魏立新，王倩楠，董　航，馬一枚，司馬英杰（.東北石油大學(xué)石油工程學(xué)院，黑龍江大慶6338；.大慶油田有限責(zé)任公司天然氣分公司，黑龍江大慶63000）

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蘇嵯輸油管道混合原油降凝劑篩選及改性效果評(píng)價(jià)*

魏立新1，王倩楠1，董航1，馬一枚1，司馬英杰2
（1.東北石油大學(xué)石油工程學(xué)院，黑龍江大慶163318；2.大慶油田有限責(zé)任公司天然氣分公司，黑龍江大慶163000）

摘要：對(duì)蘇嵯輸油管道管輸混合原油進(jìn)行室內(nèi)降凝劑篩選實(shí)驗(yàn)，挑選并復(fù)配出對(duì)混合原油改性效果好的化學(xué)劑，確定了最佳加劑條件和最佳配比，并測(cè)得了在最佳加劑條件下混合原油的屈服值。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，蘇嵯輸油管道混輸原油的最佳降凝劑為B，最佳加劑溫度為70℃，最佳加劑量為600×10-6，在該條件下，可以使凝點(diǎn)降低10℃，降粘率達(dá)83.31%。該室內(nèi)實(shí)驗(yàn)及結(jié)果對(duì)指導(dǎo)蘇嵯輸油管道加劑輸送技術(shù)的應(yīng)用有一定的借鑒意義。

關(guān)鍵詞：蘇嵯；混合原油；降凝劑；流變性；復(fù)配

蘇嵯輸油管道輸送呼倫貝爾和塔木察格的混合原油，根據(jù)管道輸送計(jì)劃，管道內(nèi)兩種原油按4∶1、4∶2、4∶4、4∶8，4種比例混合輸送，兩種原油混合后流動(dòng)性差，影響管道輸送的安全性，由于在輸油管道中添加降凝劑可以有效地改善油品的低溫流動(dòng)性,能夠減少摩阻,降低耗能和成本［1-5］，因此，對(duì)管輸混合原油進(jìn)行室內(nèi)降凝劑篩選實(shí)驗(yàn)，并對(duì)降凝劑對(duì)混合原油流變性影響進(jìn)行研究，對(duì)蘇嵯輸油管道的實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)行有一定的指導(dǎo)意義。

1　油品性質(zhì)

呼倫貝爾和塔木察格原油基本物性及流變參數(shù)見表1。

表1　兩種原油的基本物性Tab.1 Basic physical properties of two kinds of crude oil

2　降凝劑篩選

根據(jù)SY/ T5767-2009《管輸原油降凝劑技術(shù)條件及輸送工藝規(guī)范》要求,以降凝率為首要衡量標(biāo)準(zhǔn)，降粘率為第二考慮因素，綜合考慮降凝率和降粘率兩種因素對(duì)實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的8種降凝劑進(jìn)行篩選，確定了最佳降凝劑劑型、最佳加劑量及最佳處理溫度。

2.1降凝劑篩選實(shí)驗(yàn)方法

降凝劑的制備按GB/T6680取得已知密度的降凝劑樣品，降凝劑添加量以每千克原油添加降凝劑毫克計(jì)。取50g摻混后的原油，按比例加入一定量的化學(xué)劑，將原油加熱到預(yù)定溫度，通常為50～70℃，同時(shí)啟動(dòng)攪拌器適度攪拌，恒溫5min，然后以0.3～0.5℃·min-1的降溫速率降低至終冷溫度。整個(gè)實(shí)驗(yàn)中的攪拌速率為80～120r·min-1。

2.2劑型篩選

對(duì)呼倫貝爾原油和塔木察格原油4∶1、4∶2、4∶4、4∶8，4種比例下混合后的原油分別進(jìn)行降凝劑的篩選，根據(jù)原油降凝劑的共晶吸附作用機(jī)理,選擇和評(píng)價(jià)了國內(nèi)外多種原油降凝劑及高分子聚合物,從中篩選出對(duì)兩種混合原油降凝效果較好的藥劑。由于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)頗多，因此以4∶1為例，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見圖1、表2。

表2　八種降凝劑篩選實(shí)驗(yàn)結(jié)果Tab.2　Screening test results of eight kinds of reducing agent

