冀东原油添加降凝剂应用效果现场试验研究

聂超飞，刘鑫，潘艳华，李青春，苗青，张立新，尹航

1.中国石油管道科技研究中心，河北廊坊065000

2.中国石油管道公司秦皇岛输油气分公司，河北秦皇岛066000

3.中国石油集团东南亚管道有限公司，北京100102

冀东原油添加降凝剂应用效果现场试验研究

聂超飞1，刘鑫2，潘艳华2，李青春2，苗青1，张立新1，尹航3

1.中国石油管道科技研究中心，河北廊坊065000

2.中国石油管道公司秦皇岛输油气分公司，河北秦皇岛066000

3.中国石油集团东南亚管道有限公司，北京100102

添加降凝剂是一种改善原油低温流动性的有效方法。为了测试不同种类不同剂量降凝剂在低输量管道的应用效果，选择冀东油田高迁线进行了添加降凝剂的现场运行试验研究。在高尚堡首站分别添加50、100 mg/L的JD1#降凝剂和100 mg/L的纳米降凝剂，而后对高尚堡首站、中间站和迁安末站的原油进行测试，结果表明：与空白油相比，三者降凝降黏效果相当，凝点从22～26℃降低到11～13℃；当温度在30℃以上时，降黏效果不明显，在30℃以下时，温度越低降黏效果越明显；过泵剪切对加剂原油的凝点和黏度影响不大。根据室内和现场试验结果，推荐JD1#降凝剂的添加量为50 mg/L。

冀东原油；降凝剂；现场试验；凝点；黏度

冀东油田高迁线（高尚堡至迁安输油管道）于2005年1月投产，全长78.5 km，管径273 mm，冀东原油输送至迁安后，并入秦京线输送至下游。高迁线和秦京线管道走向见图1。高迁线全线设有高尚堡首站、中间站和迁安末站三个站场，高尚堡首站和中间站分别有3台输油泵和2台加热炉。本项目选择高迁线对冀东原油进行了添加降凝剂的现场试验。

图1 高迁线和秦京线管道走向示意

1 室内添加剂试验

在现场试验之前，先在室内对冀东原油进行添加剂试验。室内试验选用JD1#（乙烯-醋酸乙烯共聚物）和纳米两种降凝剂[1-5]，对加剂的冀东原油油样进行了快速降温模拟和实际管输全过程模拟，测试原油凝点和黏度，综合对比了加剂冀东原油在不同条件下的油品物性。

1.1 快速降温模拟试验

使用柴油配制JD1#降凝剂和纳米降凝剂溶液（质量分数1%，下同），以质量浓度50 mg/L和100 mg/L对冀东原油进行加剂处理。加剂油样在水浴内静态加热至60℃，恒温20 min，油样装入带有循环水套的试验瓶，搅拌装置转速为80 r/min，以0.5℃/min的降温速率动态降至20℃，恒温20 min，测试其凝点和黏度；继续以0.5℃/min的降温速率动态降至15℃，恒温20 min，再测试其凝点和黏度（根据SY/T 0520-2008《原油粘度测定旋转粘度计平衡法》测量黏度，根据SY/T0541-2009《原油凝点测定法》测量凝点，下同）。试验结果见表1。

分别添加100 mg/L JD1#降凝剂和纳米降凝剂，凝点为9～12℃，两种降凝剂对冀东原油降凝降黏的效果相当。对于JD1#降凝剂，在热处理温度为60℃、终冷温度为20℃下测试，添加50 mg/L比添加100 mg/L试样的凝点低2℃，黏度相差不大；在终冷温度为15℃下测试，添加50 mg/L与添加100 mg/L试样的凝点相同。

表1 添加不同类型降凝剂后的凝点和黏度

1.2 实际管输全过程模拟试验

分别配制含JD1#降凝剂和纳米降凝剂（质量浓度为50 mg/L和100 mg/L）的原油油样，在水浴内动态加热至60℃，恒温20 min，油样装入带有循环水套的试验瓶，搅拌装置转速80 r/min，以实际管输的降温速率动态慢速降温至20℃，恒温20 min，测试其凝点和黏度，然后以同样速率降温至15℃，恒温20 min，测试其凝点和黏度，最后再静置4 h后测试其凝点与黏度。试验结果见表2～4。

