易凝高黏原油的改性輸送工藝

連藝秀 楊文川 王幸 楊莉榮 朱鳳仁 陳泓宇

1河北石油職業(yè)技術(shù)學(xué)院2中國石油天然氣管道局維搶修分公司

易凝高黏原油的改性輸送工藝

連藝秀1楊文川1王幸1楊莉榮1朱鳳仁2陳泓宇2

1河北石油職業(yè)技術(shù)學(xué)院2中國石油天然氣管道局維搶修分公司

對于易凝高黏原油，無論是采取加降凝劑輸送還是稠油降黏減阻的輸送工藝，都能顯著降低原油的凝點和黏度，改善其低溫流動性，保證管道平穩(wěn)、安全運行。稀釋劑一般采用低黏原油或天然氣凝析油、輕餾分油等，加入稠油原油后使混合油中蠟、膠質(zhì)及瀝青質(zhì)的濃度下降，蠟析出的溫度下降，原油黏度、凝點均呈下降趨勢，一般稀釋劑的密度越小，黏度越小，其降黏、降凝的效果就越顯著。實驗證明：水包稠油乳狀液的黏度可比稠油黏度降低2～4個數(shù)量級甚至更多，例如單家寺重質(zhì)原油制備的含水率30%的水包油乳狀液，其50℃時的黏度為54mPa·s，而原油黏度為9260mPa·s。乳化降黏方法主要適用于高黏稠油集輸系統(tǒng)。

易凝高黏原油；管道；降凝劑輸送；降黏減阻輸送

1 改性輸送必要性

目前原油的分類方法有多種，但是從管道的輸送工藝角度來分析，針對我國各油田所產(chǎn)原油按其流動性質(zhì)大致可分為三大類：第一類是輕質(zhì)原油，如塔里木油田的塔中原油、青海冷湖原油、新疆柯參原油等；第二類是易凝高黏原油，包括含蠟量較高的易凝原油（含蠟原油），如大慶混合原油含蠟量高達26.29%，勝利原油達9.62%，中原混合原油達21.51%等；第三類是膠質(zhì)瀝青質(zhì)含量較高的高黏重質(zhì)原油（稠油），如遼河油田的高升原油50℃的黏度高達2256mPa·s，勝利油田的單家寺原油黏度為9261mPa·s，渤海油田的埕北原油黏度為574.7mPa·s等。輕質(zhì)原油在我國原油產(chǎn)量中較少，大部分原油為含蠟原油和稠油即易凝高黏原油。對于易凝高黏原油，無論是采取加降凝劑輸送還是稠油降黏減阻的輸送工藝，都能顯著降低原油的凝點和黏度，改善其低溫流動性，保證管道平穩(wěn)、安全運行。

為了使易凝高黏原油管道輸送安全、高效、經(jīng)濟，可以從設(shè)計、運行管理等多方面采取措施，而采用降凝減阻輸送工藝是目前最經(jīng)濟的措施。

2 含蠟原油的加降凝劑輸送

在較低溫度下，含蠟原油流動性差，這是因為其中的蠟晶析出，并相互連結(jié)形成海綿狀的蠟晶結(jié)構(gòu)。因此，改善蠟晶結(jié)構(gòu)就可以改善含蠟原油的低溫流動性。

降凝劑是高分子聚合物，其分子由極性部分和非極性的烷基鏈組成?？梢杂米骱炘徒的齽┑幕瘜W(xué)劑有多種，但目前大多數(shù)降凝劑都是以乙烯-醋酸乙烯脂共聚物（EVA）為主復(fù)配而成的。在我國目前使用效果較好的一種降凝劑是GY—3，它是以聚丙烯高碳醇混合脂為主的化學(xué)產(chǎn)品復(fù)配物，使用濃度在50mg/kg左右。

2.1 降凝劑作用的機理

一般認為，降凝劑改變了蠟晶形態(tài)，推遲了原油膠凝過程。共晶與吸附理論認為：在原油冷卻時，降凝劑與蠟同時共晶析出，或吸附在蠟晶表面，使新生成的蠟晶不斷被降凝劑所包圍，形成樹枝狀結(jié)晶，不易形成空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，從而降低了原油的凝點，改善了原油的低溫流動性。

