冀東原油添加降凝劑應(yīng)用效果現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)研究

聶超飛，劉鑫，潘艷華，李青春，苗青，張立新，尹航

1.中國(guó)石油管道科技研究中心，河北廊坊065000

2.中國(guó)石油管道公司秦皇島輸油氣分公司，河北秦皇島066000

3.中國(guó)石油集團(tuán)東南亞管道有限公司，北京100102

冀東原油添加降凝劑應(yīng)用效果現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)研究

聶超飛1，劉鑫2，潘艷華2，李青春2，苗青1，張立新1，尹航3

1.中國(guó)石油管道科技研究中心，河北廊坊065000

2.中國(guó)石油管道公司秦皇島輸油氣分公司，河北秦皇島066000

3.中國(guó)石油集團(tuán)東南亞管道有限公司，北京100102

添加降凝劑是一種改善原油低溫流動(dòng)性的有效方法。為了測(cè)試不同種類不同劑量降凝劑在低輸量管道的應(yīng)用效果，選擇冀東油田高遷線進(jìn)行了添加降凝劑的現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行試驗(yàn)研究。在高尚堡首站分別添加50、100 mg/L的JD1#降凝劑和100 mg/L的納米降凝劑，而后對(duì)高尚堡首站、中間站和遷安末站的原油進(jìn)行測(cè)試，結(jié)果表明：與空白油相比，三者降凝降黏效果相當(dāng)，凝點(diǎn)從22～26℃降低到11～13℃；當(dāng)溫度在30℃以上時(shí)，降黏效果不明顯，在30℃以下時(shí)，溫度越低降黏效果越明顯；過泵剪切對(duì)加劑原油的凝點(diǎn)和黏度影響不大。根據(jù)室內(nèi)和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)結(jié)果，推薦JD1#降凝劑的添加量為50 mg/L。

冀東原油；降凝劑；現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)；凝點(diǎn)；黏度

冀東油田高遷線（高尚堡至遷安輸油管道）于2005年1月投產(chǎn)，全長(zhǎng)78.5 km，管徑273 mm，冀東原油輸送至遷安后，并入秦京線輸送至下游。高遷線和秦京線管道走向見圖1。高遷線全線設(shè)有高尚堡首站、中間站和遷安末站三個(gè)站場(chǎng)，高尚堡首站和中間站分別有3臺(tái)輸油泵和2臺(tái)加熱爐。本項(xiàng)目選擇高遷線對(duì)冀東原油進(jìn)行了添加降凝劑的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。

圖1 高遷線和秦京線管道走向示意

1 室內(nèi)添加劑試驗(yàn)

在現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)之前，先在室內(nèi)對(duì)冀東原油進(jìn)行添加劑試驗(yàn)。室內(nèi)試驗(yàn)選用JD1#（乙烯-醋酸乙烯共聚物）和納米兩種降凝劑[1-5]，對(duì)加劑的冀東原油油樣進(jìn)行了快速降溫模擬和實(shí)際管輸全過程模擬，測(cè)試原油凝點(diǎn)和黏度，綜合對(duì)比了加劑冀東原油在不同條件下的油品物性。

1.1 快速降溫模擬試驗(yàn)

使用柴油配制JD1#降凝劑和納米降凝劑溶液（質(zhì)量分?jǐn)?shù)1%，下同），以質(zhì)量濃度50 mg/L和100 mg/L對(duì)冀東原油進(jìn)行加劑處理。加劑油樣在水浴內(nèi)靜態(tài)加熱至60℃，恒溫20 min，油樣裝入帶有循環(huán)水套的試驗(yàn)瓶，攪拌裝置轉(zhuǎn)速為80 r/min，以0.5℃/min的降溫速率動(dòng)態(tài)降至20℃，恒溫20 min，測(cè)試其凝點(diǎn)和黏度；繼續(xù)以0.5℃/min的降溫速率動(dòng)態(tài)降至15℃，恒溫20 min，再測(cè)試其凝點(diǎn)和黏度（根據(jù)SY/T 0520-2008《原油粘度測(cè)定旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)平衡法》測(cè)量黏度，根據(jù)SY/T0541-2009《原油凝點(diǎn)測(cè)定法》測(cè)量凝點(diǎn)，下同）。試驗(yàn)結(jié)果見表1。

分別添加100 mg/L JD1#降凝劑和納米降凝劑，凝點(diǎn)為9～12℃，兩種降凝劑對(duì)冀東原油降凝降黏的效果相當(dāng)。對(duì)于JD1#降凝劑，在熱處理溫度為60℃、終冷溫度為20℃下測(cè)試，添加50 mg/L比添加100 mg/L試樣的凝點(diǎn)低2℃，黏度相差不大；在終冷溫度為15℃下測(cè)試，添加50 mg/L與添加100 mg/L試樣的凝點(diǎn)相同。

表1 添加不同類型降凝劑后的凝點(diǎn)和黏度

1.2 實(shí)際管輸全過程模擬試驗(yàn)

