管输原油物性变化和加剂效果分析

聂超飞，陈树仁，徐靖岩，闫 锋，兰 浩，李其抚，刁 宇

1.中国石油管道科技研究中心，河北廊坊 065000

2.中油管道物资装备有限公司，河北廊坊 065000

3.中石油山东输油有限公司，山东日照 276800

4.中国石油管道公司，河北廊坊 065000

本文针对津华线投产前后管输油品物性变化和加剂效果进行了长期跟踪测试，并进行了初步分析[1-5]。

1 油品物性变化和加剂稳定性降低

津华线线路全长188 km，设计输量700万t/a，设计压力6.3MPa，管道尺寸规格D508mm×7.1mm，输送冀东原油。除定向钻穿越段管段采用加强级三层PE防腐层外，其余管段均采用保温管，保温层采用40 mm厚聚氨酯泡沫塑料。全线设汇鑫、青县和任丘3座工艺站场以及8座阀室（包括5座监控阀室和3座手动阀室）。

1.1 投产之前测试结果

2015年1月29日，从现场取冀东原油20L，取样点温度42.2℃，压力0.11 MPa。加剂前后油品凝点（直接法，SY/T 0541—2009《原油凝点测定法》）测试结果见表1。由表1可知，冀东不加剂原油凝点为21℃左右，添加质量分数50×10-6的JD1#降凝剂，并经60℃热处理后凝点为8～9℃。

表1 冀东原油凝点测试结果

1.2 投产初期测试结果

津华线于2016年3月27日15:18开始启输加剂冀东油，输量460 m3/h，纳米降凝剂加剂质量分数100×10-6。投产初期，经现场测试，不加剂冀东油凝点仍为21℃，对沿线三个站场进行了跟踪测试，凝点测试结果见图1。

图1 投产初期沿线三个站场凝点测试结果

由图1可知，投产初期，冀东原油添加质量分数为100×10-6纳米降凝剂的降凝降黏效果比较显著。汇鑫凝点一直维持10℃左右，青县混油过去之后凝点稳定在11℃左右，任丘凝点维持在11℃左右。经过全程188 km的流动剪切和经过47℃以上的二次升温后，加剂对冀东油的改性效果基本稳定。

1.3 正常运行之后油品物性监测

汇鑫站于2016年4月1日起切换为一台泵运行（输量230 m3/h）。4月中下旬，在津华线各站场、阀室进行了多次现场测试工作，此时不加剂冀东油凝点升至24℃。添加质量分数为100×10-6纳米剂后，汇鑫站加剂油凝点≤14℃，而且加剂油凝点随着输送距离的增加而逐步回升，至青县站时加剂油凝点已接近不加剂油凝点，测试结果见表2。随即，针对油田联合站开展不加剂油凝点现场测试，见表3，不加剂油凝点已经有所上升。2016年10-12月期间，在汇鑫站对不加剂冀东油继续进行了凝点跟踪测试，结果见图2，从测试结果可知，不加剂冀东油凝点已升高并稳定至28℃左右。此外，2016年6月、8月和11月三次现场测试期间取样不加剂冀东油，其黏度测试结果见图3，由图3可以看出，不加剂冀东油的黏度较之前也有所升高。同时，对2016年10-12月现场沿线凝点测试结果进行统计，得到如表4所示的沿线凝点分布情况。

表2 4月中下旬沿线加剂油凝点测试结果

表3 油田联合站现场取样凝点测试结果

图2 2016年10-12月不加剂冀东油凝点测试结果

由上述持续监测可知，津华线投产前后不加剂冀东油凝点由21℃升高并稳定至28℃，黏度有所上升，同时降凝剂作用的稳定性大大降低，即随着输送距离的增加，凝点回升。

图3 不加剂冀东原油黏度 （剪切速率10 s-1）测试结果

表4 2016年10-12月沿线凝点分布情况

2 对比测试分析和问题排查

2.1 注剂管道电伴热未开启

2016年4月5日，汇鑫出站凝点出现波动，凝点回升至不加剂油，加剂效果消失。经深入查找原因，发现降凝剂注剂管道未开启电伴热，而化剂釜至注剂口的距离为300 m，流动时间为3 h，釜中化剂原油流至注剂口时温度为46℃，其流动性非常不好，初步分析确定为降凝剂和主管道原油混合不均。故于2016年4月6日下午13:00开启电伴热，并于16:30开始陆续取样测试，发现注剂管道的电伴热开启之后，出站油样凝点基本在12℃左右，已较为稳定。

