勝利管輸原油流動改性劑的篩選與性能評價

張娜，徐英彪，何留

中國石化勝利油田分公司技術(shù)檢測中心（山東東營257000）

勝利管輸原油流動改性劑的篩選與性能評價

張娜，徐英彪，何留

中國石化勝利油田分公司技術(shù)檢測中心（山東東營257000）

為滿足勝利油田東辛線原油增輸需求，依據(jù)東辛線原油的物性參數(shù)，選取4種流動改性劑，在室內(nèi)對東辛線原油進(jìn)行了凝點(diǎn)、黏度、油溶性、增輸率以及安全環(huán)保性能的影響評價。室內(nèi)評價結(jié)果表明：減阻劑SLWODR1的增輸效果最好，而且對原油質(zhì)量和后續(xù)加工無影響，推薦加藥濃度為80～150mg/L。東辛線增輸工業(yè)小試實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：在加藥濃度為80～100 mg/L時，原油庫的增輸量達(dá)到了15%以上，增輸效果比較明顯。

流動改性劑；凝點(diǎn)；黏度；增輸率；安全環(huán)保

原油是一種含有石蠟、膠質(zhì)和瀝青質(zhì)等多種組分的復(fù)雜烴類混合物。由于高蠟原油密度大、凝固點(diǎn)高、黏度大、流動困難等突出特點(diǎn)，嚴(yán)重制約著稠油及原油的開采和輸送。國內(nèi)對高蠟原油的輸送采用了熱處理、稀釋、水懸浮等多種輸送方法[1],但這些方法普遍存在能耗大、設(shè)備投資和管理費(fèi)用高,且停輸后再啟動困難等問題。

目前國內(nèi)外在含蠟原油和稠油管道運(yùn)輸時，傳統(tǒng)上主要采用加熱輸送工藝，在管道上每隔幾十千米設(shè)一個加熱站。其弊端是需要加熱能量多、輸量彈性小，且管道允許停運(yùn)時間短，溫差降低較大時易造成管道堵塞[2-3]。原油流動性改進(jìn)劑，其按作用機(jī)理的不同可以分為2類即降凝劑和減阻劑。目前國內(nèi)外相繼研制出適應(yīng)于不同產(chǎn)地原油性質(zhì)的降凝劑和減阻劑產(chǎn)品，并用在原油長輸管道上[4]。

中國石化勝利油田分公司采出的原油具有凝點(diǎn)較高或者黏度較大的特點(diǎn)，這些都對原油的開采和輸送的影響較大。勝利油田輸油管道每年用于原油加熱的燃料油消耗達(dá)數(shù)萬噸[5]，隨著近年來國家對節(jié)能減排工作的重視和油田出于降本增效的考慮，尋找并添加合適的化學(xué)藥劑降凝降黏減阻法正日益成為對易凝高黏原油進(jìn)行低成本、高效率管道輸送的關(guān)鍵點(diǎn)。

東辛線是勝利原油輸往齊魯石化的長輸管線，為滿足煉油生產(chǎn)需要，在現(xiàn)有的工藝流程及管徑條件下，要完成指標(biāo)，較為直接的措施是采取添加流動改性劑來達(dá)到增輸?shù)哪康摹Ｒ罁?jù)東辛線原油的物性參數(shù)，對2種降凝劑和2種減阻劑產(chǎn)品進(jìn)行了室內(nèi)評價和篩選實(shí)驗(yàn)。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 試劑與儀器

實(shí)驗(yàn)用油為東辛線原油（以下簡稱原油），東辛管線原油是來自孤羅東、清河、現(xiàn)河樂安稠油等的混合油，凝點(diǎn)12℃，密度957.8kg/cm3，黏度（30℃）2 843mPa·s，含蠟量1.96%；氫氧化鈉，過氧化氫，重鉻酸鉀，鄰苯二甲酸氫鉀，硫酸銀，分析純；冰醋酸，優(yōu)級純；流動改性劑產(chǎn)品降凝劑SLPPD1、SLPPD2，減阻劑SLWORA1、SLWORA2，基本性能見表1。

