聚α烯烴型原油減阻劑在油田的應(yīng)用

王 欣，王 晶，呼文財，徐 超

（中海油能源發(fā)展股份有限公司工程技術(shù)分公司，天津 300452）

隨著渤海油田的不斷開發(fā)，新平臺及調(diào)整項目的不斷投產(chǎn)，渤海錦州25-1 南油田原油外輸量不斷增加，達(dá)到其原油外輸管線的最高設(shè)計壓力，管線安全運(yùn)行風(fēng)險急劇增加。在此背景下，將聚α 烯烴型原油減阻劑HYJZ-06 在該油田成功進(jìn)行應(yīng)用，解決了現(xiàn)場原油的減阻增輸問題。本文介紹了聚α 烯烴型原油減阻劑HYJZ-06 在渤海錦州25-1 南油田的應(yīng)用情況并總結(jié)了減阻劑HYJZ-06 在該油田使用過程中的注意事項。

1 減阻劑HYJZ-06 在錦州25-1 南油田的應(yīng)用

渤海錦州25-1 南油田外輸原油海管設(shè)計最大輸油量為9 700 m3/d，隨著該油田的不斷開發(fā)，產(chǎn)油量逐步增加至9 650 m3/d，基本達(dá)到該海管的最大設(shè)計輸送量，在此輸量下，海管運(yùn)行壓力上漲至8.58 MPa，接近其最高設(shè)計運(yùn)行壓力8.70 MPa，管線安全運(yùn)行風(fēng)險急劇增加。在此背景下，在該油田開展了聚α 烯烴型原油減阻劑HYJZ-06 的現(xiàn)場試驗，試驗結(jié)果表明，減阻劑HYJZ-06 針對錦州25-1 南油田原油具有良好的減阻增輸效果，當(dāng)其加注濃度為60 mg/L 時，減阻率達(dá)到39.14 %，增輸率達(dá)到31.80 %，解決了現(xiàn)場原油的減阻增輸問題。

1.1 減阻劑加注濃度對減阻效果的影響

錦州25-1 南油田原油黏度（50 ℃）為15.73 mPa·s、密度（20 ℃）為895.1 kg/m3。從表1 數(shù)據(jù)可以看出：當(dāng)外輸量基本一定時，海管入口壓力隨著減阻劑加注濃度的升高而降低，減阻率、增輸率均隨著減阻劑加注濃度的增加而升高。

1.2 泵的剪切對減阻劑效果的影響

從表2 可以看出：減阻劑在外輸泵前、后加注時，對其減阻效果影響不大，當(dāng)其加注在原油緩沖罐前（距離外輸泵入口30 min）時，經(jīng)過外輸泵的剪切，減阻劑基本失去減阻效果。

2 減阻劑應(yīng)用注意事項及要求

2.1 對原油流動狀態(tài)的要求

減阻劑的作用原理為，它在高于原油傾點的溫度下，降低原油因紊流引起的能量消耗，即在相同輸油壓差下，在相同的管道中獲得較大的輸油量。因此，減阻劑的應(yīng)用前提是管線中原油處于紊流狀態(tài)。液體的流動狀態(tài)用雷諾數(shù)（Re）來判定。所以只有當(dāng)Re≥3 000才能滿足減阻劑對流動狀態(tài)的最低要求，并且隨著雷諾數(shù)的增大，減阻效果增強(qiáng)[1]。經(jīng)過相關(guān)理論計算，當(dāng)錦州25-1 南油田外輸量為9 650 m3/d 時，雷諾數(shù)為13 825，因此該管線具備減阻劑的應(yīng)用條件。

2.2 對原油含水率的要求

當(dāng)管線輸送的原油含水率超過其反相點時，即當(dāng)輸送的介質(zhì)水為連續(xù)相時，延程阻力會極大降低，減阻劑在該情況下基本失去減阻作用。因此，只有當(dāng)管線輸送的原油含水率在反相點以內(nèi)時，才能起到較好的減阻作用。錦州25-1 南油田原油達(dá)到反相點時的含水率為55 %，實際的原油含水率在1 %左右，遠(yuǎn)低于其反相點，因此具備減阻劑的使用條件。

