看着监控屏幕上平稳流动的原油压力数据,管道控制室的操作员老王喝了口茶,想起十年前同样输量下那台总是超负荷运转的泵,不禁感慨技术的力量。

石油管道就像能源输送的高速公路,但这条路上有个常被忽视的问题——摩擦阻力。当原油在管道中奔腾时,它与管壁产生的摩擦力会消耗大量能量。
好家伙,这摩擦可不得了,能让泵站的电表转得飞快,甚至限制整条管道的运输能力-4。
这时候,减阻剂(DRA)就登场了,有人可能会把它误称为“dram石油”,其实它正是解决这一痛点的关键技术-1。
这玩意儿的神奇之处在于,只需要在原油中添加极其微小的剂量,就能显著降低流动阻力。比如油溶性的聚异丁烯,用量仅为60毫克/千克时,就能大幅提高原油在管道中的输送能力-4。
想象一下,就像在堵塞的血管中注入一种特殊药物,让血液流动突然变得顺畅起来。
减阻剂的工作原理可以追溯到20世纪40年代,当时科学家Toms首次发现高分子聚合物对紊流状态下的流体具有减阻作用-1。
他发现,在流体中添加低浓度聚甲基丙烯酸甲酯聚合物可实现40%的减阻效果-1。
如今,这项技术已经发展得相当成熟。2019年,研究人员尝试使用纳米技术改善原油流动性,发现纳米二氧化硅颗粒有助于改善重质原油的流动性-1。
更有趣的是,不同形状的管道也会影响减阻剂的效果。2020年的一项研究显示,使用五边形螺旋管时,十二烷基硫酸钠对管输原油的最高减阻率达到53.9%,而圆管的最高减阻率为47.5%-1。
减阻剂技术不断进化,应用“dram石油”这类技术解决方案已成为行业常态,它通过改变原油的流动特性,让能源运输变得更加高效-5。
纸上谈兵不如实际操作,让我们看看减阻剂在真实场景中的表现。阿联酋ADNOC公司在其三条现有主要原油管道中注入减阻剂,取得了显著效果-2。
在一条42英寸直径、65公里长的管道中,仅以50ppm的注入率就实现了超过60%的减阻率-2。这意味着什么?管道压力降低,泵送功率减少,能耗直线下降。
更具体的数据是:整体泵送功率每天节省约25至30兆瓦时,相当于每年减少约1.6亿标准立方英尺的燃料气消耗,每年减少12,500至14,400吨二氧化碳当量排放-2。
另一项研究表明,在出口原油网络中仅添加2毫克/升的减阻剂,就使管网背压降低高达5巴,使资产能够停用一台出口泵,同时维持可持续的石油生产速率-6。
这项措施每年仅电费就节省超过140万美元,并减少每年16,000吨二氧化碳排放-6。
随着全球对能源运输效率的要求不断提高,减阻剂市场正迎来快速增长。预计到2025年,全球减阻剂市场规模将达到7.4086亿美元,到2037年可能增长至14.7亿美元-3。
亚太地区由于工业活动增加和高效流体运输需求,预计到2037年将产生5.586亿美元的收入,占据最大市场份额-3。
不同类型的减阻剂也有不同的市场表现。聚合物类减阻剂预计到2037年将获得最大的收入份额,达到60%-3。
石化领域预计也将在2037年占据重要份额,因为技术进步为各种流体成分和管道配置提供量身定制的解决方案-3。
全球减阻剂的主要参与者包括LiquidPower Specialty Products、Flowchem、贝克休斯、Innospec等公司-7。这些公司不断推动“dram石油”相关技术的创新和优化,为石油运输行业提供更加高效的解决方案。
选择合适的减阻剂可不是随便挑挑就行,需要考虑多方面因素。根据研究,评估标准应包括:与管道材料的兼容性、降低阻力和改善压降的有效性、极端操作条件下的稳定性、可操作性、成本效益和投资回报率-6。
环境安全考虑也很重要,比如减阻剂的毒性和生物降解性-6。
实际应用中,减阻剂的效率可能受到多种因素影响。比如如果化学剂从上游位置注入,而中途有流体混合,导致流动模式丧失,减阻剂的效率就会下降-2。
在一项案例中,由于从上游平台注入减阻剂产生混合效应,观察到大约13-18%的减阻效率损失-2。
温度也会影响减阻剂的效果。研究发现,在实验范围内,提高温度会显著降低大多数聚合物的减阻作用-1。
烷基支点之间的距离对聚合物减阻性能及其力学稳定性也有直接影响-1。
在全球推进 decarbonization(去碳化)的背景下,减阻剂正在扮演新角色。它不再仅仅是提高运输效率的工具,更成为减少碳排放的重要手段。
通过降低泵送需求,减阻剂直接减少了能源消耗和温室气体排放-2。
传统减阻剂可能存在环境问题,一些传统产品不可生物降解,如果进入环境,可能会带来生态风险-3。行业参与者正在积极致力于开发环保型减阻剂,以减少对环境的影响-3。
未来,随着技术进步,我们可能会看到更多创新解决方案。比如自我修复型表面活性剂,它在劣化后能够自我修复,而且比聚合物更耐机械降解,热力学稳定性更强-1。
随着全球能源需求的不断增加,原油流动减阻技术仍有广阔的研究空间-1。无论是传统石油运输还是新兴能源领域,这项技术都将继续发挥重要作用。
控制室窗外,输油泵站安静运行,仪表盘上的能耗指标远低于行业标准。远处,石油管道如同银色动脉延伸向地平线,里面流动的原油因为微量的减阻剂而减少了摩擦阻力的束缚。新技术让能源运输变得既经济又环保,泵站工程师们讨论的不再是设备超负荷警报,而是如何进一步优化减阻剂注入参数,为下一个十年的清洁运输做准备。