高凝高蜡原油降凝剂的筛选

祝云燕，杨登奎，李洪喜

（北京日新达能技术有限公司天津分公司，天津 300270）

原油是一种复杂烃类混合物，随温度降低，蜡晶会析出，且温度继续下降，蜡晶逐渐增多，最后因形成三维网状结晶而失去流动性。为改善含蜡原油的流动性，研究者采用了热处理、添加减阻剂等多种解决方法，但这些方法普遍存在能耗大、设备投资高、管理费用高等问题。从降低能耗和生产成本、提高管道运行的安全性角度考虑[1]，向原油中添加化学降凝剂，是实现原油常温乃至低温输送最简便和最有效的方法。近年来在降凝剂的研究上，我国取得了突破性进展，研制开发出了不同系列的降凝剂[2]。但现有的降凝剂技术仍存在不足，如原油加剂改性后的抗剪切性能不理想，特别是原油加剂的改性效果不能满足管线全年实现常温输送的要求。

本研究以含蜡的沈北原油和大庆原油为原料，针对高凝点、高蜡含量的沈北原油，寻找合适的原油降凝剂，使得降凝剂分子能够通过与石蜡的相互作用，改善原油中蜡晶的形状和结构，从而在宏观上降低含蜡原油的凝点，改善其低温流动性。化学剂降凝法具有操作简单、设备投资少、不需要后处理、便于对输油过程进行自动化管理等优点[3]，同时，化学剂降凝法也是实现高含蜡原油常温输送，改善原油停输再启动的有效途径之一。

1 实验部分

1.1 原料与仪器

大庆原油和沈北原油，柴油降凝剂T4302和T803，原油降凝剂R140、R170和HT-360，原油减阻剂，原油降凝剂1号和原油降凝剂2号。

凝点测定仪，烧杯，试管，电子天平。

1.2 实验过程

1.2.1 未加降凝剂的原油及混合油品的凝点测定

按照GB/T 510283的方法测定凝点。鉴于沈北原油的凝点较高，将油品的处理温度定为(60±1)℃，在室温下降温冷却。到某一时刻，将试管倾斜45°，静置30s～1min，观察试管内液面是否流动，当液面不再流动时，读取此时的温度即为油品凝点。

将大庆原油和沈北原油分别按不同的质量比m（大庆）∶m（沈北）=9∶1、6∶4、5∶5进行混合，测定混合后原油的凝点值。

1.2.2 沈北原油加入柴油降凝剂后的凝点测定

向沈北原油中分别加入柴油降凝剂T4302和T803进行实验，降凝剂的质量分数为0.4%、0.5%、0.6%[4]。

依据凝点测定结果，确定选用柴油降凝剂T4302后，向沈北原油中加入质量含量分别为0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%、0.6%的降凝剂，做沈北原油凝点降随T4302降凝剂含量变化的曲线。

1.2.3 沈北原油加入原油降凝剂后的凝点测定

分别选用 R140、R170、HT-360、1号、2号这 5种原油降凝剂进行实验，加入量为0.1%，结果见表5。测定沈北原油凝点时应注意：处理温度不能太高，以避免一些轻组分挥发；冷却速度不能太快；不要采用低温冷却器，因其较适用于测量低凝点油品，对高凝点的沈北原油不合适。

1.2.4 原油减阻剂的减黏实验

实验温度为(50±0.1)℃，采用φ=2.0mm，C1=1.719mm2·s-2，C2=1.274mm2·s-2的逆流黏度计进行实验。具体加入量见表6。

2 结果与讨论

2.1 原油及混合油品的凝点测定

大庆原油和沈北原油的凝点测定实验在(60±1)℃下进行，结果见表1。混合油的凝点实验在(60±1)℃下进行，结果见表2。由表1和表2可知，大庆原油的凝点最低，接近室温，降凝意义不大；沈北原油的凝点最高，高于混合油品和大庆原油，超出室温将近20℃。所以选择凝点最高的沈北原油做降凝实验。

表1 原油的凝点

表2 混合油的凝点

2.2 沈北原油加入柴油降凝剂的凝点测定

添加不同种类、不同比重的降凝剂于沈北原油中，测定凝点，结果见表3。沈北原油的凝点降随降凝剂含量变化的曲线见图1。结合表3和图1可知，对于高凝高蜡的沈北原油，较之T803柴油降凝剂，T4302柴油降凝剂的降凝效果略好，所以选用T4302柴油降凝剂进行沈北原油的降凝实验。