2.3 減阻劑對加注設(shè)備的要求

聚α 烯烴型減阻劑HYJZ-06 為白色乳狀液體，其自身穩(wěn)定性較差，放置一段時間后分層，如長時間放置可能存在結(jié)塊問題。渤海錦州25-1 南油田各化學(xué)藥劑加注設(shè)備均為柱塞泵，用柱塞泵加注該藥劑期間，經(jīng)常發(fā)生柱塞泵的堵塞問題，不能保證藥劑的持續(xù)、穩(wěn)定加注。針對該問題，對減阻劑加注設(shè)備進(jìn)行了改進(jìn)，將柱塞泵改為隔膜泵，并通過儀表氣對減阻劑HYJZ-06 定期進(jìn)行攪拌。在此情況下，可以保證減阻劑在現(xiàn)場的正常加注。

2.4 減阻劑的作用時間

聚α 烯烴型減阻劑HYJZ-06，原始狀態(tài)為團(tuán)狀的線性高分子，其在加入原油中后逐漸由團(tuán)狀展開變?yōu)榫€性狀態(tài)，只有當(dāng)減阻劑分子展開后才能對原油起到減阻作用，因此減阻劑從加注到起作用需要一定時間。原油的溫度、黏度及Re 對其作用時間均有一定影響。原油溫度越低、黏度越大、Re 越小時，減阻劑作用需要時間越長，一般為30 min 至2 h。因此，減阻劑的作用時間必須低于原油在管線中的停留時間，才能保證減阻劑發(fā)揮良好的作用效果。錦州25-1 南油田原油在海管中的停留時間約為24 h，現(xiàn)場實測減阻劑作用時間為35 min，因此該油田具備減阻劑的加注條件。

表1 錦州25-1 南油田減阻劑注入濃度與減阻率和增輸率的關(guān)系

表2 剪切對減阻劑效果的影響

2.5 剪切對減阻劑的影響

當(dāng)減阻劑剛加注到原油中后，由于其由團(tuán)狀并未展開，因此高速剪切對其減阻效果影響較小，一旦減阻劑分子部分或全部展開，高速剪切將導(dǎo)致減阻劑分子鏈斷裂，最終導(dǎo)致減阻劑作用效果降低或失效[2]。錦州25-1 南油田在外輸泵入口加注減阻劑后，對減阻劑效果基本無影響，當(dāng)其加注在原油緩沖罐前（至外輸泵需要30 min）時，減阻劑經(jīng)過外輸泵的剪切，基本喪失作用效果。

2.6 減阻率與增輸率的計算

減阻率計算公式如下：

式中：ΔP1，untreated-加入減阻劑前的沿程壓降，MPa；ΔP1，corrected-加入減阻劑后并修正后的沿程壓降，MPa。

式中：Qbase-基礎(chǔ)流量，m3/d；Qtreated-加藥劑后的流量，m3/d[3]。

增輸率計算公式如下：

式中：TI-增輸率，%。

管內(nèi)流態(tài)不同，n 取值不同[4]。當(dāng)油品流態(tài)處于水力光滑區(qū)時，n 取1.75；當(dāng)油品處于混合摩擦區(qū)時，n 取1.877；當(dāng)油品處于兩區(qū)之間的過渡區(qū)時，n 取1.8。

3 結(jié)論

（1）聚α烯烴型減阻劑HYJZ-06 針對渤海錦州25-1 南油田原油具有良好的減阻增輸效果，減阻率與增輸率隨著減阻劑加注濃度的升高而增大。

（2）某油田是否能夠應(yīng)用聚α 烯烴型減阻劑，需同時滿足以下條件：輸送原油的含水率低于該原油反相點時的含水率；管線輸送原油的Re≥3 000；原油在管線中的停留時間大于減阻劑分子由團(tuán)狀展開變?yōu)榫€性分子的時間；減阻劑的加注點應(yīng)位于外輸泵后。