷缩原理，一些温差较大的地区对油品的输量有着季节性要求，或者增加管道保温层以及增加埋深；（4）管道流体性质复杂。

会出现如管道生锈腐蚀、冻堵等安全问题。

1.2国内外研究现状迄今为止，经过学者们的潜心研究，发明了不少解决长输气管道节能的技术手段。

其中有效且经济效益较高的技术手段有两种，分别是研究使用高效科技的工艺技术和减小输送阻力。

长输管道的节能与减阻剂的应用摘要：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.a.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。

1.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。