圖1　不同降凝劑作用下的粘溫曲線Fig.1 Viscosity temperature curve under different pour point

從表2和圖1可見，以降凝率為第一衡量標(biāo)準(zhǔn)，綜合考慮降粘率得出降凝劑B、降凝劑D、降凝劑固體40的降凝降粘效果優(yōu)于其它原油降凝劑。在25℃、35.3s-1及加劑量為600×10-6的條件下,降凝劑B能將原油粘度降低83.31%,降凝率達(dá)40%，降凝劑固體40能將原油粘度降低72.69%,降凝率達(dá)36%，由此在8種單劑中篩選出對(duì)混輸4∶1原油效果最好的單劑為降凝劑B。并考慮其可以作為混輸原油復(fù)配降凝劑的一個(gè)組分。

2.3最佳劑量和處理溫度選擇

2.3.1劑量選擇每種原油都有其最優(yōu)降凝劑加劑量，因此對(duì)篩選出的單劑進(jìn)行最佳劑量選擇，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況管輸溫度為70℃，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見圖2、表3。

表3　不同加劑量下的測(cè)試結(jié)果Tab.3 Test results under different dosages

圖2　混合原油4∶1在不同加劑量下降粘率曲線Fig.2　Viscosity curve of mixed crude oil 4:1 in different dosages

由表3和圖2可以看出，凝點(diǎn)隨著加劑量的增加降低顯著，當(dāng)加劑量為800×10-6時(shí)凝點(diǎn)最低。而隨著加劑量的增加，降粘率起初迅速上升，當(dāng)加劑量超過600×10-6時(shí)，降粘率上升緩慢，并隨著加劑量的逐步增加，降粘率逐漸下降。

2.3.2最佳加劑溫度選擇加劑溫度是影響降凝劑改性效果的重要因素之一，因此，選擇5種不同的處理溫度進(jìn)行評(píng)價(jià)試驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表4、圖3。

表4　不同加劑溫度下的測(cè)試結(jié)果Tab.4 Test results at different temperature

圖3　混合原油4∶1在不同加劑溫度下降粘率曲線Fig.3 Viscosity rate curves of 4∶1 in mixed crude oil at different temperatures

從表4圖3可以看出，隨著加劑溫度的升高，凝點(diǎn)降低，降粘率升高，當(dāng)加劑溫度為70℃時(shí)，混合原油4∶1的凝點(diǎn)最低且降粘率最高。

通過如上的降凝劑單劑篩選及最佳加劑條件確定試驗(yàn)得到：最優(yōu)單劑為降凝劑B，并且確定了最佳加劑量和最佳加劑溫度分別為800×10-6和70℃，但實(shí)驗(yàn)中得出當(dāng)加劑量為600×10-6時(shí)，降凝降粘效果也很顯著。以經(jīng)濟(jì)性為出發(fā)點(diǎn)，在蘇嵯輸油管道實(shí)際加劑輸送過程中建議加劑量為600× 10-6。

3　降凝劑復(fù)配

在對(duì)8種單劑的篩選實(shí)驗(yàn)中得到兩種降凝效果較好的降凝劑，分別為降凝劑B和固體40，由此在單劑最佳加劑條件下對(duì)兩種單劑進(jìn)行復(fù)配，為了確定兩種不同組分的最佳配比和降凝降粘效果，對(duì)B和固體40進(jìn)行不同加劑量的實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見圖4，表5。

表5　降凝劑B和固體40不同比例下的實(shí)驗(yàn)結(jié)果Tab.5 Experimental results on different ratios of B and solid 40

圖4　降凝劑B和固體40不同比例下的降粘率Fig.4 Viscosity reduction rate of B and solid 40 under different proportions

由表5圖4可以看出，隨著加入B的比例不斷增大，凝點(diǎn)開始有所下降，但相比于單劑而言，下降幅度不大。當(dāng)B∶40=3∶1時(shí)，凝點(diǎn)有所回升。在25℃下的降粘率當(dāng)B∶40=2∶1時(shí)最大。

表6　降凝劑固體40和B不同比例下的實(shí)驗(yàn)結(jié)果Tab.6 Experimental results on different ratios of solid 40 and B

圖5　降凝劑固體40和B不同比例下的降粘率Fig.5 Viscosity reduction rate of solid 40 and B under different proportions

由表6圖5可以看出，隨著固體40的加入，混合原油的凝點(diǎn)變化不明顯降粘率也比較相近，當(dāng)固體40與B的比例超過2時(shí)降粘率反而下降，當(dāng)固體40∶B=2∶1時(shí)降粘率最大。