主要儀器：MCR52流變儀；IKA-WERKE歐洲之星攪拌機(jī)；JSR0908石油產(chǎn)品凝點(diǎn)測定器；TWC-2000鹽含量測定儀。增輸實(shí)驗(yàn)簡易評價裝置為實(shí)驗(yàn)室內(nèi)自主設(shè)計，通過檢測增輸率來判定藥劑的增輸性能，流程圖見圖1。

表1 流動改性劑基本性能

圖1 增輸實(shí)驗(yàn)評價裝置示意圖

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 測定標(biāo)準(zhǔn)

按照行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SY/T 5767-2005《管輸原油降凝劑技術(shù)條件及輸送工藝規(guī)范》進(jìn)行凝點(diǎn)、黏度和油溶性能的測定。按照中國石化一級企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)Q/SHCG 39-2012《油田化學(xué)劑中有機(jī)氯含量測試方法》進(jìn)行流動改性劑有機(jī)氯含量的測定。按照國家標(biāo)準(zhǔn)GB 11914-1989《水質(zhì)學(xué)需氧量的測定重鉻酸鹽法》和環(huán)境工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)HJ 505-2009《水質(zhì)五日生化需氧量（BOP5）的測定稀釋與接種法》進(jìn)行化學(xué)需氧量和五日生化需氧量的測定。

1.2.2 流動改性劑增輸實(shí)驗(yàn)

空白實(shí)驗(yàn)：原料罐內(nèi)原油，通過加熱棒加熱到實(shí)驗(yàn)所需溫度，用泵抽出，經(jīng)恒溫水浴中的蛇形管，再回到原料罐，形成一個密閉的內(nèi)循環(huán)體系。直到循環(huán)體系內(nèi)的原油達(dá)到實(shí)驗(yàn)溫度。關(guān)閉截止閥，打開截止閥，用電子天平精確計量0.5h后計量罐內(nèi)的原油重量W1，并記錄。

加劑實(shí)驗(yàn)：按藥劑的添加比例，加入到原油中，按照空白實(shí)驗(yàn)的步驟，開始運(yùn)行，同樣計量0.5h后計量罐內(nèi)的原油重量W2，并記錄。

2 結(jié)果與討論

2.1 流動改性劑對原油凝點(diǎn)的影響

將東辛線原油加熱到70℃，預(yù)熱0.5h，然后加入不同濃度的降凝劑和減阻劑，密封攪拌1h，攪拌槳轉(zhuǎn)速為300 r/min，自然降溫得到改性原油，測定加劑前后原油的降凝幅度，結(jié)果見表2。

表2 不同加藥濃度下原油降凝幅度

由表2可知，由于東辛線原油凝點(diǎn)為12℃，加入降凝劑后，原油凝點(diǎn)都有一定程度的降低，由于東辛線原油的含蠟量較低，降凝劑對東辛線原油降凝作用效果不是非常顯著。減阻劑的作用機(jī)理是減阻劑分子與油品分子不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，也不影響油品的分子性質(zhì)，而只是與其流動特性密切相關(guān)。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，減阻劑產(chǎn)品確實(shí)對原油的凝點(diǎn)無影響。

2.2 降凝劑對原油黏度的影響

30℃下，加入不同濃度的流動改性劑對原油黏度影響情況如表3所示。

表3 不同加藥濃度下原油黏度

由表3實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，加入降凝劑后，東辛線原油黏度都有一定程度的降低，受東辛線油品性質(zhì)影響，但降黏幅度不是很顯著。減阻劑產(chǎn)品對原油的黏度基本無影響。

2.3 流動改性劑油溶性能

試瓶內(nèi)加入輕柴油75g，置于恒溫70℃±1℃的水浴中，向試瓶內(nèi)加入固態(tài)降凝劑25g，裝好攪拌器并將瓶口密封，以80～120r/min攪拌，觀察其溶解狀況并記錄從開始攪拌至完全溶解時間。并將制備好的溶液在室溫下靜置24h，目測溶液是否分層。表4為降凝劑油溶性實(shí)驗(yàn)情況。

