中國石油青海油田管道輸油處

高原原油集輸管道結蠟規(guī)律及防護技術

于宏慶 馬云中國石油青海油田管道輸油處

在分析集輸管道結蠟機理和影響因素的基礎上，考慮土壤環(huán)境溫度、輸送原油流量等情況，對集油溫度、原油含水率對集輸管道結蠟規(guī)律的影響進行實驗分析。實驗表明：原油含水率越高集輸管道結蠟速率越慢，集油溫度在30℃左右時管道結蠟速率最高，然后隨集油溫度升高而下降。根據(jù)實驗結果，提出控制管道外壁溫度、改變工藝提高集油溫度、防蠟劑進行化學防蠟處理3個方面的原油集輸管道防蠟技術措施。

高原油田；集輸管道；結蠟；防護技術

1 結蠟機理基本理論

高原油田集輸管道內壁出現(xiàn)結蠟主要是緩慢形成而逐漸沉積具有一定厚度的石蠟、凝析油、石砂、膠質和其他雜質的混合物。結蠟機理：當集輸管道內壁處溫度低于輸送原油析蠟點，并且比油流溫度低時，靠近管道內壁的原油中含有的蠟分子就容易隨著管道內壁的結晶中心進行結晶而析出，同時影響到該處原油中含有的蠟分子濃度比油流中的濃度低，形成油流中的蠟分子根據(jù)濃度關系在集輸管道內壁遷移，并進行沉積形成結蠟[1-3]。

在分析集輸管道結蠟機理和影響因素的基礎上，考慮土壤環(huán)境溫度、輸送原油流量等情況，對集油溫度、原油含水率對集輸管道結蠟規(guī)律的影響進行實驗分析。

2 集輸管道結蠟規(guī)律

2.1 實驗過程

（1）調勻一定含水率的原油介質，取樣進行測試得出低溫流變特性后，模擬原油流速、管道穩(wěn)定度、集輸原油溫度等環(huán)境，使試驗管溫維持在原油析蠟結晶點溫度之上，然后分別控制原油含水率、油溫等參數(shù)，記錄相應實驗數(shù)據(jù)。

（2）用流變性實驗監(jiān)測不同輸送介質的黏度數(shù)據(jù)與流油剪切應力的變化關系，管道模擬實驗分別監(jiān)測與記錄各種條件下對應實驗溫度、壓力、溫降及含水率的變化數(shù)據(jù)，由此得出相應的結蠟速率。

（3）根據(jù)差壓法求解對應工況條件下的結蠟沉積速率，按照最小二乘法原理擬合得出相應所需參數(shù)，建立結蠟沉積模型。

2.2 實驗結果分析

2.2.1 集輸管道在不同含水率下的結蠟規(guī)律

（1）實驗條件設置為土壤溫度10℃，管道原油流速45m3/d和15m3/d，集輸原油溫度30℃和40℃，分析此時不同含水率的管道結蠟速率。對實驗數(shù)據(jù)進行監(jiān)測，按照結蠟速率模型進行分析計算，得出結蠟速率變化規(guī)律：集輸管道原油流量較大時管道結蠟速率慢，流量大對結蠟晶體析出具有沖擊作用和影響，阻礙了結蠟的進程；集油溫度30℃時的管道結蠟速率遠遠高于集油溫度40℃時的結蠟速率。集輸管道結蠟速率最高值發(fā)生在原油含水率為60%左右時，然后結蠟速率隨含水率的增加而逐步降低。

（2）實驗條件設置為土壤溫度-10℃，管道原油流速45m3/d和15m3/d，集輸原油溫度30℃和40℃，分析此時不同含水率的管道結蠟速率。對實驗數(shù)據(jù)進行監(jiān)測，按照結蠟速率模型進行分析計算，得出結蠟速率變化規(guī)律：在環(huán)境溫度為-10℃時，集輸管道原油流量較大時管道結蠟速率慢；集油溫度30℃時的管道結蠟速率遠遠高于集油溫度40℃時的結蠟速率。但是與環(huán)境溫度為10℃時相比，管道結蠟速率整體大大加快，這說明低溫下管道結蠟情況加劇。

