高聚物减阻剂在输油管道中的应用探讨

浅析减阻剂在输油管道运行中的减阻节能作用在原油和成品油管道中添加减阻剂，是输油系统降低管道能力消耗，提升特定地段管道流通能力的重要措施之一。

文章介绍了减阻剂的减阻机理，并通过国外输油管道应用实例阐述了减阻剂在输油管道中减阻和增输的用途，分析了在输油管道上应用减阻剂的优势。

标签：减阻剂；输油管道；减阻；增输引言流体在管道中流动与管壁产生摩擦阻力，导致系统能量消耗，降低管道输送量。

通过在输送的流体中添加高分子聚合物，在紊流状态下减小流动阻力从而降低能量消耗的方法称之为高聚物减阻法。

用于降低流体流动阻力的高聚物化合物称为减阻剂（drag reducing agent），简称DRA。

减阻剂是油品管道输送系统中的重要组成，在提高管道输送能力和降低能量消耗方面发挥着重要作用。

1 减阻剂的减阻机理减阻剂通过改变管道中流体的流动状态，具体通过影响湍流场的宏观表现来实现减阻作用。

减阻作用只是单纯的物理作用，减阻剂不与油品物质发生化学反应，所以不影响油品的化学性质，只对其流动特性产生影响。

减阻剂进入流体中后，由于其具有粘弹性，分子链沿流体流向方向自然伸展，从而对流体分子的运动产生影响。

减阻剂分子受到流体分子径向作用力，发生扭曲变形的同时，因其分子间引力而对流体分子产生反作用力。

受到该反作用力的影响，流体分子作用力方向和大小发生改变，一部分径向作用力转变为顺流向的轴向作用力，无用功的消耗降低，宏观上起到减少摩阻损失的作用。

2 输油管道应用减阻剂后的减阻与增输2.1 减阻剂减阻与增输的含义在管道输油过程中加入减阻剂，产生的影响有两个方面：（1）降低能量损耗。

在原定输量一定的情况下，流体摩擦阻力降低，减少管道沿程压力损失，输送泵能耗降低，不仅节约了能量，还可以改换成扬程较低的泵输油。

（2）增加输送量。

在原定压力一定的情况下，流体摩擦阻力降低，从而使得管道输送量得以增加。

一般情况下，在管道中使用减阻剂的主要原因是为了增加管道的输送量。

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。

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。

浅谈管道减阻剂在原油管道输送过程中的应用发布时间：2022-08-16T06:49:13.389Z 来源：《工程管理前沿》2022年第4月第7期作者：孙汉峰[导读] 在原油的管道运输中孙汉峰长庆油田分公司第二输油处摘要：在原油的管道运输中，减阻剂的加入可以有效降低原油的流动摩阻，增加输送量。

本文结合马惠线加入减阻剂的应用实例，阐述了管道减阻剂在原油输送中的减阻增输效果。

关键词：原油管道、减阻剂、减阻增输原油本身是粘度较高的流体，在进行管道输送时，其在输油管道中的流动状态受摩擦阻力作用，造成能量消耗增加、管道运输效率的降低。

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、降低能源消耗、提高输送量具有极为重要的作用和意义。

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

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，只是与其流动特性密切相关。

在湍流中，流体质点的运动速度随机变化着，形成大大小小的旋涡，大尺度旋涡从流体中吸收能量发生变形、破碎，向小尺度旋涡转化。

小尺度旋涡又称耗散性旋涡，在粘滞力作用下被减弱、平息。

它所携带的部分能量转化为热能而耗散。

在近管壁边层内，由于管壁剪切应力和粘滞力的作用，这种转化更为严重。

在减阻剂加入到管道以后，减阻剂呈连续相分散在流体中，靠本身特有的粘弹性，分子长链顺流向自然伸呈流状，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。

减阻剂分子间的引力抵抗上述作用力反作用于流体微元，改变流体微元的作用方向和大小，使一部分径向力被转化为顺流向的轴向力，从而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。

减阻剂的添加浓度影响它在管道内形成弹性底层的厚度，浓度越大，弹性底层越厚，减阻效果越好。

收稿日期:2008-10-22;修改稿收到日期:2008-12-22。

作者简介:富雯婷(1982-),女,在读硕士研究生,主要从事油品输送的研究工作。

高聚物型减阻剂减阻性能的研究富雯婷,管 民,李惠萍,胡子昭(新疆大学化学化工学院,乌鲁木齐830008)摘要 对高聚物减阻剂的减阻性能进行研究,考察了高聚物减阻剂的相对分子质量、起始点的管壁切应力S *w 、减阻剂添加量、雷诺数及高聚物减阻剂的降解对减阻效果的影响。

根据高聚物减阻剂的摩阻系数与雷诺数关系曲线,拟合得到高聚物减阻剂的斜率增量D 。

结果表明,减阻剂的减阻率随相对分子质量的增大而提高;减阻剂的均方回转半径Rg 越大,减阻起始点要求的管壁切应力S *w 值越小,减阻效果越好;减阻剂的减阻率随添加量的增加而增大;减阻剂的斜率增量D 越大,减阻效果越好;高聚物减阻剂在一定剪切力下都会发生一定程度的降解,使减阻率下降。

关键词:高聚物 减阻剂 减阻率 雷诺数1 前 言对于石油行业,管道运输是油品运输的主要传输途径,管道运输具有投资省、能耗低、建设速度快等优点,但也存在输送量适应范围小的缺点,会导致泵站数量增加、能耗增加、成本增加等问题。

目前节能降耗已成为国家发展的基本出发点,在开发能源的同时节能降耗被放在重要位置。

如何增大石油及各种物品在长距离运输过程中的运输量、减少其在过程中的运输时间和运输成本、提高效率是需要完成和改善的问题。

解决上述问题最好的方法是使用减阻剂,通过在油品管道中加入少量减阻剂,使油品的流动性质得到改善。

对于管道运输而言,油品减阻剂是一种广泛应用于原油和成品油管道输送的化学添加剂,它可方便地提高管道的输量,降低管线的压力,节约能源,提高管线运行的安全系数。

因此,使用减阻剂可使管道由/刚性0变为/弹性0,既可使管道迅速实现增输,又无须承担很大的风险,如果使用得当,其总费用完全可能低于其它增输手段。

高聚物是效果良好的油品减阻剂。

Tom s [1]首次发现高分子聚合物在紊流时的减阻现象,引起了流体力学界和高分子学界的广泛注意。

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。

减阻剂在输油管道运行中的减阻节能与增输作用研究西南石油大学邮编：610500摘要：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。

本文首先阐述了减阻剂的减阻增输机理，其次，分析了影响减阻剂减阻增输效果的因素，同时，就减阻剂在国内外输油管道中的应用进行了深入的探讨，具有一定的参考价值。

关键词：减阻剂；输油管道；应用1.前言随着我国国民经济的快速发展，社会对于石油产品的需求越来越旺盛，从而也导致利用输油管道来输送原油的输量也得到了大幅度上升。

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.减阻剂的减阻增输机理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。

管道减阻剂在原油管道运输中的应用摘要：在原油的管道运输中，减阻剂的加入可以有效降低原油的流动摩阻，增加输送量。

本文结合延长石油管道运输中减阻剂的应用实例，阐述了管道减阻剂在原油输送中的减阻增输效果。

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。