易凝高黏原油的改性输送工艺

连艺秀 杨文川 王幸 杨莉荣 朱凤仁 陈泓宇

1河北石油职业技术学院2中国石油天然气管道局维抢修分公司

易凝高黏原油的改性输送工艺

连艺秀1杨文川1王幸1杨莉荣1朱凤仁2陈泓宇2

1河北石油职业技术学院2中国石油天然气管道局维抢修分公司

对于易凝高黏原油，无论是采取加降凝剂输送还是稠油降黏减阻的输送工艺，都能显著降低原油的凝点和黏度，改善其低温流动性，保证管道平稳、安全运行。稀释剂一般采用低黏原油或天然气凝析油、轻馏分油等，加入稠油原油后使混合油中蜡、胶质及沥青质的浓度下降，蜡析出的温度下降，原油黏度、凝点均呈下降趋势，一般稀释剂的密度越小，黏度越小，其降黏、降凝的效果就越显著。实验证明：水包稠油乳状液的黏度可比稠油黏度降低2～4个数量级甚至更多，例如单家寺重质原油制备的含水率30%的水包油乳状液，其50℃时的黏度为54mPa·s，而原油黏度为9260mPa·s。乳化降黏方法主要适用于高黏稠油集输系统。

易凝高黏原油；管道；降凝剂输送；降黏减阻输送

1 改性输送必要性

目前原油的分类方法有多种，但是从管道的输送工艺角度来分析，针对我国各油田所产原油按其流动性质大致可分为三大类：第一类是轻质原油，如塔里木油田的塔中原油、青海冷湖原油、新疆柯参原油等；第二类是易凝高黏原油，包括含蜡量较高的易凝原油（含蜡原油），如大庆混合原油含蜡量高达26.29%，胜利原油达9.62%，中原混合原油达21.51%等；第三类是胶质沥青质含量较高的高黏重质原油（稠油），如辽河油田的高升原油50℃的黏度高达2256mPa·s，胜利油田的单家寺原油黏度为9261mPa·s，渤海油田的埕北原油黏度为574.7mPa·s等。轻质原油在我国原油产量中较少，大部分原油为含蜡原油和稠油即易凝高黏原油。对于易凝高黏原油，无论是采取加降凝剂输送还是稠油降黏减阻的输送工艺，都能显著降低原油的凝点和黏度，改善其低温流动性，保证管道平稳、安全运行。

为了使易凝高黏原油管道输送安全、高效、经济，可以从设计、运行管理等多方面采取措施，而采用降凝减阻输送工艺是目前最经济的措施。

2 含蜡原油的加降凝剂输送

在较低温度下，含蜡原油流动性差，这是因为其中的蜡晶析出，并相互连结形成海绵状的蜡晶结构。因此，改善蜡晶结构就可以改善含蜡原油的低温流动性。

降凝剂是高分子聚合物，其分子由极性部分和非极性的烷基链组成。可以用作含蜡原油降凝剂的化学剂有多种，但目前大多数降凝剂都是以乙烯-醋酸乙烯脂共聚物（EVA）为主复配而成的。在我国目前使用效果较好的一种降凝剂是GY—3，它是以聚丙烯高碳醇混合脂为主的化学产品复配物，使用浓度在50mg/kg左右。

2.1 降凝剂作用的机理

一般认为，降凝剂改变了蜡晶形态，推迟了原油胶凝过程。共晶与吸附理论认为：在原油冷却时，降凝剂与蜡同时共晶析出，或吸附在蜡晶表面，使新生成的蜡晶不断被降凝剂所包围，形成树枝状结晶，不易形成空间网络结构，从而降低了原油的凝点，改善了原油的低温流动性。

2.2 降凝剂使用效果的影响因素

影响降凝剂效果的主要因素包括原油组成与降凝剂的适配性、剪切作用的影响、加剂处理温度的影响、加剂冷却速度的影响和加剂浓度的影响。

3 稠油降黏减阻输送工艺

随着常规石油资源的减少，高黏重质原油（即稠油）早已引起国际石油界的关注。输送重质原油的主要困难就是来自于它的高黏度。例如单家寺原油在50℃的黏度高达9261mPa·s（比大庆原油高近500倍），80℃的黏度仍高达750mPa·s，我国是世界上盛产含蜡黏稠原油的大国，原油物性覆盖面很大。从流体力学的观点分析，原油流型复杂多的原油流动性很差，为降低重质原油输送的燃料消耗和动力消耗，所以降黏减阻就是稠油输送工艺的核心。

3.1 稀释输送工艺

（1）降黏的机理。稀释剂一般采用低黏原油或天然气凝析油、轻馏分油等，加入稠油原油后混合油中蜡、胶质及沥青质的浓度下降，蜡析出的温度下降，原油黏度、凝点均呈下降趋势，一般稀释剂的密度越小，黏度越小，其降黏、降凝的效果就越显著。

（2）稀释输送的应用。在我国重质稠油的集输管道中一般使用附近油田的含蜡原油进行降黏。例如，在黏度为21127mPa·s的单家寺含水原油中掺入黏度为28.7mPa·s的滨南含蜡原油，当稀释比（稀释油在混合油中的比例）为20%左右时，混合油黏度降到1545mPa·s，其降黏率达93%，其效果非常显著。在加拿大、委内瑞拉等重质原油生产大国主要使用天然气凝析液作为稀释剂，如加拿大在阿尔伯达重质原油输送时一般把2/3的重质原油与1/3的凝析油混合输送进行降黏。

3.2 乳化降黏输送工艺

（1）乳化降黏的机理。乳化降黏是将表面活性剂水溶液加入稠油中，在一定的温度和剪切作用下，使稠油以很小的滴状分散于水中，形成水为连续相、油为分散相水包油型（O/W）乳状液。在输送过程中，使稠油间的内摩擦以及稠油与管壁的摩擦变为水与稠油液滴的摩擦和水与管壁之间的摩擦，从而大大降低了摩阻损失。而在乳状液到达管道终点后，再通过改变温度或剪切条件，加入适量的破乳剂，以脱除输送时掺入的水分。实验证明：水包稠油乳状液的黏度可比稠油黏度降低2～4个数量级甚至更多，例如单家寺重质原油制备的含水率30%的水包油乳状液，其50℃时的黏度仅为54mPa·s，而原油黏度为9260mPa·s。乳化降黏方法主要适用于高黏稠油集输系统。

（2）乳化技术的应用。1988年委内瑞拉国家石油公司与英国石油公司合作开发了奥里乳化技术，它是在委内瑞拉奥里诺科重质原油中加入30%的水，所制备出的水包油型乳状液，用作燃料油直接燃烧。其50℃时的黏度为300～500mPa·s（而相同温度下，原油黏度为6000～40000mPa·s），其燃烧性能很好。

4 结语

我国在重质原油集输管道上也尝试过掺入表面活性剂水溶液减阻，也曾进行过重质原油乳化长距离输送的室内实验，并在油田集输管道上进行过现场模拟试验，但推广应用较少。

关于稠油的输送工艺很多，还有加紊流减阻剂输送、水悬浮输送、水环输送、气饱和输送等方法。

（栏目主持 杨军）

10.3969/j.issn.1006-6896.2014.4.014