陳宇 范志勇 安萬(wàn)蘭 韓志峰

摘要：集輸系統(tǒng)原油含水率在轉(zhuǎn)相點(diǎn)附近時(shí)，管內(nèi)介質(zhì)的粘度會(huì)急劇增大，從而帶來(lái)井口回壓急劇上升，會(huì)給油井及集油系統(tǒng)帶來(lái)危害；部分輸油管道投產(chǎn)以來(lái)出現(xiàn)了比較嚴(yán)重的結(jié)蠟現(xiàn)象，加之輸量較低及運(yùn)行輸量波動(dòng)較大的影響，使外輸油干線實(shí)際運(yùn)行時(shí)摩阻快速上升，直接影響到輸油管線的安全運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：油田集輸；油管道；安全運(yùn)行

1引言

能源是人類文明和社會(huì)發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，直接關(guān)系到國(guó)家安全、經(jīng)濟(jì)發(fā)展及人們物質(zhì)文化生活水平的提高?？梢哉f(shuō)，在不斷推進(jìn)的工業(yè)化和城市化進(jìn)程中，能源問(wèn)題愈來(lái)愈成為我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)進(jìn)步的“瓶頸’。隨著消費(fèi)需求的急劇增長(zhǎng)，我國(guó)對(duì)石油進(jìn)口的依賴程度越來(lái)越高，2008年對(duì)外依存度已達(dá)到50%。石油工業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的地位舉足輕重，而在油氣生產(chǎn)加工和儲(chǔ)運(yùn)中必不可少的輸油管道，則發(fā)揮著越來(lái)越關(guān)鍵的作用，成為國(guó)家不可缺少的經(jīng)濟(jì)命脈之一。原油通過(guò)管道輸送時(shí)，若管壁溫度低于析蠟點(diǎn)，過(guò)飽和結(jié)晶析出的蠟會(huì)與原油中的其他組分一道沉積在管壁上，俗稱“結(jié)蠟”。高含蠟原油凝點(diǎn)一般都比較高，常采用加熱輸送，即使采用降凝劑改性輸送，也需要進(jìn)行加熱處理。在大多數(shù)情況下，管內(nèi)油溫都高于管壁溫度，而管壁溫度還會(huì)低于原油析蠟點(diǎn)。因此，高含蠟原油管道普遍存在蠟沉積問(wèn)題。蠟沉積會(huì)使管道流通面積減小，摩阻增大，降低輸量和增大壓降。2009年，海拉爾油田實(shí)現(xiàn)原油管道外輸，共建成外輸油管道230km。投產(chǎn)以來(lái)，呼一聯(lián)至德二聯(lián)及德二聯(lián)至中一加熱站輸油管道分別出現(xiàn)了比較嚴(yán)重的結(jié)蠟現(xiàn)象。另外，海拉爾油田開(kāi)發(fā)區(qū)塊多、層位多，且每年都有新增區(qū)塊投入開(kāi)發(fā)，各區(qū)塊油品物性各異，加之輸量較低且波動(dòng)較大的影響，導(dǎo)致外輸油干線實(shí)際運(yùn)行摩阻快速上升，部分管段的壓降高達(dá)0.25MPa/km，直接影響到輸油管線的安全運(yùn)行。

2含蠟原油安全輸送技術(shù)研究現(xiàn)狀

2.1降凝劑改性處理輸送技術(shù)

含蠟原油輸送時(shí)，常采用加降凝劑的方法。公認(rèn)的降凝劑分類有三種：即表面活性劑型、聚合物型和復(fù)配型共聚物。表面活性劑型是通過(guò)吸附原理抑制蠟晶網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的形成。胡合貴等利用蠟晶的偏光顯微鏡照片證實(shí)，多支鏈、空間結(jié)構(gòu)對(duì)稱的降凝劑會(huì)促進(jìn)蠟生成致密的蠟晶結(jié)構(gòu)，抑制了晶間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的產(chǎn)生。

2.2影響降凝劑改性效果的因素

（1）原油的組成及降凝劑與原油的適配性

影響降凝劑改性效果的內(nèi)因是原油的組成和降凝劑的化學(xué)組成。有研究表明降凝劑存在一最佳分子量范圍，當(dāng)降凝劑分子量在此范圍內(nèi)時(shí)降凝效果最佳。

（2）降凝劑添加量

降凝劑有一最優(yōu)添加量。加劑量小，改性效果不明顯；加劑量超過(guò)一定數(shù)值后，改性效果又趨于飽和。合理的添加量為0.2%-0.6%。降凝劑添加量應(yīng)考慮多種因素包括管輸過(guò)程的熱歷史、剪切歷史和運(yùn)行參數(shù)等。

（3）改性處理溫度

由降凝劑作用的機(jī)理可知，原油必須加熱至蠟晶全部溶解的溫度以便降凝劑分子在降溫過(guò)程中與蠟分子“共晶”。若加熱溫度太低，原油中有部分蠟晶未溶解，則降凝劑的效果不能充分發(fā)揮。加熱溫度達(dá)到一定值后，改性效果增加緩慢，反而增加加熱能耗。