2.2.2 集輸管道在不同集油溫度下的結蠟規(guī)律

（1）實驗條件設置為土壤溫度10℃，管道原油流速45m3/d和15m3/d，含水率為60%和90%，分析此時不同集油溫度的管道結蠟速率。對實驗數(shù)據(jù)進行監(jiān)測，按照結蠟速率模型進行分析計算，得出結蠟速率變化規(guī)律：原油流速越低，管道結蠟速率越快；原油含水率越高，管道結蠟速率越低；集油溫度在30℃左右時管道結蠟速率達到最高，隨后出現(xiàn)較大幅度降低，原油溫度達到45℃左右時管道結蠟速率降低到一個很小的數(shù)值。

（2）實驗條件設置為土壤溫度-10℃，管道原油流速45m3/d和15m3/d，含水率60%和90%，分析此時不同集油溫度的管道結蠟速率。對實驗數(shù)據(jù)進行監(jiān)測，按照結蠟速率模型進行分析計算，得出結蠟速率變化規(guī)律：土壤溫度為-10℃時集輸管道結蠟速率遠遠高于土壤溫度為10℃時的情況，說明集輸管道外壁環(huán)境溫度越低，越容易形成結蠟，對于高原油田集輸管道而言，一般溫度較低形成結蠟現(xiàn)象比較嚴重。

對實驗結果進行對比分析，可以了解高原油田原油集輸管道結蠟規(guī)律：一是外界土壤環(huán)境溫度低，管道結蠟現(xiàn)象嚴重，結蠟速率加快；二是管道原油流量越低，結蠟速率越快；三是原油含水率越高，管道結蠟速率越慢，含水在60%左右時管道結蠟速率最快；四是集油溫度在30℃左右時，管道結蠟速率達到最高，隨后隨集油溫度的升高而下降。

3 集輸管道防蠟技術

（1）采取措施控制管道外壁溫度。由實驗分析可知，土壤環(huán)境溫度對集輸管道結蠟影響較大，溫度較低時容易出現(xiàn)結蠟。由于環(huán)境溫度無法改變，而對于高原油田來說，環(huán)境溫度又是影響管道結蠟的主要因素，因此就需要對集輸管道管壁進行保溫處理以阻止結蠟。對集輸管道外壁套上保溫棉等進行保溫層處理，可以有效降低土壤環(huán)境溫度對輸送原油的影響；使用雙層集輸管材，管道外層起到隔絕作用，阻斷外界低溫對管道內壁和原油的影響，降低析晶結蠟產生。

（2）改變工藝提高集油溫度。由實驗結果分析可以看出，在其他條件不變的情況下，集油溫度在30℃左右時管道結蠟速率高、結蠟程度嚴重，而當集油溫度在40℃左右時，管道結蠟速率大幅度降低，特別是45℃時結蠟速度降至最低。因此，可以改變集輸輸送工藝流程，增加原油溫控設備和環(huán)節(jié)，在集輸原油輸送過程中將集輸原油溫度控制在45℃左右，不但可以延緩結蠟速率，還可以減小管道結蠟程度。

（3）配備防蠟劑進行化學防蠟處理。通過化學防蠟劑配備和篩選研究可以選出科學有效的防蠟劑。將防蠟劑注入原油集輸工藝流程中，可以改善原有的低溫流變性，原有的析蠟點出現(xiàn)降低，說明相應地降低集輸溫度不會造成結蠟速率的升高?；瘜W防蠟劑也是當前最主要的防蠟防護技術，其具有不用改變工藝流程、不用大幅增加設備設施和材料、降低結蠟防護成本的特點。

4 結論

（1）考慮土壤環(huán)境溫度、輸送原油流量等情況，對集油溫度、原油含水率對集輸管道的結蠟規(guī)律的影響進行實驗分析，得出結蠟規(guī)律：原油含水率越高集輸管道結蠟速率越慢，集油溫度在30℃左右時管道結蠟速率最高，然后隨溫度升高而下降。

（2）根據(jù)實驗結果，提出控制管道外壁溫度、改變工藝提高集油溫度、防蠟劑進行化學防蠟處理3個方面的原油集輸管道防蠟技術措施。

[1]朱敬華．集油溫度對原油集輸管道結蠟影響分析[J]．石油化工設備，2013，42（1）：5-9.

[2]朱敬華，王雙喜，徐海波，等．含水率對原油集輸管道結蠟影響分析[J]．廣州化工，2013，41（5）：77-79.

[3]賀鳳云，孫遠征，周彥霞，等．電加熱集輸管道結蠟規(guī)律[J]．油氣田地面工程，2009，28（10）：34-35.

（欄目主持 焦曉梅）

10.3969/j.issn.1006-6896.2014.10.060