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，依據東辛線原油的物性參數，選取4種流動改性劑，在室內對東辛線原油進行了凝點、黏度、油溶性、增輸率以及安全環保性能的影響評價。室內評價結果表明：減阻劑SLWODR1的增輸效果最好，而且對原油質量和后續加工無影響，推薦加藥濃度為80～150mg/L。東辛線增輸工業小試實驗結果表明：在加藥濃度為80～100 mg/L時，原油庫的增輸量達到了15%以上，增輸效果比較明顯。

流動改性劑；凝點；黏度；增輸率；安全環保

原油是一種含有石蠟、膠質和瀝青質等多種組分的復雜烴類混合物。由于高蠟原油密度大、凝固點高、黏度大、流動困難等突出特點，嚴重制約著稠油及原油的開采和輸送。國內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、設備投資和管理費用高,且停輸后再啟動困難等問題。

目前國內外在含蠟原油和稠油管道運輸時，傳統上主要采用加熱輸送工藝，在管道上每隔幾十千米設一個加熱站。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]。原油流動性改進劑，其按作用機理的不同可以分為2類即降凝劑和減阻劑。目前國內外相繼研制出適應于不同產地原油性質的降凝劑和減阻劑產品，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較高或者黏度較大的特點，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數萬噸[5]，隨著近年來國家對節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藥劑降凝降黏減阻法正日益成為對易凝高黏原油進行低成本、高效率管道輸送的關鍵點。

東辛線是勝利原油輸往齊魯石化的長輸管線，為滿足煉油生產需要，在現有的工藝流程及管徑條件下，要完成指標，較為直接的措施是采取添加流動改性劑來達到增輸的目的。依據東辛線原油的物性參數，對2種降凝劑和2種減阻劑產品進行了室內評價和篩選實驗。

1 實驗部分

1.1 試劑與儀器

實驗用油為東辛線原油（以下簡稱原油），東辛管線原油是來自孤羅東、清河、現河樂安稠油等的混合油，凝點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，優級純；流動改性劑產品降凝劑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；JSR0908石油產品凝點測定器；TWC-2000鹽含量測定儀。增輸實驗簡易評價裝置為實驗室內自主設計，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 增輸實驗評價裝置示意圖

1.2 實驗方法

1.2.1 測定標準

按照行業標準SY/T 5767-2005《管輸原油降凝劑技術條件及輸送工藝規范》進行凝點、黏度和油溶性能的測定。按照中國石化一級企業標準Q/SHCG 39-2012《油田化學劑中有機氯含量測試方法》進行流動改性劑有機氯含量的測定。按照國家標準GB 11914-1989《水質學需氧量的測定重鉻酸鹽法》和環境工業標準HJ 505-2009《水質五日生化需氧量（BOP5）的測定稀釋與接種法》進行化學需氧量和五日生化需氧量的測定。

1.2.2 流動改性劑增輸實驗

空白實驗：原料罐內原油，通過加熱棒加熱到實驗所需溫度，用泵抽出，經恒溫水浴中的蛇形管，再回到原料罐，形成一個密閉的內循環體系。直到循環體系內的原油達到實驗溫度。關閉截止閥，打開截止閥，用電子天平精確計量0.5h后計量罐內的原油重量W1，并記錄。

加劑實驗：按藥劑的添加比例，加入到原油中，按照空白實驗的步驟，開始運行，同樣計量0.5h后計量罐內的原油重量W2，并記錄。

2 結果與討論

2.1 流動改性劑對原油凝點的影響

將東辛線原油加熱到70℃，預熱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為12℃，加入降凝劑后，原油凝點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。減阻劑的作用機理是減阻劑分子與油品分子不發生化學反應，也不影響油品的分子性質，而只是與其流動特性密切相關。實驗數據表明，減阻劑產品確實對原油的凝點無影響。

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實驗數據可知，加入降凝劑后，東辛線原油黏度都有一定程度的降低，受東辛線油品性質影響，但降黏幅度不是很顯著。減阻劑產品對原油的黏度基本無影響。