表3 加入柴油降凝剂T4302和T803的降凝效果对比

添加不同比重的柴油降凝剂T4302于沈北原油中，测定凝点，结果见表4。沈北原油的凝点降随T4302降凝剂含量变化的曲线见图2。由表4和图2可知，随着T4302加入量增加，原油的凝点降逐渐增加，T4302柴油降凝剂的加入质量占沈北原油质量的0.4%时达到峰值，随后凝点降的效果逐渐减小，可见加入量为0.4%时的降凝效果最好，将沈北原油的凝点从44.3℃降到了41.9℃，降低了2.4℃。

图1 沈北原油的凝点降随降凝剂的含量变化曲线

表4 T4302柴油降凝剂的降凝效果

图2 沈北原油的凝点降随T4302降凝剂含量变化的曲线

加入原油中的降凝剂达到一定量后，降凝剂分子在蜡析出时，会与原油中绝大部分的蜡分子生成共晶晶体或吸附于蜡晶表面，形成相对稳定的晶体结构。降凝剂用量太少,不起作用；添加量增大，处理效果将会提高，但添加量过大，处理效果不再提高，经济上不合理。每种降凝剂的最佳加入量需通过实验确定。

表5是原油降凝剂的降凝效果对比。从表5可知，R140原油降凝剂的降凝效果最好，优于其他4种降凝剂，可使沈北原油凝点降低0.5℃。与柴油降凝剂T4302的降凝效果进行对比，T4302的加入量为0.1%时，沈北原油凝点降低了0.6℃，二者效果相当。因此原油降凝剂还需要进一步加以研究，以提高对高蜡原油的降凝效果[4]。

表5 原油降凝剂的降凝效果对比

降凝剂一般为油溶性高分子聚合物，有主碳链烷烃和极性侧链。一般在含蜡原油或馏分油中加入少量的降凝剂，就能显著降低其凝固点，改善其低温流动性。这是实现含蜡原油常温输送、提高馏分油收率、降低能耗、提高经济效益的有效措施[5]。

含蜡原油的凝固点是原油中的含蜡量及蜡烃分子中碳原子数的反映。为了有效阻止蜡晶生成网状结构，要求降凝剂的碳链有一定的碳原子数。原油蜡分子中，碳原子数分布最集中的范围内的平均碳原子数即为降凝最适宜的碳原子数。这样在降凝剂与蜡分子共同结晶时，晶核表面可被降凝剂分子群有效覆盖，从而削弱晶体间的相互引力，改变结晶微粒大小、形状和结构，阻止晶粒接近，改善原油的流动性。因此，凝固点高的原油宜使用碳链较长的降凝剂，低凝固点的原油使用碳链较短的降凝剂效果会较好[6]。

2.3 不同用量减阻剂的减黏实验

实验温度选为50℃±0.1℃，向沈北原油加入不同量的减阻剂进行减黏实验，结果见表6。沈北原油的黏度随减阻剂加入量的变化曲线见图3。由图3可知，减阻剂的加入量在0～100×10-6之间变化时，黏度呈现先减小后增大的趋势，减阻剂加入量为75×10-6时的降黏效果最好，可将沈北原油的黏度从 166.39mm2·s-1降到 67.53mm2·s-1，降低了98.86mm2·s-1。

表6 不同加量下沈北原油的黏度值

2.4 减黏后的沈北原油加入柴油降凝剂T4302的凝点测定

图3 沈北油的黏度随减阻剂加入量的变化曲线

添加不同比重的柴油降凝剂T4302于减黏后的沈北原油中，测定凝点，结果见表7。由表7可知，相比表4的实验结果，针对减黏后的沈北原油，柴油降凝剂的降凝效果更好些，黏度值的变化规律相同，加入量为0.4%时的降凝效果最好，可将沈北原油的凝点从44.3℃降到41.6℃，降低了2.7℃，相比不减黏的原油，降低了2.4℃，降凝效果提高了0.3℃。

表7 T4302柴油降凝剂降凝效果

3 结论

1）高凝高蜡的沈北原油适合于进行降凝处理；

2）T4302柴油降凝剂的降凝效果与R140原油降凝剂相当，均适用于处理高凝高蜡的沈北原油，0.4%为降凝剂适宜的加入量。

3）高凝高蜡的沈北原油加入减阻剂后，黏度显著降低了59.41%，可见，减阻剂对原油减黏有一定的效果；

4）含减阻剂的沈北原油加入柴油降凝剂T4302后，降凝效果相比不减黏的原油，降凝效果增加了0.3℃。