易凝高粘原油管输技术及其发展

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1、万方数据2㈨2年6月中国工程科学Jun2002堑!童篁!塑兰!查!!!!些!!l罂竺一．—兰生兰!!!生鲸舍述评．易凝高粘原油管输技术及其发展张劲军(石油大学(北京)油气储运工程系，北京102200)[摘要]我国所产原油80％以上为凝点较高的含蜡原油和粘稠的重质原油．其肯能、安全输送一直足找国油气储运界面I临的善要技术难题。简要介绍了这两类原油的流动特性及机理，概括了原油降凝减阻输送技术研究和应用的现状．分析了其发展趋势，提出r进一步研究需重点斛决的问题。预ir化学降凝剂改性仍将足肯生!；原油节能安全输送技术的发展方向，目前需重点攻克大庆原油改性的难关；稠油乳化降粘减阻技术将

2、得到更多的廊朋，在我国目前应重点针对海上油田的油水混输管道丌展研究。现有技术的提升、新技术的浦现，有赖丁摹础研究的突破、技术路线的大胆创新和相戈学科研究人员的协同攻关。[关键词]管道输送；[中图分类号]TE832引言石蜡基原油；重质原油；降凝；减阻；化学添加剂[文献标识码]A[文章编号]1009—1742(2002)06007106易凝高粘原油包括含蜡量较高的石蜡基原油(常称含蜡原油)以及胶质、沥青质含量较高、密度较大的重质原油(常称稠油)。大庆、胜利、中原、南海等我国主要油田生产的原油大多为高含蜡原油，胜利、辽河、新疆、渤海等油田有大量的稠油，新近发现的亿吨级渤海蓬莱油田也

3、是稠油油田。易凝高粘原油在我国生产的原油中占80％以上。易凝高粘原油在常温下流动性较差(例如大庆原油的凝点高达32℃)，传统上主要采用加热输送工艺，在管道上隔几十公里设一个加热站。其弊端是输油能耗高、允许的输量变化范围小，且管道停运时间稍长便会因原油降温至凝结，酿成管道堵塞的灾难性后果。我国长距离输油管道每年用于加热的燃料油消耗数十万吨，据粗略测算，输送大庆原油的东北输油管道于线若降低输油温度1℃，每年即可节省用于加热的燃料油费用2000万元以上，但是降低输油温度要以保证运行安全为前提。因此+易凝高粘原油节能、安全输送一直是我国石油储运界面临的主要技术难题。经过40多年的不懈

4、努力，我国在该领域取得了许多重要成果，含蜡原油添加化学降凝剂改性输送技术处于国际先进水平，但目前大庆高含蜡原油的节能安全输送、海上稠油油田集输等方面仍有许多技术难题亟待解决。在国外，随着全球范围内易凝高粘原油开采量的不断增加，其输送技术和相关的基础理论正目益成为石油工业发达国家研究的热点，易凝高粘原油输送技术将得到进一步的发展。1含蜡原油及稠油的流动特性及机理含蜡原油的组成特点是蜡含量高(大庆原油的”蜡约为25％)，这使其具有高凝点特性。温度较高时，蜡处于溶解状态，原油呈现牛顿流体流变性质；随着温度降低，蜡逐渐结晶析出，原油粘度随之增大，并转变为非牛顿流体。当”蜡*达到2％～

5、3％时，蜡晶便可形成三维网络结构，导致原油整体失去流动性，同时粘度急剧增大，并表现出屈服应力、触变性、粘弹性、以及剪切历史和热历史[收稿Et期j20020104【作者简介】张助军(1962)．男，广东南海市人，石油大学(北京)油气储运工程系教授、博士生导师万方数据中国上程科学依赖性等复杂的流变性质。稠油的组成特点是胶质、沥青质含量较高，轻质烃类含量少，故其流动性的显著特点是粘度高，50℃时牯度达103^，10’mPa·s的稠油并不罕见。一般稠油含蜡最不高，故其凝点较含蜡原油低。稠油凝结的机理是温度较低时粘度饭高，导致其整体失去流动性。2含蜡原油添加降凝剂改性输送技术含蜡原油输

6、送的主要问题来自其较高的凝点。通过改良蜡晶，使之不易形成三维嘲络结构，或降低蜡晶结构的强度，nf以降低原油凝点及粘度、改善流动性(称为原油改性)。El前，蜡晶改良的主要途径是采用化学添加剂(称为降凝剂、蜡晶改良剂或流动性改进剂)。2．1降凝剂改善含蜡原油流动性的机理降凝剂是高分子聚合物，其分子山极性部分和非极性的烷烃链组成。降凝剂通过共晶和吸附作用，改变蜡晶的形态和结构，从而改善原油的流动性：图1为某含蜡原油添加降凝剂改性前后的蜡晶显微照片，可见降凝剂处理前蜡晶细小、量多，遍布十原油中；改性后，蜡晶颗粒增大并聚集成团，原油中未被蜡晶占据的空间显著增大。图1某含蜡原油添加降凝剂

7、改性前后的蜡晶显微照片Fig．1MicroscopicpicturesofwaxcrystalsinawaxycrudebeforeandafterPPDtreatment第4卷2．2降凝剂技术的应用降凝剂20世纪70年代初开始试用于原油管道。我国在70年代末开始r相关研究。目前对胜利、中原、新疆、长庆等原油已开发出具有良好改性效果的降凝剂，已有10多条管道采用降凝剂改性输送技术。该技术在低输量管道安全运行、甘能降耗中发挥了极为重要的作用，例如从山东临邑至南京的鲁宁输油管道在应用降凝剂技术的第一年就获得