集输油管道中的结蜡问题和预防策略探析

唐彬 王建春 许文忠 刘大陆 牛俊杰

摘 要 普遍上我国开采出的原油具有高凝点、黏度、含蜡特点，在开采与集输中，含蜡量越高则析蜡温度更高，将影响原油管道正常输送，造成管道容易结蜡现象的出现。在管道输送过程中，原油沿程管道内温度降低，形成结蜡中心，输油管道输送能力下降，严重时造成管道结垢堵塞[1]。基于此积极探究集输油管道中的结蜡问题和预防策略极其关键，首先指明集输油管道中的结蜡问题，通过结合防蜡措施，详细的阐明其中具体的预防策略，以期减少或避免集输油管道输送的安全隐患。

关键词 结蜡;预防措施;集输油管道

我国生产的原油不同于世界上多数国家为易凝原油，常称“含蜡原油”。在整个产出原油中，蜡的质量分数超过 10%原油占901%，热油管道中热油沿管道输送中油流不断地降温，在管道中沉积，给输送带来困难。结蜡会影响管道的安全运行，增加管道运行的能耗，给管道的输送带来很大的安全隐患。

1 集输油管道中的结蜡问题

1.1 石蜡在原油中析出过程

随着分子量的增加，以及蜡熔点的上升，石蜡在原油中的溶解度随之降低，同时随着逐渐减少的原油密度及其分子量，趋势呈增强化发展。在同一种原油中，不同熔点石蜡溶解度各不相同，所以在降温的过程中总是依据分子量的高低，依次析出石蜡成分。在最原始的阶段，初始结晶温度的范围为析蜡高峰区。

1.2 原油中的蜡沉积物

液蜡、石油蜡、石蜡和微晶蜡均涵盖于石油蜡中，影响最大的是石蜡和微晶蜡。正构烷烃是其主要成分，其中芳香烃的含量甚微。另外，石蜡烃类平均分子量为 300～450，碳原子数为 C17-C35。经脱油和精制得到的微晶蜡碳，从石油减压渣油中脱出蜡原子数则是 30～60。主要经石蜡组成原油中的蜡沉积物，其存在沥青质、少量水、胶质等有无机和有机物[2]。

1.3 管内壁“结蜡”机理

温度是关键的蜡因素。其一，当温度最低内壁面温度析出蜡晶，因热油管路横截面邻近管壁温度梯度，所以相较于内壁面远处的溶液，溶液中溶解的石蜡分子浓度将显著降低。石蜡分子因浓度梯度的存在，可为管壁的继续结蜡创造条件，从管中心向管壁径向扩散。其二，相较于蜡的初始结晶温度，管壁处的油温较低，可积极的借助于管内壁所提供的结晶中心，促使油流中的石蜡分子形成不流动的结蜡层，造成结晶析出，形成网络结构，进一步吸附液相中的蜡晶，将部分液态原油包围。

1.4 管壁结蜡强度的影响因素

管壁材质。针对蜡沉积，管壁的材质和粗糙度对其有明显性的影响。内壁提供的结晶核心，在具体的过程中存在难易程度和其多少的不一致性。所以蜡沉积会随着管壁的粗糙度越大更易产生。

运行时间和结蜡层厚度的关系。蜡沉积速率会出现减缓的现象。当管道输量不小于某一范围，且较为稳定，之后逐渐减慢，蜡沉积层厚度在，刚清管后增长较快，运行参数表现为摩阻不继续增大的现象。油流与外界换热的热阻逐渐增大，当蜡沉积层表面温度提升则其沉积速率将显著降低，和油温的温差减小。

流速。针对管壁蜡沉积强度，流速对其影响可表现为：管壁蜡沉积强度会随着流速的增大而出现减弱的现象。Re数越小，蜡沉积愈多，则层流时的蜡沉积比紊流严重。随着流速的增大，能够减少薄管壁上的蜡沉积层。

油温。管道中的蜡沉积，因接近凝点的较低温度或接近析蜡温度的较高温度输送时出现较轻的现象，但是会有严重的温度区域存在两者中间。

2 集输油管道中防蜡措施

2.1 磁防蜡

这样的技术，能够减少在管道表面石蜡的析出和结晶，对原油进行磁处理，最终起到防蜡的作用，阻碍蜡晶聚结。

2.2 管材性质的转变

把和蜡晶结合力较弱的涂料，涂在金属管道上等，均是转变管材性质的方式。塑料管道表面光滑，不易在管壁沉积，石蜡在管壁的结晶核心少得多。因化合物都具有极性，涂料涂在管道壁上，不利于非极性石蜡沉积，将形成极性表面。这样的方式和化学防蜡方法结合效果极佳，能够实现对防蜡降凝的问题的完全性解决。

2.3 防蜡剂防蜡

防蜡剂能够防止结蜡的化学剂，抑制原油中蜡晶在固体表面沉积，以及析出、长大、聚集的化学剂。造成防蜡剂防蜡除一些药剂有降凝降粘作用，收到防蜡的效果，造成防蜡剂防蜡法的有效和经济性，所以这一防蜡技术在油田的应用较为广泛。

2.4 在原油中增加石蜡的溶解度

伴热提高原油的温度、加热、地面管线保温等，均是增加蜡在原油中溶解度的方式。

3 集输油管道中的结蜡具体的预防策略

3.1 清蜡剂法

油基清蜡剂清蜡法，就是在管道内分批或连续性的把對沉积石蜡有较强携带和溶解力溶剂把石蜡携带走。这样的方式不需较高的温度，能够取得不错的效果，在对温度有限制的情况下，以及存在极其明显性的特点。水和石蜡分散剂是水基清蜡剂关键的成分，其原理就是把沉积石蜡从管道表面除掉，积极的应用石蜡分散剂对沉积石蜡起到软化等作用，当温度愈低，效果愈差，使用温度对其作用效果的影响较大。

3.2 机械处理法

针对管壁上沉积的石蜡，这样的方式就是应用刮蜡刀、刮蜡钩、清管器进行刮除，但是时常会有清蜡量不够的情况出现。

3.3 热水处理法

这样的方式具有较高的安全性，但是操作条件控制不好将造成沉积石蜡发生再沉积，水对沥青、石蜡的携带和溶解能力较小。

3.4 热油处理法

在管道中注入加热到110℃的热油，直接和管壁沉积石蜡接触，并出现熔化的现象。成本较低，且有较高的除蜡效率，但是具备一些不足之处，有轻馏分损失并且不安全现象的出现。

参考文献

[1] 孟凡斌，姜卉，鲁镇语，等.低温环境集输油管道清防蜡技术研究综述[J].当代化工，2019，48（10）：2377-2381.

[2] 徐国平.输油管道数据采集与监视控制（SCADA）系统输油泵启停失败的故障分析[J].石油库与加油站，2018，27（5）：16-19.