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        管輸原油物性變化和加劑效果分析

        2019-11-02 02:25:04聶超飛陳樹仁徐靖巖李其撫
        石油工程建設(shè) 2019年5期

        聶超飛,陳樹仁,徐靖巖,閆 鋒,蘭 浩,李其撫,刁 宇

        1.中國石油管道科技研究中心,河北廊坊 065000

        2.中油管道物資裝備有限公司,河北廊坊 065000

        3.中石油山東輸油有限公司,山東日照 276800

        4.中國石油管道公司,河北廊坊 065000

        本文針對津華線投產(chǎn)前后管輸油品物性變化和加劑效果進(jìn)行了長期跟蹤測試,并進(jìn)行了初步分析[1-5]。

        1 油品物性變化和加劑穩(wěn)定性降低

        津華線線路全長188 km,設(shè)計輸量700萬t/a,設(shè)計壓力6.3MPa,管道尺寸規(guī)格D508mm×7.1mm,輸送冀東原油。除定向鉆穿越段管段采用加強(qiáng)級三層PE防腐層外,其余管段均采用保溫管,保溫層采用40 mm厚聚氨酯泡沫塑料。全線設(shè)匯鑫、青縣和任丘3座工藝站場以及8座閥室(包括5座監(jiān)控閥室和3座手動閥室)。

        1.1 投產(chǎn)之前測試結(jié)果

        2015年1月29日,從現(xiàn)場取冀東原油20L,取樣點(diǎn)溫度42.2℃,壓力0.11 MPa。加劑前后油品凝點(diǎn)(直接法,SY/T 0541—2009《原油凝點(diǎn)測定法》)測試結(jié)果見表1。由表1可知,冀東不加劑原油凝點(diǎn)為21℃左右,添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)50×10-6的JD1#降凝劑,并經(jīng)60℃熱處理后凝點(diǎn)為8~9℃。

        表1 冀東原油凝點(diǎn)測試結(jié)果

        1.2 投產(chǎn)初期測試結(jié)果

        津華線于2016年3月27日15:18開始啟輸加劑冀東油,輸量460 m3/h,納米降凝劑加劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)100×10-6。投產(chǎn)初期,經(jīng)現(xiàn)場測試,不加劑冀東油凝點(diǎn)仍為21℃,對沿線三個站場進(jìn)行了跟蹤測試,凝點(diǎn)測試結(jié)果見圖1。

        圖1 投產(chǎn)初期沿線三個站場凝點(diǎn)測試結(jié)果

        由圖1可知,投產(chǎn)初期,冀東原油添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為100×10-6納米降凝劑的降凝降黏效果比較顯著。匯鑫凝點(diǎn)一直維持10℃左右,青縣混油過去之后凝點(diǎn)穩(wěn)定在11℃左右,任丘凝點(diǎn)維持在11℃左右。經(jīng)過全程188 km的流動剪切和經(jīng)過47℃以上的二次升溫后,加劑對冀東油的改性效果基本穩(wěn)定。

        1.3 正常運(yùn)行之后油品物性監(jiān)測

        匯鑫站于2016年4月1日起切換為一臺泵運(yùn)行(輸量230 m3/h)。4月中下旬,在津華線各站場、閥室進(jìn)行了多次現(xiàn)場測試工作,此時不加劑冀東油凝點(diǎn)升至24℃。添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為100×10-6納米劑后,匯鑫站加劑油凝點(diǎn)≤14℃,而且加劑油凝點(diǎn)隨著輸送距離的增加而逐步回升,至青縣站時加劑油凝點(diǎn)已接近不加劑油凝點(diǎn),測試結(jié)果見表2。隨即,針對油田聯(lián)合站開展不加劑油凝點(diǎn)現(xiàn)場測試,見表3,不加劑油凝點(diǎn)已經(jīng)有所上升。2016年10-12月期間,在匯鑫站對不加劑冀東油繼續(xù)進(jìn)行了凝點(diǎn)跟蹤測試,結(jié)果見圖2,從測試結(jié)果可知,不加劑冀東油凝點(diǎn)已升高并穩(wěn)定至28℃左右。此外,2016年6月、8月和11月三次現(xiàn)場測試期間取樣不加劑冀東油,其黏度測試結(jié)果見圖3,由圖3可以看出,不加劑冀東油的黏度較之前也有所升高。同時,對2016年10-12月現(xiàn)場沿線凝點(diǎn)測試結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計,得到如表4所示的沿線凝點(diǎn)分布情況。

