高蜡原油管输用高效降凝剂的筛选及降凝降黏性能评价

廖 辉，唐善法，雷小洋，王晓杰，田 磊，刘传宗

(长江大学石油工程学院，湖北武汉 430100)

我国中部某油田原油胶质沥青质含量约为21.55%，含蜡量约31.60%，平均凝点 37 ℃，属于典型的高含蜡、高凝点、高黏度的原油，其物性和流变性均较差。目前对此含蜡原油的管道输送，油田普遍采用加热法和添加化学降凝剂法［1］。添加化学降凝剂能有效避免加热法中停输后再启动［2］及管道加热能耗大［3－4］等问题，并有效地阻止石蜡结晶，改善原油的流动性，是实现含蜡原油常温输送［5－6］，降低管输能耗，解决高蜡原油开采与输送的有效途径［7］。然而，原油降凝剂对原油性质具有较强的选择性［8］，且该油田管输原油对市售降凝剂感受性较差，管输能耗大，重复加热后黏温性能变差。因此，需选择一种或两种对该原油具有较好降凝降黏性能的降凝剂。对系列原油降凝剂进行筛选，确定了适应于该原油性质的降凝剂，并评价了其降凝降黏性能;同时也考察了热处理温度、降凝剂浓度及重复加热对其降凝降黏性能的影响。

1 实验

1.1 原料与仪器

煤油;降凝剂 YG －1，YG －2，YG －3，YG －4，YG－5，YG－6，为侧链含较多酯基的聚合物，长江大学提供;降凝剂BEM，乙烯醋酸乙烯酯，改性乙烯醋酸乙烯酯，工业品;降凝剂 EVA2503，EVA28/150，EVA2803等，工业品;降凝剂母液浓度为1 g/L，溶剂为煤油。

油样:国内中部某油田原油，物理性质见表1。

FDT－0318石油产品凝点测定仪;MCR301型ANTON PAAR流变仪，奥地利;HH－4型数显恒温水浴锅。

表1 原油组分及物理性质

1.2 实验方法

1.2.1 油样凝点的测定

根据 GB/T510—1983《石油产品凝点测定法》，对实验原油和加降凝剂原油进行凝点测定。将原油加热至65℃，降凝剂浓度50 mg/L，恒温0.5 h后装样至仪器中，以0.5℃/min速率降温，直至将试管水平放置5 s而液面无流动迹象时，对应的最高温度即为油样凝点。

1.2.2 油样黏度的测定

将实验原油与加降凝剂原油在恒温水浴(水浴温度为65℃)中恒温至油温均匀后，装样至MCR301型 Anton Paar流变仪中，以 0.5～1.0℃/min的速率降温，在不同剪切速率下测定其黏度和黏温曲线，评价原油的流动性能。

2 结果与讨论

2.1 降凝剂的筛选

将10种降凝剂分别加入20 mL原油中，降凝剂浓度均为50 mg/L，热处理温度为65℃，考察不同降凝剂对原油的降凝降黏效果，结果见表2。

表2 不同类型降凝剂对原油的降凝降黏效果

从表2可知，上述10种降凝剂均具有一定的降凝降黏效果，且YG系列降凝剂降凝降黏效果均优于其他4种市售降凝剂。因为原油中石蜡分子与YG系列降凝剂中烷基链均较长，匹配性较好。50 mg/L下，YG－1降凝幅度达15.0℃，降黏效果较显著，30℃时黏度为608.2 mPa·s，YG－5降黏效果稍优于YG－1，但综合考虑，选择YG－1为管输原油降凝剂。

2.2 降凝剂浓度的筛选

2.2.1 降凝剂浓度对降凝效果的影响

固定其他条件，考察YG－1浓度对降凝效果的影响，结果见图1。

图1 降凝剂YG－1浓度对原油凝点的影响

从图1看出，随着降凝剂浓度增加，原油的降凝效果提高。当浓度达50 mg/L后，降凝效果趋于平缓。这是因为当原油中降凝剂浓度达一定值时，降凝剂的降凝降黏效果接近极限。浓度小于该值，降凝剂分子难以满足与蜡共晶或吸附的要求，浓度大于该值后，过量的降凝剂分子不再参与共晶或吸附作用，降凝效果不明显，使成本增加。因此，降凝剂浓度以50 mg/L为宜。