（4）剪切作用

原油的流變性受管流剪切力和泵剪切力的影響。劉忠輝認(rèn)為剪切作用不能破壞在較高溫度下已析出的蠟晶結(jié)構(gòu)，而只能破壞低溫下蠟與降凝劑的相互作用，使加劑原油的流動(dòng)陛惡化。

3輸油管道安全運(yùn)行技術(shù)的可行性分析

當(dāng)熱油管道接近或低于最小輸量時(shí)，可采取的工藝措施有：改變管道條件，以降低管道的允許最小輸量。如增加加熱站、管道增加保溫等；使原油的允許進(jìn)站油溫下降，采用其他輸送工藝，如稀釋輸送、熱處理輸送、加降凝劑輸送等方法；正、反輸方法，以便使實(shí)際的輸量大于允許最小輸量。

3.1加降凝劑輸送

以德二聯(lián)外輸油為介質(zhì)，對(duì)近20種降凝劑樣品進(jìn)行了評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)，篩選出了效果最好的降凝劑樣品；并按照SY/T5767管輸原油降凝劑技術(shù)條件及輸送工藝規(guī)范，評(píng)價(jià)了該藥劑在不同加藥量下的降凝效果。

德二聯(lián)外輸油的凝點(diǎn)為25.5 ℃，經(jīng)加熱至70℃動(dòng)態(tài)熱處理后凝點(diǎn)可降至19 ℃；投加降凝劑100mg/L條件下動(dòng)態(tài)熱處理后凝點(diǎn)降至13 ℃：降凝劑對(duì)凝點(diǎn)降低的貢獻(xiàn)為6℃，不是很顯著。海拉爾原油的物性相對(duì)較好，其凝點(diǎn)在17℃與25.5℃之間，即使能夠在短時(shí)間內(nèi)篩選出有效、穩(wěn)定的降凝劑，使得管線的允許進(jìn)站溫度有所降低，但急速下滑的輸量加上降凝劑的作用，有可能會(huì)使結(jié)蠟現(xiàn)象更為嚴(yán)重，從而迫使管線仍需高溫運(yùn)行，這樣便失去了降凝的意義。因此，目前要考慮的問(wèn)題不只是“凝固’，，還有“結(jié)蠟”，目前對(duì)于海拉爾原油管道采用降凝劑改性處理輸送的條件尚不成熟。

3.2熱處理輸送

對(duì)含蠟原油熱處理輸送工藝的適用性分析如下：

（1）我國(guó)的熱處理輸送，是在首站將原油加熱到最優(yōu)熱處理溫度后，經(jīng)過(guò)冷、熱油換熱后，熱油在一定溫度下進(jìn)入管道，在輸送過(guò)程中自然降溫，導(dǎo)致降溫過(guò)程中的冷卻速率、剪切速率等受管道輸量及環(huán)境條件限制，可控度小，因此難以得到理想的改性效果。

（2）由于取得良好改性效果所需的熱處理溫度較降凝劑處理所需的溫度高，其改性效果及其穩(wěn)定性也不如添加降凝劑處理好，除非結(jié)合油田原油的加熱脫水，或者通過(guò)小量調(diào)整加熱輸送的加熱溫度便可取得良好熱處理效果時(shí)，這種工藝很少單獨(dú)采用。

（3）海拉爾原油的實(shí)際蠟?zāi)z比一般大于熱處理適宜蠟?zāi)z比的上限，意味著膠質(zhì)瀝青質(zhì)相對(duì)較少，不能很好地起到對(duì)蠟晶的分隔作用。綜上所述，目前對(duì)于海拉爾原油管道采用熱處理輸送的條件尚不成熟。

3.3其它輸送工藝

（1）含水輸送。當(dāng)管道輸量達(dá)到最小輸量后，采取輸含水油的方式，提高了混合物的平均熱容和流速，不但可提高沿線油溫，降低軸向溫降，還可使得蠟沉積速率得以降低，形成水包油型乳狀液后將是更大幅度的下降。該方法的缺點(diǎn)是增加了上游站庫(kù)的加熱量和下游站庫(kù)的脫水負(fù)荷。

（2）增加中間加熱站。在原來(lái)站間增加加熱站，使得輸送距離減小，在沿線溫度和壓力約束不變的情況下，降低了允許最小輸量，能夠保障管道低輸量的安全運(yùn)行。但這種措施需要很大的改造工作量及投資，運(yùn)行能耗也高，不利于輸油管道的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

結(jié)語(yǔ)：我國(guó)不僅有大量在線運(yùn)行的埋地輸油管線，還將規(guī)劃建設(shè)一些長(zhǎng)距離輸油管線，保證輸油管道的安全、經(jīng)濟(jì)、高效運(yùn)行對(duì)于國(guó)計(jì)民生具有至關(guān)重要的現(xiàn)實(shí)意義。

參考文獻(xiàn)：

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[2]秦雁霞.我國(guó)能源消費(fèi)分析[J].科技信息，2008， 3：190.

（作者單位：冀東油田南堡油田作業(yè)區(qū)）