稠油外输化学降粘工艺技术研究

稠油外输化学降粘工艺技术研究

1.高粘问题。稠油中所含沥青质是问题的根源，沥青质的含量与组成对稠油触变假塑性特性的影响极大。沥青质的含量越高，稠油中作为分散相的沥青质微粒形成的结构强度越大，其屈服应力也越高；稠油中胶质的存在可起稳定沥青质微粒的作用。沥青质结构的显著变化将增大稠油粘度，并增强其弹性特征；稠油内部组织结构部分地建立在热物理作用基础之上，但是利用其热物理作用的可逆性可以改变稠油物理结构以利于其流动。

2.在稠油开采和输送过程中，任何热效应、力效应、电效应或其它物理化学因素的变化都可能引起重有机物的沉积。固相沉积将发生在原油流经的任何场所，如生产油管、输油管、分离器、油罐以及其它地面设施中，这大大降低了设备和设施的利用率以及生产油管和集输管道的流通能力，有时会引发设备故障或管道阻塞，甚至造成灾难性事故。针对稠油的特点和存在的技术难题，其集输工艺也在不断更新，主要包括以下几种：

2.1加热法：加热法是世界上实施最早、应用最广的集输工艺，目前也仍是国内外原油主要集输方法，但是其工艺复杂、基建投资大，能耗与操作费用高，占输量l%以上的原油被烧掉和损耗，经济损失大。对于特超稠油，必须加热到1000c左右才能满足其管输流动性要求，现有管道系统难以承受如此高的热负荷。

2.2稀释法：主要是通过在稠油中掺入适当的稀释剂（如轻质成品油、液化气或稀原油等），使管壁润湿减阻或稠油粘度因大分子

浓度减小面降低，该技术降粘效果好，工艺操作简单，在国内外应用广泛。

2.3掺热水或活性水法：就是在稠油中掺大量的热水、活性水或污水使其漂浮或分散在水中，从而达到降粘和便于管输的目的。2.4低粘液环法：就是在高粘油与管道内壁问形成一层低粘液环，使体系流动阻力大大降低，其技术关键是液环的稳定性，其技术难题是如何确保液环过泵增压时不被破坏。

2.5改质降粘法：其原理是使稠油转化为低粘组分，从根本上解决稠油降粘问题，其形式多样，主要包括热裂解、加氢或催化裂化、激光改质等，新疆新港公司稠油的减粘裂化研究表明：在370-410摄氏度和1-3小时停留时问的条件下，稠油主要发生裂化反应，可产生15-17%的轻质油品，减粘率可达90%左右，且符合200号燃料油的粘度要求。wichert等人在碱浓度为0（即蒸馏水）～10%wt温度为80～175摄氏度、总压为0.2-6.5mpa、运行时间为3～24天等条件下，对hthabasca沥青（bitumen）作了193个低温氧化试验。

2.6乳化降粘法：就是设法使稠油较均匀地分散在水中形成较稳定的o/w（水包油）型乳状液，其降粘效果显著。但乳化降枯技术存在许多难以克服的缺点。

2.7化学降粘法：利用化学降粘剂分子进入稠油胶质、沥青质的分子之间，把呈层次堆积的分子分散开，使其包裹在稠油中的轻质组分释放出来，形成轻质馏份包裹胶质、沥青质聚集体，从而降低稠油的结构粘度。

随着稠油资源的开发，其在石油领域的潜在作用越来越引起人们的重视。化学降粘技术能够改善稠油流变性能，操作容易，对原油加工无影响，其对稠油输送最具有技术经济价值，因此，稠油化学降粘技术成为国内外稠油降粘输送的主要研究方向。

稠油化学降粘技术主要是基于原油降凝剂开发技术，针对胶质、沥青质分子呈层次堆积状态，借助高温或溶剂作用下堆积层隙“疏松”的特点，使降粘剂分子“渗”入胶质或沥青质分子层之间，起到降低粘度的作用。国外对原油输送化学降粘技术进行了较早的研究及应用。但开发研究的化学降粘剂主要以降凝剂为主的流动性改进剂，该流动改性剂能有效降低原油的凝点和低温粘度，改善原油的低温流动性。1999年7月，在长236公里、输送独山子混合油的管线上进行了实验，加入0.12%（w）eca-841流动改进剂处理后，混合原油10℃的屈服值由8.6pa降到1.0pa，10摄氏度时的塑性粘度由158mpa·s降到54mpa·s，降粘率为65.8%，在12～12.5摄氏度下，混合原油顺利地通过了管线。

2006年，从国外引进exxon8806、exxon8361流动改性剂，在新疆油田外输管道进行实验，结果显示：当加剂量为50mg/l时，原油凝点由160c降到一3.5”c，降幅19.5c；剪切速率为13.5s，8”c的粘度由1604.7mpa·s降到36mpa·s，降粘率为97.7%；现场实验的结果与室内实验十分接近。新疆外输原油管道已成为我国第一条添加流动改性剂实现常温输送的管道。该剂应用于油田时，加剂量为500mg/l时，原油凝点由250c降到2”c，降幅23℃；剪切速

率为20.4s～500c的粘度由12.5mpa·s降到10mpa·s，降粘率为20%。1998年，长1560km，输送哈萨克斯坦原油的外输管线正式投产，该管线成为目前世界上最长的加剂输送管线。添加200～

500ppmcnpcno.9a流动改性剂后，原油凝固点由33”c降到190c，降低幅度14”c：剪切速率10s～、温度30℃时的粘度由

1741745mpa·s降到90.3mpa·s，降粘率为94.8%。加剂输送的成功应用不仅降低了管线建设的一次性资金投入，而且保障了油田原油外输管线的长期安全运行。

鉴于稠油降粘剂可以改善稠油低温流动性，稠油降粘剂的应用能够提高稠油输送工艺技术且具有显著的经济价值；近十年来，国内在原油化学降粘领域进行了初步研究，并取得了较大的进展；2008年初，在新疆独山子外输管线上迸行了进口降凝降粘剂的现场应用试验；近几年，国内已经有针对的开发了一些专门用于降粘的油溶性原油化学降粘剂，对原油有较好的降粘效果，复合型evs降粘剂加剂量800mg/1时，将粘度1289～3423mpa·s的稠油粘度降低41%～60%；由乙烯、a—烯基酯和a—烯基磺酸盐制成的三元共聚物，在稠油中加入降粘剂1000mg/l，可使枯度为565-325mpa？s的稠油粘度降低58%；由聚合物aems与非离子表面活性剂复配稠油降粘剂，在稠油中加入降粘剂4000mg/l可使粘度为5500mpa？s的稠油粘度降低52%；尽管如此，我国至今还没有真正意义上的在用化学降粘输送管线。

由于稠油的高粘度与低流动性，其开采与集输等生产环节异常困