2.2.2 降凝剂浓度对原油黏度的影响

剪切速率为50 s－1，不同温度下，考察加降凝剂原油与原油在不同降黏剂浓度下的黏温曲线，结果如图2。

图2 加降凝剂原油与原油在不同降黏剂浓度下的黏温曲线

从图2看出，在一定降凝剂浓度范围内，增加其浓度，降黏效果大大提高，但进一步增加浓度并不能明显降低原油在固定温度下的输送黏度。30℃时50 mg/L YG－1降凝剂的降黏率为65.64%，75 mg/L降凝剂的降黏率为67.04%，100 mg/L降凝剂的降黏率为68.30%。说明降凝剂浓度只要足以隔开蜡晶，使其不能形成网状结构即可;浓度过高，降凝效果并不明显，经济可行性上也存在一定问题。因此，综合考虑，确定50 mg/L为该原油管输最佳降凝剂浓度。

2.3 热处理温度对降凝降黏效果的影响

加降凝剂原油经热处理才具有较好的降凝降黏效果。降凝剂浓度为50 mg/L，并恒温处理30 min，测定其凝点和 30 ℃、50 s－1下的黏度，结果见表3。

表3 热处理温度对凝点和黏度的影响

由表3看出，随着热处理温度升高，原油凝点和黏度均呈下降趋势，表明热处理温度升高对加降凝剂原油的降凝降黏效果具有增强作用。但当温度升至70℃时，原油凝点趋于稳定，黏度下降幅度不大。因为仅在适宜的热处理温度下，尤其在原油析蜡点以上，原油中蜡、胶质、沥青质才充分地溶解和分散;处理温度过高或过低，均达不到预期效果［9－11］。热处理后，降凝剂随着原油冷却与石蜡共晶－吸附［12］而改变蜡晶聚集状态，起到较好的降凝降黏作用。因此，从管输热损耗方面考虑，在该原油管输时热处理温度以65℃为宜。

2.4 重复加热对加降凝剂原油降凝降黏的影响

在随管输原油输送过程中经中途各加热站重复加热后，多数市售降凝剂会使原油在高温下失去流动性，造成凝点回升。固定其他条件，热处理温度65℃，将加降凝剂原油重复加热6次，测定其凝点和30℃、50 s－1下黏度，结果见表4。

表4 重复加热对加降凝剂原油凝点和黏度的影响

从表4看出，加降凝剂原油在65℃重复加热，对原油凝点和黏度基本无影响，降凝剂状态较稳定。说明YG－1降凝剂抗重复加热性较好。

2.5 加降凝剂原油的黏温曲线

固定其他条件，剪切速率50 s－1，采用流变仪分别测定加降凝剂YG－1前后原油的黏温曲线，结果见图3。

图3 原油与加降凝剂YG－1原油的黏温曲线

从图3看出，温度较高时，加降凝剂和未加降凝剂原油黏度变化不大，但随着温度降低，加降凝剂原油黏度比原油有所减小。当温度为40℃时，原油黏度开始增大;当温度为28℃时，未加降凝剂和加降凝剂原油黏度存在显著差异。由此可见降凝剂YG－1的加入，对原油低温黏度影响明显。说明降凝剂YG－1对原油低温流动性也有明显的改善作用。

3 结论

1)YG系列降凝剂中YG－1降凝降黏效果显著，明显优于其他4种市售降凝剂。

2)确定了该管输原油最佳热处理温度为65℃，降凝剂最佳浓度为50 mg/L。在此条件下，原油凝点由36℃降至21℃，30℃时黏度由1 770.0 mPa·s降至 608.2 mPa·s，降低管输成本及能耗。

3)重复加热对YG－1降凝降黏性能影响甚小，YG－1对该原油具有较好的适应性，对其低温流动特性有明显的改善作用。

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