稠油集输降粘方法概述

相同，但其目的仅仅是为了从根本上降低稠油粘度， 而 不是生产成品。 稠油烃类可以进行分解、 异构化、 芳构化， 氢转移、 叠合、 烃化等多种反应， 其中最主要的反应是分 解反应 （ 如断侧链、 断环、 脱氢裂化反应） ， 影响促化裂化 反应的主要因素有反应温度 （ 一般要求达 *""’以上 ） 、
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入 $.& (’%& 的 水 量 作 为 液 环 效 果 最 佳 ， 温 度 保 持 在 理论输送距离在 / 公里， 但管输的稳定性差。该工 0%’， 艺多限于室内和工艺试验阶段。在辽河油田稠油的减阻 实验研究中加入一定量的减阻剂后其减阻率可达到 16/&
$)# 左右， 相应的增输率在 060&!$1， 。
法、 加热法、 稀释法、 掺热水法或活性水、 乳化降粘法、 低 粘液环法、 加减阻剂、 乳化降粘输送方法、 稠油催化是稠 油在集输中常用的方法。
!)) 稠油改质降粘
原理：稠油改质降粘是一种浅度的原油加工方法， 以除碳或加氢使大分子烃分解为小分子烃来降低稠油 的粘度。除碳过程大致可分为热加工和催化加工， 热加 工有减粘裂化、 焦化等， 催化加工以催化裂化为代表。 此 外， 还有溶剂脱碳， 如脱沥青和脱金属离子等过程。 加氢 过程有加氢热裂化和加氢催化裂化等 其原理与炼油厂
安
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河特稠油 1’’ 的粘度降低 1’( 以上。继续提高降粘剂 较高温区的降粘率，使高温特稠油的粘度基数大大降 低， 是解决实际问题的方向。 开发高效油溶性降粘剂， 结 合掺稀油等其它降粘技术， 可以解决稠油、 特稠油开采 和输送中的实际降粘问题。 如胜利油田采油工艺研究院 等单位研究开发的 >?<@ 油溶性降粘剂，用干吐哈吐玉 克油田特稠油掺稀举升工艺，在加剂量为 ;’’(7’’+ABC 的条件下，稀油掺入量比原未降低 1’(以上时仍能维持 正常运行 6&!8节省了大量稀油， 降低了成本。 2@、 2#@>、
稠油是指在油层温度下粘度大于 !""#$% ・ & 的脱气 原油， 但通常都在 !$% ・ & 以上。其突出的特点是含沥青 质、 胶质。稠油高粘的根源并不是类似于含蜡原油在一 定条件下形成网状结构， 而是体系中沥青胶质形成的大 分子胶束结构。稠油中胶质分子之间、 沥青质分子之间 及二者相互之间有强烈的氢键。 沥青质的芳杂稠环平面 相互重叠堆砌在一起，并被极性集团之间的氢键所固 定， 堆积起来形成微粒， 再聚集为大小不同的沥青质胶 束， 形成沥青质离子的包覆层。这种粒子通过氢键相互 连接， 形成分子量很大的胶束， 造成原油的高粘度。 稠油的特殊性质决定了稠油的采、 输、 炼必然是围 绕稠油的降粘、 降凝改性或改质处理进行的 。 改质降粘
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/(( 低粘液环输送方法
原理!$’#： 是指向稠油中掺入一定量的低粘度不相溶 液体 （ 一般为水） ， 在输送过程中， 将油流的速度控制在 某一范围内 （ %6)0($6’275） ， 可形成环状流， 粘度大的稠 油作为芯流引入输送管道中被水包围，不与管壁接触， 这层水环能吸收管壁和流体之间存在的剪切应力， 从而 减小了流动阻力。 应用!$0#： 在美国加利福尼亚州， 一根直径为 8 英寸、 长 为 ."92 的管线应用这项水环输送技术运行了近 $/ 年， 输量为 $"%)27<， 含水率 所输稠油的 :; 标准比重为 $$，
’(( 稠油掺稀输送方法
原理： 就是将稠油稀释， 降低稠油的粘度， 以混合物 的形式进行输送的一种方法。常规的稀释方法是， 在稠 油进入管道之前， 先将稠油与一些低粘液态碳氢化合物 混合在一起， 这样就可以降低稠油的输送粘度。掺入轻 质油 （ 包括天然气凝析液、 原油的馏分油、 石脑油等）稀 释一直是稠油降粘减阻输送的主要方法。 轻质油来源方 便并且充足时，稀释降粘减阻技术是最简单且有效的。 为解决轻质油不足的矛盾， 二十世纪 )% 年代起， 国外大 力开展替代稀释剂和其它降粘减阻技术的研究， 例如曾 研究 *+,（ 甲基叔丁基醚）对稠油的降粘效果 ： 在加
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以下优点：
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
总第 !"# 期 $%%& 年第 $ 期
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缺点： 该工艺存在管线结垢严重、 管道腐蚀严重、 掺 水量大、 掺水温度高、 油水易分层、 脱水负荷大、 设计难 度大等问题。
!不需要装备热载体往返用的伴管； " 可以在较大
的范围内调节温度； 沿管线可以有不 # 可以间歇加热， 同的加温强度； 惯性小， 容易 $ 热效率高； % 适应性强， 实现自动化运行； 金属材料用量少； & 结构紧凑， ’ 装配 简单。在印尼苏门答腊的扎姆鲁得油田已成功应用多 年； 国内多用于干线解堵、 管道附件和油气集输管线 。