表2 添加不同类型降凝剂后20℃原油的凝点和黏度

表3 添加不同类型降凝剂后15℃原油的凝点和黏度

表4 静置4 h后的加剂油凝点

从表中可以看出，在实际管输温度为20℃时，加剂油凝点为14℃；在实际管输温度为15℃时，加剂油凝点为13℃；静置4 h后，加剂油凝点为14℃，JD1#与纳米降凝剂的作用效果相当。加剂油在较低温度下的黏度较大，但对管输的影响不大。

综合比较两种降凝剂的试验结果，可以认为50、100 mg/L的JD1#降凝剂和100 mg/L的纳米降凝剂在相同的热处理条件下，对冀东原油的改性效果基本相当。

2 现场加剂试验

为了验证室内试验结果的可靠性，于2014年3月13日至21日进行了高迁线的现场加剂试验。现场试验共分为三个阶段，分别添加50、100 mg/L的JD1#降凝剂和100 mg/L的纳米降凝剂。原油从高尚堡输送至迁安的管程需要14.1 h，每个阶段的加剂时间为3倍管程时间。在全线三个站内分别取样测试。

加剂试验期间，高迁线输量稳定在295 m3/h左右，流速约1.54 m/s。高尚堡首站原油出站温度一直高于57℃，满足降凝剂综合热处理温度的要求；中间站一直未点炉，进站温度50～52℃；迁安末站进站温度44～48℃。首站平均出站压力3.7 MPa，中间站平均进站压力0.1 MPa，中间站平均出站压力3.2 MPa，迁安末站平均进站压力0.2 MPa。

2.1 凝点测试结果

三个站三种加剂方式油样的凝点测试结果见表5。

由表5可以看出，冀东原油添加50、100 mg/L的JD1#降凝剂和100 mg/L的纳米降凝剂的降凝效果相当，凝点由22℃（冀东空白油）降低到11～13℃，效果较为显著。

2.2 黏度测试结果

由于加剂后原油在测试温度下多处于牛顿流体状态，相同温度下原油黏度数据的波动不大，为了更清晰地揭示流变性随温度的变化，每种降凝剂添加量下的原油黏度取其平均值以便更直观地反映试验结果。加剂量、站场对原油黏温关系的影响见图2～4。

表5 加剂冀东油凝点测试结果（测试温度20℃）

图2 高尚堡站加剂量对原油黏温关系的影响

图3 迁安站加剂量对原油黏温关系的影响

图4 中间站加剂量对原油黏温关系的影响

由图2和图3可以看出，与空白油黏度相比，在30℃以上，三种降凝剂的降黏效果不明显。当温度低于30℃时，温度越低降黏效果越明显。在20℃时，加剂油平均黏度已下降到约为空白油黏度的20%。添加50、100 mg/L的JD1#和100 mg/L的纳米降凝剂对冀东原油降黏效果的影响不大。在添加相同降凝剂及其相同剂量的情况下，高尚堡首站与中间站原油黏温特性曲线基本一致，而迁安末站原油的平均黏度略有增加。当秦京线反输冀东原油时，秦皇岛进站温度在20℃以上，在该温度以上，三个站的原油均为牛顿流体，平均黏度相差不大。

2.3 过泵的影响

试验期间中间站一直未点炉，过泵温升为2℃左右。为了考察加剂油过泵前后流变性的变化，分别在中间站泵前和泵后处对JD1#的添加量为100 mg/L的加剂油进行取样试验，测试结果见表6。