表4數(shù)據(jù)表明，4種流動改性劑的油溶性效果都較好，符合使用要求。減阻劑SLWODRA1的溶解時間最短，在現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)時，有利于快速加藥輸送。

2.4 流動劑改性劑對原油增輸效果

不論是降凝劑的降凝降黏機(jī)理，還是減阻劑的湍流減阻機(jī)理，原油流動改性劑的效果主要體現(xiàn)在增輸率上。利用增輸實(shí)驗(yàn)簡易評價裝置進(jìn)行分別進(jìn)行空白和加劑實(shí)驗(yàn)。將空白和加劑原油在50℃下攪拌3h，然后在管道內(nèi)運(yùn)行2h，穩(wěn)定后分別記錄30min內(nèi)原油流量。表5為各流動改性劑產(chǎn)品對原油的增輸情況。

表4 油溶性能實(shí)驗(yàn)結(jié)果

表5 流動改性劑對原油流量的影響

從表5可以看出，減阻劑的增輸效果要好于降凝劑，減阻劑SLWODR1的增輸效果最好。當(dāng)減阻劑SLWODR1加藥濃度為30mg/L時，增輸率為6.1%；當(dāng)SLWODR1加藥濃度為50mg/L時，增輸率為8.3%；當(dāng)SLWODR1加藥濃度為80mg/L時，增輸率為10.2%；當(dāng)SLWODR1加藥濃度為100mg/L時，增輸率為11.8%；當(dāng)SLWODR1加藥濃度為150mg/L時，增輸率為14.8%；當(dāng)SLWODR1加藥濃度為200mg/L時，增輸率為15.4%；隨著減阻劑用量繼續(xù)增加，增輸幅度降低。綜合考慮增輸效果及成本因素，推薦工業(yè)實(shí)驗(yàn)藥劑為減阻劑SLPPD1，推薦加藥濃度為80～150mg/L。

2.5 安全環(huán)保性能評價

根據(jù)近2年采油和煉化企業(yè)關(guān)注的采油集輸用化學(xué)品對后續(xù)加工的影響因素，考察了對煉化設(shè)備易造成腐蝕的流動改性劑的有機(jī)氯含量和外排水可生化指標(biāo)COD含量[6]。

降凝劑和減阻劑標(biāo)準(zhǔn)中都明確標(biāo)明了流動改性劑不應(yīng)含有對管輸和煉油設(shè)備產(chǎn)生腐蝕及對油品質(zhì)量帶來不良影響的組分或雜質(zhì)。目前，不管是采油還是煉化部門都將油田化學(xué)劑中的有機(jī)氯含量作為首要控制指標(biāo)，尤其是對于直接添加到原油中的化學(xué)劑。在以往的管輸原油流動改性劑使用時煉廠曾反映增輸后對外排水的COD影響比較明顯。因此流動改性劑對外排水COD的影響也是工業(yè)化試驗(yàn)前篩選評價的一項重要指標(biāo)。

2.5.1 流動改性劑對外排水C O D含量的影響

分別稱取1g 4種流動改性劑樣品，各溶于1 000mL沸騰的蒸餾水中，攪拌10min；靜置，冷卻至室溫，觀察其溶解情況；然后對溶液進(jìn)行過濾，分析濾液的COD和BOD，用BOD/COD的方法來表示降凝劑的可能化性能，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表6所示。

表6 流動改性劑對外排水COD含量影響

從表6可以看出，在加藥濃度為100mg/L時，降凝劑和減阻劑對外排水的COD都有一定的貢獻(xiàn)，在26.6～30.2mg/L之間，但從BOD/COD分析來看，相比較而言SLWORD1的可生化性能較好。