分別配制含JD1#降凝劑和納米降凝劑（質(zhì)量濃度為50 mg/L和100 mg/L）的原油油樣，在水浴內(nèi)動(dòng)態(tài)加熱至60℃，恒溫20 min，油樣裝入帶有循環(huán)水套的試驗(yàn)瓶，攪拌裝置轉(zhuǎn)速80 r/min，以實(shí)際管輸?shù)慕禍厮俾蕜?dòng)態(tài)慢速降溫至20℃，恒溫20 min，測(cè)試其凝點(diǎn)和黏度，然后以同樣速率降溫至15℃，恒溫20 min，測(cè)試其凝點(diǎn)和黏度，最后再靜置4 h后測(cè)試其凝點(diǎn)與黏度。試驗(yàn)結(jié)果見表2～4。

表2 添加不同類型降凝劑后20℃原油的凝點(diǎn)和黏度

表3 添加不同類型降凝劑后15℃原油的凝點(diǎn)和黏度

表4 靜置4 h后的加劑油凝點(diǎn)

從表中可以看出，在實(shí)際管輸溫度為20℃時(shí)，加劑油凝點(diǎn)為14℃；在實(shí)際管輸溫度為15℃時(shí)，加劑油凝點(diǎn)為13℃；靜置4 h后，加劑油凝點(diǎn)為14℃，JD1#與納米降凝劑的作用效果相當(dāng)。加劑油在較低溫度下的黏度較大，但對(duì)管輸?shù)挠绊懖淮蟆?/p>

綜合比較兩種降凝劑的試驗(yàn)結(jié)果，可以認(rèn)為50、100 mg/L的JD1#降凝劑和100 mg/L的納米降凝劑在相同的熱處理?xiàng)l件下，對(duì)冀東原油的改性效果基本相當(dāng)。

2 現(xiàn)場(chǎng)加劑試驗(yàn)

為了驗(yàn)證室內(nèi)試驗(yàn)結(jié)果的可靠性，于2014年3月13日至21日進(jìn)行了高遷線的現(xiàn)場(chǎng)加劑試驗(yàn)?，F(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)共分為三個(gè)階段，分別添加50、100 mg/L的JD1#降凝劑和100 mg/L的納米降凝劑。原油從高尚堡輸送至遷安的管程需要14.1 h，每個(gè)階段的加劑時(shí)間為3倍管程時(shí)間。在全線三個(gè)站內(nèi)分別取樣測(cè)試。

加劑試驗(yàn)期間，高遷線輸量穩(wěn)定在295 m3/h左右，流速約1.54 m/s。高尚堡首站原油出站溫度一直高于57℃，滿足降凝劑綜合熱處理溫度的要求；中間站一直未點(diǎn)爐，進(jìn)站溫度50～52℃；遷安末站進(jìn)站溫度44～48℃。首站平均出站壓力3.7 MPa，中間站平均進(jìn)站壓力0.1 MPa，中間站平均出站壓力3.2 MPa，遷安末站平均進(jìn)站壓力0.2 MPa。

2.1 凝點(diǎn)測(cè)試結(jié)果

三個(gè)站三種加劑方式油樣的凝點(diǎn)測(cè)試結(jié)果見表5。

由表5可以看出，冀東原油添加50、100 mg/L的JD1#降凝劑和100 mg/L的納米降凝劑的降凝效果相當(dāng)，凝點(diǎn)由22℃（冀東空白油）降低到11～13℃，效果較為顯著。

2.2 黏度測(cè)試結(jié)果

由于加劑后原油在測(cè)試溫度下多處于牛頓流體狀態(tài)，相同溫度下原油黏度數(shù)據(jù)的波動(dòng)不大，為了更清晰地揭示流變性隨溫度的變化，每種降凝劑添加量下的原油黏度取其平均值以便更直觀地反映試驗(yàn)結(jié)果。加劑量、站場(chǎng)對(duì)原油黏溫關(guān)系的影響見圖2～4。

表5 加劑冀東油凝點(diǎn)測(cè)試結(jié)果（測(cè)試溫度20℃）

圖2 高尚堡站加劑量對(duì)原油黏溫關(guān)系的影響

圖3 遷安站加劑量對(duì)原油黏溫關(guān)系的影響

圖4 中間站加劑量對(duì)原油黏溫關(guān)系的影響

由圖2和圖3可以看出，與空白油黏度相比，在30℃以上，三種降凝劑的降黏效果不明顯。當(dāng)溫度低于30℃時(shí)，溫度越低降黏效果越明顯。在20℃時(shí)，加劑油平均黏度已下降到約為空白油黏度的20%。添加50、100 mg/L的JD1#和100 mg/L的納米降凝劑對(duì)冀東原油降黏效果的影響不大。在添加相同降凝劑及其相同劑量的情況下，高尚堡首站與中間站原油黏溫特性曲線基本一致，而遷安末站原油的平均黏度略有增加。當(dāng)秦京線反輸冀東原油時(shí)，秦皇島進(jìn)站溫度在20℃以上，在該溫度以上，三個(gè)站的原油均為牛頓流體，平均黏度相差不大。