2.2 降凝劑使用效果的影響因素

影響降凝劑效果的主要因素包括原油組成與降凝劑的適配性、剪切作用的影響、加劑處理溫度的影響、加劑冷卻速度的影響和加劑濃度的影響。

3 稠油降黏減阻輸送工藝

隨著常規(guī)石油資源的減少，高黏重質(zhì)原油（即稠油）早已引起國際石油界的關(guān)注。輸送重質(zhì)原油的主要困難就是來自于它的高黏度。例如單家寺原油在50℃的黏度高達9261mPa·s（比大慶原油高近500倍），80℃的黏度仍高達750mPa·s，我國是世界上盛產(chǎn)含蠟黏稠原油的大國，原油物性覆蓋面很大。從流體力學(xué)的觀點分析，原油流型復(fù)雜多的原油流動性很差，為降低重質(zhì)原油輸送的燃料消耗和動力消耗，所以降黏減阻就是稠油輸送工藝的核心。

3.1 稀釋輸送工藝

（1）降黏的機理。稀釋劑一般采用低黏原油或天然氣凝析油、輕餾分油等，加入稠油原油后混合油中蠟、膠質(zhì)及瀝青質(zhì)的濃度下降，蠟析出的溫度下降，原油黏度、凝點均呈下降趨勢，一般稀釋劑的密度越小，黏度越小，其降黏、降凝的效果就越顯著。

（2）稀釋輸送的應(yīng)用。在我國重質(zhì)稠油的集輸管道中一般使用附近油田的含蠟原油進行降黏。例如，在黏度為21127mPa·s的單家寺含水原油中摻入黏度為28.7mPa·s的濱南含蠟原油，當稀釋比（稀釋油在混合油中的比例）為20%左右時，混合油黏度降到1545mPa·s，其降黏率達93%，其效果非常顯著。在加拿大、委內(nèi)瑞拉等重質(zhì)原油生產(chǎn)大國主要使用天然氣凝析液作為稀釋劑，如加拿大在阿爾伯達重質(zhì)原油輸送時一般把2/3的重質(zhì)原油與1/3的凝析油混合輸送進行降黏。

3.2 乳化降黏輸送工藝

（1）乳化降黏的機理。乳化降黏是將表面活性劑水溶液加入稠油中，在一定的溫度和剪切作用下，使稠油以很小的滴狀分散于水中，形成水為連續(xù)相、油為分散相水包油型（O/W）乳狀液。在輸送過程中，使稠油間的內(nèi)摩擦以及稠油與管壁的摩擦變?yōu)樗c稠油液滴的摩擦和水與管壁之間的摩擦，從而大大降低了摩阻損失。而在乳狀液到達管道終點后，再通過改變溫度或剪切條件，加入適量的破乳劑，以脫除輸送時摻入的水分。實驗證明：水包稠油乳狀液的黏度可比稠油黏度降低2～4個數(shù)量級甚至更多，例如單家寺重質(zhì)原油制備的含水率30%的水包油乳狀液，其50℃時的黏度僅為54mPa·s，而原油黏度為9260mPa·s。乳化降黏方法主要適用于高黏稠油集輸系統(tǒng)。

（2）乳化技術(shù)的應(yīng)用。1988年委內(nèi)瑞拉國家石油公司與英國石油公司合作開發(fā)了奧里乳化技術(shù)，它是在委內(nèi)瑞拉奧里諾科重質(zhì)原油中加入30%的水，所制備出的水包油型乳狀液，用作燃料油直接燃燒。其50℃時的黏度為300～500mPa·s（而相同溫度下，原油黏度為6000～40000mPa·s），其燃燒性能很好。

4 結(jié)語

我國在重質(zhì)原油集輸管道上也嘗試過摻入表面活性劑水溶液減阻，也曾進行過重質(zhì)原油乳化長距離輸送的室內(nèi)實驗，并在油田集輸管道上進行過現(xiàn)場模擬試驗，但推廣應(yīng)用較少。

關(guān)于稠油的輸送工藝很多，還有加紊流減阻劑輸送、水懸浮輸送、水環(huán)輸送、氣飽和輸送等方法。

（欄目主持 楊軍）

10.3969/j.issn.1006-6896.2014.4.014