表6 中间站泵前后加剂油的凝点和黏度（测试温度为20℃）

从表6可以看出，过泵前后，加剂油的凝点和平均黏度均没有发生太大变化，说明过泵剪切对加剂油的凝点和黏度影响不大。

2.4 现场试验对管道正常运行的影响

根据2014年3月份高迁线的生产报表可知，在加剂前后管道的输量基本不变，平均输量稳定在299 m3/h左右，加剂前后的站间摩阻数据见表7。

由表7可以看出，加剂前后站间的摩阻基本保持不变。高迁线首站出站平均温度在55℃左右，中间站进站温度在50℃左右，末站进站温度在45℃左右，全线保持在较高的温度下运行。结合测得的黏度可知，在该温度下，空白油与加剂油均为牛顿流体，二者黏度相差不大，不超过10 mPa·s，所以加剂现场试验对高迁线的正常运行影响不大。

表7 加剂前后站间的摩阻压降

3 结论

室内与现场添加JD1#和纳米降凝剂的试验结果表明：与空白油相比，三种加剂方式的降凝降黏效果相当，凝点从22～26℃降低到11～13℃，降黏效果随着温度的降低逐渐明显，尤其当原油处于非牛顿流体区间时，这一趋势更为明显；过泵剪切对加剂油的凝点和黏度影响不大。因此，推荐JD1#降凝剂的添加量为50 mg/L。高迁线添加降凝剂现场试验结果为低输量管道加剂运行方案的制订提供了充分的数据支持和现场指导依据。

[1]杨莜蘅.输油管道设计与管理[M].东营：中国石油大学出版社，2013.

[2]李传宪.原油流变学[M].东营：中国石油大学出版社，2007.

[3]宋昭峥，葛际江，张贵才，等.高蜡原油降凝剂发展概况[J].石油大学学报（自然科学版），2001，25（6）：117-122.

[4]李传宪，张春光，孙德军.降凝剂与原油组分互相作用的影响因素及降凝剂发展[J].化学通报，2002（12）：819-823.

[5]王峰，张冬敏，丁艳芬，等.纳米杂化材料对高蜡原油降凝降黏作用的研究[J].科学通报，2010，55（26）：2 644-2 647.

Field Test ofApplicative Effect ofAdding PPDin Jidong Oilfield

NIE Chaofei1，LIU Xin2，PAN Yanhua2，LIQingchun2，MIAO Qing1，ZHANG Lixin1，YIN Hang3
1.CPP Technology Research Center，Langfang 065000，China
2.CPPC Qinhuangdao Oil&Gas Transportation Company，Qinhuangdao 065000，China
3.CNPC South-East Asia Pipeline Co.，Ltd.，Beijing 100102，China

Adding pour point depressant（PPD）is an effective method to improve the flow of crude oil at low temper ature.In order to test the real effect of different kinds or volumes of PPD on the transportation of low throughput crude oil pipeline，the paper makes a field test research on transportation of the crude oil，with PPD added into it in Gaoshangbao-Qian’an pipeline of Jidong Oilfeild.After adding 100 mg/LJD1#，50 mg/L JD1#and 100 mg/L nanometer PPDs respectively into the crude oil in pipeline at Gaoshangbao Station，the effects of PPDs on oil transportation at Gaoshangbao start station，at the middle station and at the Qian’an terminal station are tested respectively.The research findings are as follows:Compared with the blank oil，the three kinds of PPDs into the oil produce equal effect in lowering condensation and viscosity，and the condensation point is reduced from 22～26℃to 11～13℃in all the three situations.When temperature is above 30℃，the viscosity-reducing effect is not obvious；Whereas when temperature is below 30℃，the lower the temperature is，the more obvious the viscosity-reducing effect is；The shear through the pump has little effect on condensation point and viscosity of crude oil with PPD.Adding 50 mg/L of JD1#PPD is recommended through laboratory and field tests.

Jidong crude oil；PPD；field test；condensation point；viscosity

10.3969/j.issn.1001-2206.2015.06.010

聂超飞（1987-），男，河北石家庄人，助理工程师，2013年毕业于中国石油大学（北京）石油与天然气工程专业，硕士，现从事油气储运工艺研究工作。

2015-04-19