吳起原油降凝劑加注工藝研究

韓 磊，李新林

（陜西延長石油（集團）管道運輸公司，陜西 延安 716000）

吳起原油降凝劑加注工藝研究

韓 磊，李新林

（陜西延長石油（集團）管道運輸公司，陜西 延安 716000）

經(jīng)過測試確定了吳起原油加注降凝劑的最優(yōu)類型，給出吳起原油添加BEM-W降凝劑的最佳濃度和最佳溫度，繪制了相應(yīng)粘溫曲線和流變曲線.依據(jù)SY/T5767-2002給出原油安全進站溫度，這樣，為安全、平穩(wěn)、高效管道輸送提供依據(jù).

降凝劑；凝點；流變性；粘溫曲線

管線起伏波動大，為保證管線的安全、平穩(wěn)、高效運行，特做降凝劑加注研究.

1 吳起原油的物理性質(zhì)

1.1 吳起原油的基本組成及物理性質(zhì)

表1給出了吳起原油的基本物性.

表1 吳起原油的基本物性

由表1可知吳起原油20℃的密度為0.8622g/cm3，即吳起原油屬于輕質(zhì)含蠟原油.

1.2 吳起原油的比熱與溫度的關(guān)系

根據(jù)石油天然氣標準[1]，用差示掃描量熱儀（DSC量熱儀）藍寶石法測量吳起原油在-20~60℃溫度范圍的比熱數(shù)據(jù).可得到如圖1的吳起原油比熱溫度關(guān)系曲線.

圖1 吳起原油比熱隨溫度的變化曲線

由圖1可以看出，在-20~60℃的溫度范圍內(nèi)，吳起原油的比熱出現(xiàn)波動，當(dāng)油溫高于28℃時，比熱隨溫度的升高而增大，但變化趨勢較緩慢.這樣，隨著油溫的降低，原油的DSC熱流曲線在28℃出現(xiàn)轉(zhuǎn)折點，此后原油逐漸進入析蠟高峰區(qū)，大量的蠟結(jié)晶的析出導(dǎo)致比熱隨溫度的突變產(chǎn)生，在20-28℃的范圍，蠟結(jié)晶的析出隨溫度的變化最敏感.

圖2 吳起原油不同溫度下的流變曲線

1.3 吳起原油的熱處理對凝點的影響

根據(jù)石油天然氣行業(yè)標準[2],將取樣油用恒溫水浴將原油加熱到不同的溫度，恒溫一段時間待油溫均勻后，使油樣以0.5℃/min的速率降溫，待溫度降至預(yù)先設(shè)定的裝樣溫度時，裝樣測其凝點.當(dāng)液面有明顯的移動時，則將試管輕輕放回冷浴中，繼續(xù)冷卻，直至把試管水平放置5秒而液面沒有出現(xiàn)流動跡象所對應(yīng)的最高溫度，定為樣油的凝點.測試結(jié)果如表2.

表2 不同加熱溫度對中山川原油凝點的影響

從表2可知吳起原油在45℃和50℃熱處理后，凝點相同，均為17℃，將熱處理溫度提高到60℃和70℃，吳起原油的凝點為16℃，這說明吳起原油對熱處理溫度不敏感.

1.4 吳起原油的流變曲線和粘溫曲線

根據(jù)現(xiàn)場的實際情況，選取50℃作為吳起原油粘溫曲線的測量溫度，依據(jù)石油天然氣標準[3]粘溫曲線的確定，將油樣加熱到50℃，并恒溫10分鐘，然后以0.5℃/min的冷卻速度降溫至測量溫度，測量動平衡流變特性未加劑吳起原油的反常點為23℃，析蠟點為32℃，在牛頓流體范圍內(nèi)，原有的粘度小于38.75mPa.s.

2 吳起原油的降凝劑類型的篩選

根據(jù)石油天然氣標準[4]規(guī)定，降凝劑的篩選包括：（1）降凝劑類型的篩選；（2）降凝劑加注最佳濃度的選擇；（3）最優(yōu)熱處理溫度的確定.選擇GY3、EVA和BEM-W三類降凝劑，現(xiàn)在60℃熱處理條件對吳起原油加注30ppm濃度上述三類降凝劑進行測試.可得表3.

表3 不同類型降凝劑對吳起原油凝點的改變

由表3可知，在60℃的熱處理下，加注30ppm的GY 3和BEM-W的都可使吳起原油的凝點降至13℃，要比EVA的效果好，所以降凝劑EVA不予考慮，降凝劑BEM-W加注要比GY 3加注的加注的流變性略好，所以選取BEM-W為吳起加注原油的降凝劑.

3 吳起原油最佳加注條件的確定

3.1 最佳加注濃度的確定

以60℃為熱處理溫度，測定不同濃度的BEM-W下的改性吳起原油的凝點和表觀粘度，可得表4.