        表2 4月中下旬沿線加劑油凝點(diǎn)測試結(jié)果

        表3 油田聯(lián)合站現(xiàn)場取樣凝點(diǎn)測試結(jié)果

        圖2 2016年10-12月不加劑冀東油凝點(diǎn)測試結(jié)果

        由上述持續(xù)監(jiān)測可知,津華線投產(chǎn)前后不加劑冀東油凝點(diǎn)由21℃升高并穩(wěn)定至28℃,黏度有所上升,同時降凝劑作用的穩(wěn)定性大大降低,即隨著輸送距離的增加,凝點(diǎn)回升。

        圖3 不加劑冀東原油黏度 (剪切速率10 s-1)測試結(jié)果

        表4 2016年10-12月沿線凝點(diǎn)分布情況

        2 對比測試分析和問題排查

        2.1 注劑管道電伴熱未開啟

        2016年4月5日,匯鑫出站凝點(diǎn)出現(xiàn)波動,凝點(diǎn)回升至不加劑油,加劑效果消失。經(jīng)深入查找原因,發(fā)現(xiàn)降凝劑注劑管道未開啟電伴熱,而化劑釜至注劑口的距離為300 m,流動時間為3 h,釜中化劑原油流至注劑口時溫度為46℃,其流動性非常不好,初步分析確定為降凝劑和主管道原油混合不均。故于2016年4月6日下午13:00開啟電伴熱,并于16:30開始陸續(xù)取樣測試,發(fā)現(xiàn)注劑管道的電伴熱開啟之后,出站油樣凝點(diǎn)基本在12℃左右,已較為穩(wěn)定。

        2.2 降凝劑未注入和處理溫度不夠

        2016年4月中下旬,針對津華線沿線油品凝點(diǎn)上升的問題,監(jiān)測匯鑫出站油樣凝點(diǎn)時,就化劑釜的化劑效果進(jìn)行了測試,取化劑釜溶液按照100×10-6(質(zhì)量分?jǐn)?shù)) 的要求加至冀東原油中,熱處理至65℃,而后降至21℃進(jìn)行測試,其黏度在20mPa·s左右,凝點(diǎn)為11℃。這說明化劑效果沒有問題。結(jié)合匯鑫出站溫度穩(wěn)定在65℃左右,化劑釜溫度穩(wěn)定在85℃左右和注劑流量基本穩(wěn)定的情況,基本排除降凝劑未注入和處理溫度不夠的情況。

        2.3 取樣問題導(dǎo)致未取到真實(shí)油流

        通過持續(xù)現(xiàn)場測試,初步排除凝點(diǎn)反彈系人為測試誤差等所致,然而不能排除由于取樣問題導(dǎo)致所測油樣為管壁廢油而非真實(shí)管道內(nèi)油流。于是進(jìn)行了青縣站取樣口現(xiàn)場改造并取樣測試,重點(diǎn)考查取樣排放和取樣位置兩因素是否為導(dǎo)致加劑原油凝點(diǎn)反彈的主要原因。

        經(jīng)取樣口改造后,實(shí)現(xiàn)了在青縣站過濾器后長時間連續(xù)排放后的取樣和從過濾器前管道頂部的取樣。經(jīng)過持續(xù)監(jiān)測,取樣口改造前青縣進(jìn)站油樣凝點(diǎn)約23℃,改造后過濾器前(管道頂部取樣)進(jìn)站油樣凝點(diǎn)21~22℃,過濾器后(長時間連續(xù)排放后取樣) 進(jìn)站油樣凝點(diǎn)22~23℃,5#閥室油樣凝點(diǎn)17~19℃。經(jīng)上述試驗(yàn),排除了由于取樣失誤而產(chǎn)生的測試數(shù)據(jù)失真問題。