由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，復(fù)配劑相比于單劑對(duì)凝點(diǎn)影響不大，而隨著B和固體40加劑量不斷增大，降粘率有所升高，但是當(dāng)比例超過2時(shí)降粘率升高不明顯，由此，最佳復(fù)配比為降凝劑B∶固體40=1∶1。而以經(jīng)濟(jì)性為出發(fā)點(diǎn)，復(fù)配劑的降凝降粘效果較單劑不顯著，因此，蘇嵯輸油管道在實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)行中建議使用單劑B。

4　加劑后流變性實(shí)驗(yàn)研究

通過以上的試劑篩選以及最佳加劑條件確定的實(shí)驗(yàn)，得到了效果較好的降凝劑，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況，為了方便現(xiàn)場(chǎng)實(shí)現(xiàn)加劑管道輸送，因此對(duì)加劑后混合原油的流變性進(jìn)行研究，測(cè)量了4種混合比例下原油在凝點(diǎn)和凝點(diǎn)以上3℃處的屈服值，由于數(shù)據(jù)量大，因此，以混合比例4∶1在凝點(diǎn)處的數(shù)值進(jìn)行實(shí)驗(yàn)分析，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見圖6、7。

圖6　未加劑凝點(diǎn)處屈服值Fig.6 Yield value of no agent at pour point

圖7　加降凝劑B凝點(diǎn)處屈服值Fig.7 Yield value of pour point depressant B at pour point

由上圖可以看出，在最佳加劑條件下加入降凝劑B后的屈服值明顯降低，說明當(dāng)輸油管道在運(yùn)行過程中出現(xiàn)停輸再啟動(dòng)問題時(shí)，加入降凝劑可以減小再啟動(dòng)的壓力，大大節(jié)省了泵的動(dòng)力費(fèi)用。

5　結(jié)論

（1）針對(duì)蘇嵯輸油管道混合原油輸送篩選出降凝效果好的單劑，并確定了最佳加劑量和加劑溫度。對(duì)于蘇嵯輸油管道四種比例摻混下的原油最佳單劑均為降凝劑B，加劑量為600×10-6，加劑溫度為70℃，實(shí)驗(yàn)結(jié)果為管道的實(shí)踐應(yīng)用提供一定的參考。

（2）對(duì)降凝劑效果較好的單劑進(jìn)行復(fù)配實(shí)驗(yàn)，得到最佳復(fù)配比，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明降凝劑B和固體40 在1∶1比例條件下的降凝效果較好，適用于現(xiàn)場(chǎng)的應(yīng)用。

（3）對(duì)加劑后的混合原油的屈服值進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，發(fā)現(xiàn)加劑后可明顯降低屈服值，為管道以后發(fā)生停輸及再啟動(dòng)等情況提供數(shù)據(jù)參考。

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Suecuo oil pipeline mixed crude oil depressant screening and evaluation of modification effect*

WEI Li-xin1，WANG Qian-nan1，DONG Hang1，MA Yi-mei1，SI MA Ying-jie2
（1.College of Petroleum Engineering, Northeast Petroleum University Daqing 163348, China; 2.Natural Gas Co., Branch, Daqing Oilfield Co., Ltd., Daqing 163000, China）

Abstract：The mixed crude oil depressant for Suecuo oil pipeline was screened by indoor experiments. The best modified solvent was selected. The best conditions and ratios were determined. The yield value of mixed oil was determined under the conditions.The experimental results show that, The best depressant for suecuo oil pipeline transporting crude oil was B, the optimum additive temperature is 70℃,the optimal dosage is 600ppm. Under the condition, the pour point reduced 10℃, the viscosity reduction rate reached 83.31%. The indoor experiment and the results have certain significance to guide the application of additive suecuo oil pipeline transportation technology.

Key word：suecuo；mixed crude oil；pour point depressant；rheological characteristic；compound

中圖分類號(hào)：TE65

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

DOI：10.16247/j.cnki.23-1171/tq. 20160536

收稿日期：2016-01-30

基金項(xiàng)目：中國石油科技創(chuàng)新基金項(xiàng)目（2014D-5006-0607）資助（項(xiàng)目名稱：嚴(yán)寒地區(qū)高含蠟原油儲(chǔ)存工藝方案優(yōu)化技術(shù)研究）

作者簡介：魏立新（1973-），男，漢族，河北定州人，教授，2005年獲得東北石油大學(xué)工學(xué)博士學(xué)位，2006年進(jìn)入博士后工作站工作，2009年被黑龍江省教育廳、省人事廳評(píng)為油氣儲(chǔ)運(yùn)工程省級(jí)重點(diǎn)學(xué)科后備帶頭人，現(xiàn)任東北石油大學(xué)石油工程學(xué)院油氣儲(chǔ)運(yùn)工程系主任。