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河北石油職業技術學院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河北石油職業技術學院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、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、膠質及瀝青質的濃度下降，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個數量級甚至更多，例如單家寺重質原油制備的含水率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。

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原油按其流動性質大致可分為三大類：第一類是輕質原油，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；第三類是膠質瀝青質含量較高的高黏重質原油（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。輕質原油在我國原油產量中較少，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、安全運行。

為了使易凝高黏原油管道輸送安全、高效、經濟，可以從設計、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，并相互連結形成海綿狀的蠟晶結構。因此，改善蠟晶結構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劑有多種，但目前大多數降凝劑都是以乙烯-醋酸乙烯脂共聚物（EVA）為主復配而成的。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產品復配物，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，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，形成樹枝狀結晶，不易形成空間網絡結構，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

隨著常規石油資源的減少，高黏重質原油（即稠油）早已引起國際石油界的關注。輸送重質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，我國是世界上盛產含蠟黏稠原油的大國，原油物性覆蓋面很大。從流體力學的觀點分析，原油流型復雜多的原油流動性很差，為降低重質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、膠質及瀝青質的濃度下降，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）稀釋輸送的應用。在我國重質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、委內瑞拉等重質原油生產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原油輸送時一般把2/3的重質原油與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，使稠油間的內摩擦以及稠油與管壁的摩擦變為水與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個數量級甚至更多，例如單家寺重質原油制備的含水率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。

（2）乳化技術的應用。1988年委內瑞拉國家石油公司與英國石油公司合作開發了奧里乳化技術，它是在委內瑞拉奧里諾科重質原油中加入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 結語

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

關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