2.3 過泵的影響

試驗(yàn)期間中間站一直未點(diǎn)爐，過泵溫升為2℃左右。為了考察加劑油過泵前后流變性的變化，分別在中間站泵前和泵后處對(duì)JD1#的添加量為100 mg/L的加劑油進(jìn)行取樣試驗(yàn)，測(cè)試結(jié)果見表6。

表6 中間站泵前后加劑油的凝點(diǎn)和黏度（測(cè)試溫度為20℃）

從表6可以看出，過泵前后，加劑油的凝點(diǎn)和平均黏度均沒有發(fā)生太大變化，說明過泵剪切對(duì)加劑油的凝點(diǎn)和黏度影響不大。

2.4 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)對(duì)管道正常運(yùn)行的影響

根據(jù)2014年3月份高遷線的生產(chǎn)報(bào)表可知，在加劑前后管道的輸量基本不變，平均輸量穩(wěn)定在299 m3/h左右，加劑前后的站間摩阻數(shù)據(jù)見表7。

由表7可以看出，加劑前后站間的摩阻基本保持不變。高遷線首站出站平均溫度在55℃左右，中間站進(jìn)站溫度在50℃左右，末站進(jìn)站溫度在45℃左右，全線保持在較高的溫度下運(yùn)行。結(jié)合測(cè)得的黏度可知，在該溫度下，空白油與加劑油均為牛頓流體，二者黏度相差不大，不超過10 mPa·s，所以加劑現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)對(duì)高遷線的正常運(yùn)行影響不大。

表7 加劑前后站間的摩阻壓降

3 結(jié)論

室內(nèi)與現(xiàn)場(chǎng)添加JD1#和納米降凝劑的試驗(yàn)結(jié)果表明：與空白油相比，三種加劑方式的降凝降黏效果相當(dāng)，凝點(diǎn)從22～26℃降低到11～13℃，降黏效果隨著溫度的降低逐漸明顯，尤其當(dāng)原油處于非牛頓流體區(qū)間時(shí)，這一趨勢(shì)更為明顯；過泵剪切對(duì)加劑油的凝點(diǎn)和黏度影響不大。因此，推薦JD1#降凝劑的添加量為50 mg/L。高遷線添加降凝劑現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)結(jié)果為低輸量管道加劑運(yùn)行方案的制訂提供了充分的數(shù)據(jù)支持和現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)依據(jù)。

[1]楊莜蘅.輸油管道設(shè)計(jì)與管理[M].東營(yíng)：中國(guó)石油大學(xué)出版社，2013.

[2]李傳憲.原油流變學(xué)[M].東營(yíng)：中國(guó)石油大學(xué)出版社，2007.

[3]宋昭崢，葛際江，張貴才，等.高蠟原油降凝劑發(fā)展概況[J].石油大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2001，25（6）：117-122.

[4]李傳憲，張春光，孫德軍.降凝劑與原油組分互相作用的影響因素及降凝劑發(fā)展[J].化學(xué)通報(bào)，2002（12）：819-823.

[5]王峰，張冬敏，丁艷芬，等.納米雜化材料對(duì)高蠟原油降凝降黏作用的研究[J].科學(xué)通報(bào)，2010，55（26）：2 644-2 647.

Field Test ofApplicative Effect ofAdding PPDin Jidong Oilfield

NIE Chaofei1，LIU Xin2，PAN Yanhua2，LIQingchun2，MIAO Qing1，ZHANG Lixin1，YIN Hang3
1.CPP Technology Research Center，Langfang 065000，China
2.CPPC Qinhuangdao Oil&Gas Transportation Company，Qinhuangdao 065000，China
3.CNPC South-East Asia Pipeline Co.，Ltd.，Beijing 100102，China

Adding pour point depressant（PPD）is an effective method to improve the flow of crude oil at low temper ature.In order to test the real effect of different kinds or volumes of PPD on the transportation of low throughput crude oil pipeline，the paper makes a field test research on transportation of the crude oil，with PPD added into it in Gaoshangbao-Qian’an pipeline of Jidong Oilfeild.After adding 100 mg/LJD1#，50 mg/L JD1#and 100 mg/L nanometer PPDs respectively into the crude oil in pipeline at Gaoshangbao Station，the effects of PPDs on oil transportation at Gaoshangbao start station，at the middle station and at the Qian’an terminal station are tested respectively.The research findings are as follows:Compared with the blank oil，the three kinds of PPDs into the oil produce equal effect in lowering condensation and viscosity，and the condensation point is reduced from 22～26℃to 11～13℃in all the three situations.When temperature is above 30℃，the viscosity-reducing effect is not obvious；Whereas when temperature is below 30℃，the lower the temperature is，the more obvious the viscosity-reducing effect is；The shear through the pump has little effect on condensation point and viscosity of crude oil with PPD.Adding 50 mg/L of JD1#PPD is recommended through laboratory and field tests.

Jidong crude oil；PPD；field test；condensation point；viscosity

10.3969/j.issn.1001-2206.2015.06.010

聶超飛（1987-），男，河北石家莊人，助理工程師，2013年畢業(yè)于中國(guó)石油大學(xué)（北京）石油與天然氣工程專業(yè)，碩士，現(xiàn)從事油氣儲(chǔ)運(yùn)工藝研究工作。

2015-04-19