2.3 流動改性劑油溶性能

試瓶內加入輕柴油75g，置于恒溫70℃±1℃的水浴中，向試瓶內加入固態降凝劑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為降凝劑油溶性實驗情況。

表4數據表明，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，在現場實驗時，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理，還是減阻劑的湍流減阻機理，原油流動改性劑的效果主要體現在增輸率上。利用增輸實驗簡易評價裝置進行分別進行空白和加劑實驗。將空白和加劑原油在50℃下攪拌3h，然后在管道內運行2h，穩定后分別記錄30min內原油流量。表5為各流動改性劑產品對原油的增輸情況。

表4 油溶性能實驗結果

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。當減阻劑SLWODR1加藥濃度為30mg/L時，增輸率為6.1%；當SLWODR1加藥濃度為50mg/L時，增輸率為8.3%；當SLWODR1加藥濃度為80mg/L時，增輸率為10.2%；當SLWODR1加藥濃度為100mg/L時，增輸率為11.8%；當SLWODR1加藥濃度為150mg/L時，增輸率為14.8%；當SLWODR1加藥濃度為200mg/L時，增輸率為15.4%；隨著減阻劑用量繼續增加，增輸幅度降低。綜合考慮增輸效果及成本因素，推薦工業實驗藥劑為減阻劑SLPPD1，推薦加藥濃度為80～150mg/L。

2.5 安全環保性能評價

根據近2年采油和煉化企業關注的采油集輸用化學品對后續加工的影響因素，考察了對煉化設備易造成腐蝕的流動改性劑的有機氯含量和外排水可生化指標COD含量[6]。

降凝劑和減阻劑標準中都明確標明了流動改性劑不應含有對管輸和煉油設備產生腐蝕及對油品質量帶來不良影響的組分或雜質。目前，不管是采油還是煉化部門都將油田化學劑中的有機氯含量作為首要控制指標，尤其是對于直接添加到原油中的化學劑。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的影響也是工業化試驗前篩選評價的一項重要指標。

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，實驗數據如表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，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 流動改性劑有機氯含量

有機氯是影響原油質量、造成煉油設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氯含量，結果見表7。目前對于與原油直接接觸的油處理用化學劑，石油行業內將其有機氯含量定為≤0.05%。4種產品對原油有機氯含量皆無影響。

表7 流動改性劑有機氯含量

2.6 減阻劑SLWODR1工業小試增輸試驗

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，而且對原油品質和后續加工處理影響最小，因此選定減阻劑SLWODR1進行工業小試試驗。從2014年11月22日上午9點開始，在東營原油庫外輸泵進口添加油溶性減阻劑SLODRA1進行增輸試驗，加劑濃度為100mg/L。2014年12月8日后改為80mg/L。加劑試驗期間，均采取白天單泵（8：00-22∶00）、夜間雙泵運行方式。增輸情況見表8。使用減阻劑增輸運行后，臨淄原油庫的增輸量達到了15%以上，效果比較明顯，可以滿足東辛線的增輸要求。

3 結論

1）室內篩選實驗評價了4種流動改性劑對勝利東辛線管輸原油凝點、黏度、增輸效果和安全環保性能的影響，實驗數據表明，減阻劑SLWODR1增輸效果最好，且對原油質量和后續加工無影響。

表8 減阻劑SLWODR1工業小試增輸情況

2）按照室內篩選評價結果，推薦采用減阻劑SLWODR1，加藥濃度為80～1500mg/L進行東辛線增輸小試試驗，臨淄原油庫的增輸量達到了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及其發展[J].中國工程科學,2002,4(6)∶71-76.

[2]王功禮,王莉.油氣管道技術現狀與發展趨勢[J].石油規劃設計,2004,15(4)∶1-7.

[3]李春光.我國成品油管道運輸的現狀及發展思路[J].當代石油石化,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[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,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，現從事油田化學劑標準制定和相關檢測科研工作。