2.2 降凝剂未注入和处理温度不够

2016年4月中下旬，针对津华线沿线油品凝点上升的问题，监测汇鑫出站油样凝点时，就化剂釜的化剂效果进行了测试，取化剂釜溶液按照100×10-6（质量分数） 的要求加至冀东原油中，热处理至65℃，而后降至21℃进行测试，其黏度在20mPa·s左右，凝点为11℃。这说明化剂效果没有问题。结合汇鑫出站温度稳定在65℃左右，化剂釜温度稳定在85℃左右和注剂流量基本稳定的情况，基本排除降凝剂未注入和处理温度不够的情况。

2.3 取样问题导致未取到真实油流

通过持续现场测试，初步排除凝点反弹系人为测试误差等所致，然而不能排除由于取样问题导致所测油样为管壁废油而非真实管道内油流。于是进行了青县站取样口现场改造并取样测试，重点考查取样排放和取样位置两因素是否为导致加剂原油凝点反弹的主要原因。

经取样口改造后，实现了在青县站过滤器后长时间连续排放后的取样和从过滤器前管道顶部的取样。经过持续监测，取样口改造前青县进站油样凝点约23℃，改造后过滤器前（管道顶部取样）进站油样凝点21～22℃，过滤器后（长时间连续排放后取样） 进站油样凝点22～23℃，5#阀室油样凝点17～19℃。经上述试验，排除了由于取样失误而产生的测试数据失真问题。

2.4 流速变化影响加剂效果稳定的问题

由于油源问题，津华线投产输量由460 m3/h降至230 m3/h，那么是否由于输量（流速）变化而导致降凝剂作用稳定性下降尚需证明。2016年4-12月，针对津华线输量发生变化情况，加密对沿线油品物性的监测，其结果见表2和表4，从表中数据可知，输量（流速）变化并未导致沿线油样凝点升高，因此该因素不是导致加剂作用稳定性下降的原因。

2.5 注入JD1#降凝剂的效果评价

为测试加入JD1#降凝剂的降凝效果及稳定性，在津华线开展了冀东原油添加JD1#降凝剂（质量分数为50×10-6） 的现场试验。分别在汇鑫站、青县站进行现场测试，持续测试结果见图4。

图4 注入JD1#降凝剂 （质量分数为50×10-6）后汇鑫站和青县站油样凝点的变化

现场试验结果表明，JD1#降凝剂与纳米降凝剂的降凝效果及稳定性相当，后者略有优势，但二者均存在明显的凝点反弹问题，即JD1#降凝剂对冀东原油也存在作用稳定性不足的问题。

2.6 降凝剂在流动过程中的失效

在2016年11-12月的现场测试过程中，在青县站和任丘站对每天进站油样进行了室内不同回升温度的热处理试验，试验结果见图5和图6。

图5 青县进站加剂油回升60℃前后的凝点

图6 任丘进站加剂油回升60℃前后的凝点

从图5和图6可以看出，青县站和任丘站的进站油样凝点为24～27℃，但经60℃热处理后，该油样凝点便降低到18～20℃，与汇鑫站加剂油的凝点相当，且具有良好的测试重复性。试验表明，管输过程中原油内降凝剂组分并未严重流失，只要热处理温度足够，加剂油凝点仍可恢复到较低的水平。

3 结论和下一步工作计划

通过一系列的室内和现场试验得到：

（1）投产后不加剂冀东原油物性有所变化，凝点已由21℃升高并稳定在28℃左右。

（2）高低两种输量对降凝剂对冀东原油的降凝效果及稳定性无明显的影响，降凝剂对冀东原油的降凝效果均存在稳定性不足问题，表现为沿线油样凝点回升，汇鑫站外输加剂油凝点19～21℃，待加剂油行进至4#阀室时凝点已显著回升，青县以后管段内的加剂油凝点为24～27℃。

（3）管输过程中原油内降凝剂组分并未严重流失，只要热处理温度足够，加剂油凝点仍可恢复到较低水平。

下一步将针对降凝剂的适应性问题，通过分析降凝剂对蜡晶的作用机理，而后采取降凝剂复配等技术来提升降凝剂的性能，以满足工程应用的需要。