集輸油管道中的結(jié)蠟問(wèn)題和預(yù)防策略探析

唐彬 王建春 許文忠 劉大陸 牛俊杰

摘 要 普遍上我國(guó)開采出的原油具有高凝點(diǎn)、黏度、含蠟特點(diǎn)，在開采與集輸中，含蠟量越高則析蠟溫度更高，將影響原油管道正常輸送，造成管道容易結(jié)蠟現(xiàn)象的出現(xiàn)。在管道輸送過(guò)程中，原油沿程管道內(nèi)溫度降低，形成結(jié)蠟中心，輸油管道輸送能力下降，嚴(yán)重時(shí)造成管道結(jié)垢堵塞[1]?；诖朔e極探究集輸油管道中的結(jié)蠟問(wèn)題和預(yù)防策略極其關(guān)鍵，首先指明集輸油管道中的結(jié)蠟問(wèn)題，通過(guò)結(jié)合防蠟措施，詳細(xì)的闡明其中具體的預(yù)防策略，以期減少或避免集輸油管道輸送的安全隱患。

關(guān)鍵詞 結(jié)蠟;預(yù)防措施;集輸油管道

我國(guó)生產(chǎn)的原油不同于世界上多數(shù)國(guó)家為易凝原油，常稱“含蠟原油”。在整個(gè)產(chǎn)出原油中，蠟的質(zhì)量分?jǐn)?shù)超過(guò) 10%原油占901%，熱油管道中熱油沿管道輸送中油流不斷地降溫，在管道中沉積，給輸送帶來(lái)困難。結(jié)蠟會(huì)影響管道的安全運(yùn)行，增加管道運(yùn)行的能耗，給管道的輸送帶來(lái)很大的安全隱患。

1 集輸油管道中的結(jié)蠟問(wèn)題

1.1 石蠟在原油中析出過(guò)程

隨著分子量的增加，以及蠟熔點(diǎn)的上升，石蠟在原油中的溶解度隨之降低，同時(shí)隨著逐漸減少的原油密度及其分子量，趨勢(shì)呈增強(qiáng)化發(fā)展。在同一種原油中，不同熔點(diǎn)石蠟溶解度各不相同，所以在降溫的過(guò)程中總是依據(jù)分子量的高低，依次析出石蠟成分。在最原始的階段，初始結(jié)晶溫度的范圍為析蠟高峰區(qū)。

1.2 原油中的蠟沉積物

液蠟、石油蠟、石蠟和微晶蠟均涵蓋于石油蠟中，影響最大的是石蠟和微晶蠟。正構(gòu)烷烴是其主要成分，其中芳香烴的含量甚微。另外，石蠟烴類平均分子量為 300～450，碳原子數(shù)為 C17-C35。經(jīng)脫油和精制得到的微晶蠟碳，從石油減壓渣油中脫出蠟原子數(shù)則是 30～60。主要經(jīng)石蠟組成原油中的蠟沉積物，其存在瀝青質(zhì)、少量水、膠質(zhì)等有無(wú)機(jī)和有機(jī)物[2]。

1.3 管內(nèi)壁“結(jié)蠟”機(jī)理

溫度是關(guān)鍵的蠟因素。其一，當(dāng)溫度最低內(nèi)壁面溫度析出蠟晶，因熱油管路橫截面鄰近管壁溫度梯度，所以相較于內(nèi)壁面遠(yuǎn)處的溶液，溶液中溶解的石蠟分子濃度將顯著降低。石蠟分子因濃度梯度的存在，可為管壁的繼續(xù)結(jié)蠟創(chuàng)造條件，從管中心向管壁徑向擴(kuò)散。其二，相較于蠟的初始結(jié)晶溫度，管壁處的油溫較低，可積極的借助于管內(nèi)壁所提供的結(jié)晶中心，促使油流中的石蠟分子形成不流動(dòng)的結(jié)蠟層，造成結(jié)晶析出，形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步吸附液相中的蠟晶，將部分液態(tài)原油包圍。

1.4 管壁結(jié)蠟強(qiáng)度的影響因素

管壁材質(zhì)。針對(duì)蠟沉積，管壁的材質(zhì)和粗糙度對(duì)其有明顯性的影響。內(nèi)壁提供的結(jié)晶核心，在具體的過(guò)程中存在難易程度和其多少的不一致性。所以蠟沉積會(huì)隨著管壁的粗糙度越大更易產(chǎn)生。