        2.4 流速變化影響加劑效果穩(wěn)定的問題

        由于油源問題,津華線投產(chǎn)輸量由460 m3/h降至230 m3/h,那么是否由于輸量(流速)變化而導(dǎo)致降凝劑作用穩(wěn)定性下降尚需證明。2016年4-12月,針對津華線輸量發(fā)生變化情況,加密對沿線油品物性的監(jiān)測,其結(jié)果見表2和表4,從表中數(shù)據(jù)可知,輸量(流速)變化并未導(dǎo)致沿線油樣凝點(diǎn)升高,因此該因素不是導(dǎo)致加劑作用穩(wěn)定性下降的原因。

        2.5 注入JD1#降凝劑的效果評價

        為測試加入JD1#降凝劑的降凝效果及穩(wěn)定性,在津華線開展了冀東原油添加JD1#降凝劑(質(zhì)量分?jǐn)?shù)為50×10-6) 的現(xiàn)場試驗(yàn)。分別在匯鑫站、青縣站進(jìn)行現(xiàn)場測試,持續(xù)測試結(jié)果見圖4。

        圖4 注入JD1#降凝劑 (質(zhì)量分?jǐn)?shù)為50×10-6)后匯鑫站和青縣站油樣凝點(diǎn)的變化

        現(xiàn)場試驗(yàn)結(jié)果表明,JD1#降凝劑與納米降凝劑的降凝效果及穩(wěn)定性相當(dāng),后者略有優(yōu)勢,但二者均存在明顯的凝點(diǎn)反彈問題,即JD1#降凝劑對冀東原油也存在作用穩(wěn)定性不足的問題。

        2.6 降凝劑在流動過程中的失效

        在2016年11-12月的現(xiàn)場測試過程中,在青縣站和任丘站對每天進(jìn)站油樣進(jìn)行了室內(nèi)不同回升溫度的熱處理試驗(yàn),試驗(yàn)結(jié)果見圖5和圖6。

        圖5 青縣進(jìn)站加劑油回升60℃前后的凝點(diǎn)

        圖6 任丘進(jìn)站加劑油回升60℃前后的凝點(diǎn)

        從圖5和圖6可以看出,青縣站和任丘站的進(jìn)站油樣凝點(diǎn)為24~27℃,但經(jīng)60℃熱處理后,該油樣凝點(diǎn)便降低到18~20℃,與匯鑫站加劑油的凝點(diǎn)相當(dāng),且具有良好的測試重復(fù)性。試驗(yàn)表明,管輸過程中原油內(nèi)降凝劑組分并未嚴(yán)重流失,只要熱處理溫度足夠,加劑油凝點(diǎn)仍可恢復(fù)到較低的水平。

        3 結(jié)論和下一步工作計劃

        通過一系列的室內(nèi)和現(xiàn)場試驗(yàn)得到:

        (1)投產(chǎn)后不加劑冀東原油物性有所變化,凝點(diǎn)已由21℃升高并穩(wěn)定在28℃左右。

        (2)高低兩種輸量對降凝劑對冀東原油的降凝效果及穩(wěn)定性無明顯的影響,降凝劑對冀東原油的降凝效果均存在穩(wěn)定性不足問題,表現(xiàn)為沿線油樣凝點(diǎn)回升,匯鑫站外輸加劑油凝點(diǎn)19~21℃,待加劑油行進(jìn)至4#閥室時凝點(diǎn)已顯著回升,青縣以后管段內(nèi)的加劑油凝點(diǎn)為24~27℃。

        (3)管輸過程中原油內(nèi)降凝劑組分并未嚴(yán)重流失,只要熱處理溫度足夠,加劑油凝點(diǎn)仍可恢復(fù)到較低水平。

        下一步將針對降凝劑的適應(yīng)性問題,通過分析降凝劑對蠟晶的作用機(jī)理,而后采取降凝劑復(fù)配等技術(shù)來提升降凝劑的性能,以滿足工程應(yīng)用的需要。

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