2.5.2 流動改性劑有機(jī)氯含量

有機(jī)氯是影響原油質(zhì)量、造成煉油設(shè)備腐蝕和催化劑中毒的重要因素。采用氧燃燒瓶-鹽含量法測定4種流動改性劑中的有機(jī)氯含量，結(jié)果見表7。目前對于與原油直接接觸的油處理用化學(xué)劑，石油行業(yè)內(nèi)將其有機(jī)氯含量定為≤0.05%。4種產(chǎn)品對原油有機(jī)氯含量皆無影響。

表7 流動改性劑有機(jī)氯含量

2.6 減阻劑SLWODR1工業(yè)小試增輸試驗(yàn)

通過對4種原油流動改性劑的篩選評價，減阻劑SLWODR1增輸效果最好，而且對原油品質(zhì)和后續(xù)加工處理影響最小，因此選定減阻劑SLWODR1進(jìn)行工業(yè)小試試驗(yàn)。從2014年11月22日上午9點(diǎn)開始，在東營原油庫外輸泵進(jìn)口添加油溶性減阻劑SLODRA1進(jìn)行增輸試驗(yàn)，加劑濃度為100mg/L。2014年12月8日后改為80mg/L。加劑試驗(yàn)期間，均采取白天單泵（8：00-22∶00）、夜間雙泵運(yùn)行方式。增輸情況見表8。使用減阻劑增輸運(yùn)行后，臨淄原油庫的增輸量達(dá)到了15%以上，效果比較明顯，可以滿足東辛線的增輸要求。

3 結(jié)論

1）室內(nèi)篩選實(shí)驗(yàn)評價了4種流動改性劑對勝利東辛線管輸原油凝點(diǎn)、黏度、增輸效果和安全環(huán)保性能的影響，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，減阻劑SLWODR1增輸效果最好，且對原油質(zhì)量和后續(xù)加工無影響。

表8 減阻劑SLWODR1工業(yè)小試增輸情況

2）按照室內(nèi)篩選評價結(jié)果，推薦采用減阻劑SLWODR1，加藥濃度為80～1500mg/L進(jìn)行東辛線增輸小試試驗(yàn)，臨淄原油庫的增輸量達(dá)到了15%以上，效果比較明顯，可以滿足東辛線的增輸要求。

[1]張勁軍.易凝高黏原油管輸技術(shù)及其發(fā)展[J].中國工程科學(xué),2002,4(6)∶71-76.

[2]王功禮,王莉.油氣管道技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J].石油規(guī)劃設(shè)計,2004,15(4)∶1-7.

[3]李春光.我國成品油管道運(yùn)輸?shù)默F(xiàn)狀及發(fā)展思路[J].當(dāng)代石油石化,2004,12(8)∶16-18.

[4]SHIMADAT,ISAKAT.Crude oil additive and crude oil hav?ing improved flowbility[P].EP217602A1,1987.

[5]杜秀霞,王力.東辛線含硫原油降粘輸送技術(shù)[J].油氣田地面工程,2007,26(8)∶28-29.

[6]徐英彪,冷傳基，唐永安，等.原油流動改性劑評管輸價方法改善[J].油田化學(xué),2014,31(4)∶582-584.

In order to increase the crude oil transportation capacity of Dongxin oil pipeline,the influences of four flow modifiers on the crude oil pour point and the crude oil viscosity of Dongxin pipeline and their oil solubility,oil transportation capacity enhancing rate and the safety and environmental protection performance are evaluated.It is shown that the transportation increasing effect of friction reduc?er SLWODR1 is the best among them,and it has no influence on the quality and subsequent processing of crude oil,its dosing concentra?tion of 80～150 mg/L is recommended.The small industrial test results of Dongxin pipeline show that in the dosing concentration is 80～100 mg/L,the oil transportation capacity enhancing ratio can reach more than 15%.So friction reducer SLWODR1 has an obvious oil transportation capacity enhancing effect.

flow modifier;freezing point;viscosity;transportation increasing rate;safety and environmental protection

?立崗

2015-12-30

張娜（1981-），女，高工，現(xiàn)從事油田化學(xué)劑標(biāo)準(zhǔn)制定和相關(guān)檢測科研工作。