運(yùn)行時(shí)間和結(jié)蠟層厚度的關(guān)系。蠟沉積速率會(huì)出現(xiàn)減緩的現(xiàn)象。當(dāng)管道輸量不小于某一范圍，且較為穩(wěn)定，之后逐漸減慢，蠟沉積層厚度在，剛清管后增長(zhǎng)較快，運(yùn)行參數(shù)表現(xiàn)為摩阻不繼續(xù)增大的現(xiàn)象。油流與外界換熱的熱阻逐漸增大，當(dāng)蠟沉積層表面溫度提升則其沉積速率將顯著降低，和油溫的溫差減小。

流速。針對(duì)管壁蠟沉積強(qiáng)度，流速對(duì)其影響可表現(xiàn)為：管壁蠟沉積強(qiáng)度會(huì)隨著流速的增大而出現(xiàn)減弱的現(xiàn)象。Re數(shù)越小，蠟沉積愈多，則層流時(shí)的蠟沉積比紊流嚴(yán)重。隨著流速的增大，能夠減少薄管壁上的蠟沉積層。

油溫。管道中的蠟沉積，因接近凝點(diǎn)的較低溫度或接近析蠟溫度的較高溫度輸送時(shí)出現(xiàn)較輕的現(xiàn)象，但是會(huì)有嚴(yán)重的溫度區(qū)域存在兩者中間。

2 集輸油管道中防蠟措施

2.1 磁防蠟

這樣的技術(shù)，能夠減少在管道表面石蠟的析出和結(jié)晶，對(duì)原油進(jìn)行磁處理，最終起到防蠟的作用，阻礙蠟晶聚結(jié)。

2.2 管材性質(zhì)的轉(zhuǎn)變

把和蠟晶結(jié)合力較弱的涂料，涂在金屬管道上等，均是轉(zhuǎn)變管材性質(zhì)的方式。塑料管道表面光滑，不易在管壁沉積，石蠟在管壁的結(jié)晶核心少得多。因化合物都具有極性，涂料涂在管道壁上，不利于非極性石蠟沉積，將形成極性表面。這樣的方式和化學(xué)防蠟方法結(jié)合效果極佳，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)防蠟降凝的問(wèn)題的完全性解決。

2.3 防蠟劑防蠟

防蠟劑能夠防止結(jié)蠟的化學(xué)劑，抑制原油中蠟晶在固體表面沉積，以及析出、長(zhǎng)大、聚集的化學(xué)劑。造成防蠟劑防蠟除一些藥劑有降凝降粘作用，收到防蠟的效果，造成防蠟劑防蠟法的有效和經(jīng)濟(jì)性，所以這一防蠟技術(shù)在油田的應(yīng)用較為廣泛。

2.4 在原油中增加石蠟的溶解度

伴熱提高原油的溫度、加熱、地面管線保溫等，均是增加蠟在原油中溶解度的方式。

3 集輸油管道中的結(jié)蠟具體的預(yù)防策略

3.1 清蠟劑法

油基清蠟劑清蠟法，就是在管道內(nèi)分批或連續(xù)性的把對(duì)沉積石蠟有較強(qiáng)攜帶和溶解力溶劑把石蠟攜帶走。這樣的方式不需較高的溫度，能夠取得不錯(cuò)的效果，在對(duì)溫度有限制的情況下，以及存在極其明顯性的特點(diǎn)。水和石蠟分散劑是水基清蠟劑關(guān)鍵的成分，其原理就是把沉積石蠟從管道表面除掉，積極的應(yīng)用石蠟分散劑對(duì)沉積石蠟起到軟化等作用，當(dāng)溫度愈低，效果愈差，使用溫度對(duì)其作用效果的影響較大。

3.2 機(jī)械處理法

針對(duì)管壁上沉積的石蠟，這樣的方式就是應(yīng)用刮蠟刀、刮蠟鉤、清管器進(jìn)行刮除，但是時(shí)常會(huì)有清蠟量不夠的情況出現(xiàn)。

3.3 熱水處理法

這樣的方式具有較高的安全性，但是操作條件控制不好將造成沉積石蠟發(fā)生再沉積，水對(duì)瀝青、石蠟的攜帶和溶解能力較小。

3.4 熱油處理法

在管道中注入加熱到110℃的熱油，直接和管壁沉積石蠟接觸，并出現(xiàn)熔化的現(xiàn)象。成本較低，且有較高的除蠟效率，但是具備一些不足之處，有輕餾分損失并且不安全現(xiàn)象的出現(xiàn)。

參考文獻(xiàn)

[1] 孟凡斌，姜卉，魯鎮(zhèn)語(yǔ)，等.低溫環(huán)境集輸油管道清防蠟技術(shù)研究綜述[J].當(dāng)代化工，2019，48（10）：2377-2381.

[2] 徐國(guó)平.輸油管道數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制（SCADA）系統(tǒng)輸油泵啟停失敗的故障分析[J].石油庫(kù)與加油站，2018，27（5）：16-19.