表4 不同濃度的BEM-W對吳起原油的影響

由表4可知，在60℃熱處理條件，加注20ppm和30ppm的BEM-W可使吳起原油的凝點降到13℃，比50ppm（12℃）時僅僅高1℃，30ppm和50ppm的加注濃度條件下，吳起原油的流變性幾乎相同，考慮經(jīng)濟效益，吳起原油加注BEM-W降凝劑的最佳濃度選為30ppm.

3.2 最優(yōu)熱處理溫度的確定

選取30ppm濃度的BEM-W，不同熱處理溫度對應(yīng)得吳起原油凝點如表5，用旋轉(zhuǎn)流變儀測量不同溫度下的吳起原油表觀粘度，得得流變曲線.

表5 相同濃度BEM-W不同熱處理溫度吳起原油的凝點

在30ppm的BEM-W作用下，60℃熱處理條件比55℃下的凝點低1℃，更重要的是前者的表觀粘度比后者有較大的改善，而65℃的熱處理條件與60℃相比，凝點相同，表觀粘度極為相近，所以，考慮經(jīng)濟效益選取60℃為吳起原油熱處理最佳溫度.

3.3 加劑吳起原油的粘溫曲線

在 60℃的熱處理溫度下，測得吳起原油加注30ppm BEM-W降凝劑的粘溫曲線.加注BEM-W降凝劑后，吳起原油的反常點降到15℃，析蠟點為32℃，即反常點降低8℃，相同溫度下的表觀粘度也明顯降低.

4 加劑前后對比

吳起原油在前述最優(yōu)加注BEM-W降凝劑的條件下，改性對比，在60℃的熱處理條件下，吳起原油以30ppm濃度加注BEM-W降凝劑，使其凝點從17℃降至13℃，反常點從23℃降至15℃，且吳起原油的粘度大幅降低.

根據(jù)國內(nèi)現(xiàn)行的技術(shù)規(guī)范[5]，及其國內(nèi)外現(xiàn)行的實際做法，將吳起原油的進末站溫度控制在凝點以上3℃，即18℃，可保證設(shè)計停輸時間內(nèi)再啟動的安全性，在實際的輸送過程中，可以根據(jù)季節(jié)等外在的條件適當(dāng)再調(diào)節(jié)進站溫度[6].

5 吳起-延煉管線降凝劑輸送的建議

吳起-延煉管線的運行現(xiàn)狀：吳起原油量占得最多，達到60%以上，沿線插輸點多，經(jīng)過多次的加熱和加壓（剪切），且沒能實現(xiàn)嚴格意義的泵對泵密閉輸送，而且最終進入延煉末站的溫度較高，達到37℃，野山站來油溫度38℃，甘泉站來油41℃.

依據(jù)降凝劑作用機理[7]，加注降凝劑以后，再次加熱和再次的剪切會降低降凝劑的效果，吳延線的運行正好是加注后在經(jīng)過多次的加熱與加壓（過泵剪切），在每一次過站時均采取加注降凝劑的工藝，加注量有待于進一步實驗分析確定.入站溫度是否符合標準[4]，有待于測定后來判斷，如果吳延線能在其中的某一處或者幾處實現(xiàn)熱力越站或動力越站（直接越站更好），這樣降凝劑的作用效果可充分發(fā)揮，加注量也可以減少，更重要的是可以大幅降低加熱加壓的運行成本.而這一切的前提是熱力、水力計算論證和原油流變性的實際掌握.所以，建議對吳延線進行運行技術(shù)論證，確定最佳的安全運行技術(shù)方案，以達到安全、平穩(wěn)、高效的運行.

〔1〕中華人民共和國石油天然氣行業(yè)標準.原油析蠟熱特性參數(shù)測定 差示掃描量熱法（SY/T0545-1995）[S].

〔2〕中華人民共和國石油天然氣行業(yè)標準.原油凝點測定法（SY/T 0541-94）[S].

〔3〕中華人民共和國石油天然氣行業(yè)標準.原油粘溫曲線的確定 旋轉(zhuǎn)粘度計法（SY/C 7549-2000）[S].

〔4〕中華人民共和國石油天然氣行業(yè)標準.管道原油降凝劑（SY/T5767-2002）[S].

〔5〕中華人民共和國石油天然氣行業(yè)標準.原油管輸運行規(guī)程.（SY/T 5536-2004）[S].

〔6〕丁建林.熱含蠟原油管道流動安全問題研究.中國石油大學(xué)（北京）博士畢業(yè)論文[D].

〔7〕楊筱蘅.輸油管道設(shè)計與管理[M].中國石油大學(xué)出版社, 2006.

TE81

A

1673-260X（2010）03-0122-02位于吳起的石百萬輸油站是延長石油管道運輸公司吳起-延煉管線輸油首站，年設(shè)計輸油能力600萬噸，，由于其地處黃土高原，年最低溫度達-25.4℃，且沿線溝壑縱橫，