0(( 掺热水法或活性水
方法： 是指在稠油中掺入大量的热水 （ 或活性水） 而进行油水混运， 该工艺在胜利、 辽河、 中原油田得到较 为广泛的应用。
总第 !"# 期 $%%& 年第 $ 期 对下游用户无不良影响； 使用时注入方便、 无毒。 缺点： 对流态有严格的要求， 即管道中的流体必须 是湍流。层流时不起作用， 而且只对直管有效。
.’# 溶性线性高分子涂 层 !.$#、 低 表 面 能 涂 层 !..， 等均具有很
拿大冷湖原油中掺入 ./& (’%& 的 *+,- 可将 0’ 时粘 度 降 至 .1%234 ・ 5 的管输指标， *+,- 可 通 过 简 单 蒸 馏 回收 。
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对比破乳降粘、 乳化降粘等降粘减阻技术， 掺稀释 剂降粘不仅能降低稠油粘度，而且能降低稠油密度， 增 大了油水相对密度差， 更有利于脱水。 目前， 新疆、 胜利、 河南等国内油田对距离较远的接转站， 均采用掺稀油降 粘流程 。
!"" 乳化降粘输送方法
原理： 一定浓度的表面活性剂水溶液， 在一定温度 下与稠油充分混合使高粘原油以粗油滴系分散于活性 水中， 形成低粘度的水包油 （ #$%） 型乳状液。通过加入 化学添加剂，稠油以微小球体的形式稳定地悬浮在水 中， 同时由于表面活性剂水溶液的湿润作用， 使液流流 动阻力显著减少， 即在管壁上吸附了一层表面活性剂水 溶液的水膜， 从而使原油和管壁之间的摩擦变成表面活 性剂水溶液与管壁的摩擦， 达到流动阻力显著下降的目 的从而大大降低了稠油的表观粘度。 应用：稠油乳化降粘技术在委内瑞拉等国已较成 熟： 在该国奥里诺科重质原油中加入体积分数为 &’( 的 水及少量乳化剂， 制备出名为 #)*+,-.*/0 （ 奥里乳化油） 的水包油乳状液， 其 1’’ 粘 度 &’’ (1’’+23 ・ （ . 相同温 度下原油粘度 4’’’(5’’’’+2"3 ・ 可以稳定储存一年 .）， 以上 。
$8# 为 .%&(’%&。浙江大学对渣油液环输送研究表明!$/， ： 投
缺点： 耗能高 （ 有的油田输送温度高达 $$% 度） 占输 量 $&以上的原油被烧掉和损耗， 经济损失大； 加热方法 最大的缺点就是当管线温度降至环境温度时，经常会发 生凝管事故。因此， 应逐渐减少或取代加热输送方式。但 属蒸气吞吐开采的稠油， 从井口出来的油温就高达 $’%’ 左右， 这样就应结合热采进行热输。
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好的减阻作用。
8(( 加减阻剂
原理 !.0#： 减阻剂是一种应用于流体减阻的长链高分 子化学添加剂， 在流动的液体中注入减阻剂后， 减阻剂 能快速均匀地分散到油品中， 在管道附近地层流边界层 和管中心的絮流核心之间形成一个弹性的底层， 使絮流 核心的区域减小， 在这一弹性底层中漩涡的运动受到抑 制且由于具有弹性的聚合物分子能储存漩涡变化时的 应变能， 因而减少了能量的耗散， 达到减少摩阻的作用。 我国在 )% 年代中期也在原油管道上进行过加减阻 剂的实验， 取得了一定的效果 !./#。自进入 "% 年代以来， 由于我国的输油管道处于低输油量下运行， 国产减阻剂 的研制工作没有继续深入下去!.8#。 优点： 油溶性减阻剂的基本特点是添加量小、 减阻 效果明显、 抗剪切性好、 在管输液体中有良好的溶解性，
反应时间、 催化剂与稠油量之比以及反应压力 。
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应用情况： 近年来， 国外采用在油田内建立一套稠 油改质的装置， 使稠油的大分子裂化、 减粘， 便于输送 ’-(。 法国提出加氢降粘裂化法。在油田进行加压加氢处理， 使原油粘度降至可用管线输送， 并在下游炼厂用普通炼 油方法加工。 这样打破了以往采用传统的单纯物理降粘
6* 73’到 6!" 73’。
优点： 稠油改质降粘从根本上降低稠油的粘度。改 善稠油在管道中的流动性， 从而提高管道特别是长输管 道的弹性 （ 适用性） 。此外稠油裂化生成的轻质油不仅 可以使未发生裂化的稠油组分稀释， 而且可以因其分子 量变小而增加稠油蒸气压， 亦即增加稠油管输动能。显 然， 粘度的降低和蒸气压力的上升都有利于稠油的常温 集输。稠油催化裂化是一个不可逆过程， 因此经催化裂 化的稠油无需再进行加热或添加化学剂等降粘处理即 可实现常温输送’3(。 不足： 硬件条件太高， 投资太大。
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法， 可节省各种降粘措施费， 方便生产。 日本瓦斯株式会 社 和 三 菱 株 式 会 社 提 出“ 全 部 重 油 残 渣 改 质 精 炼 法 （ ./0112$） ”用以生产轻质燃料油、 城市煤气和炼钢 用焦。用热裂化和重整工艺来加工减压渣油， 取代常用 的降粘裂化和延迟焦化。 为防止热裂化过程在管路和设 备内结焦， 在进料时混进煤粉作为载焦体， 最后分出， 摁 扣使过程流化。在油田进行加热、 反应、 闪蒸， 将拔头馏 分回掺井下循环使用， 其余送至炼厂进行分馏与减压蒸 馏等。该公司将此法推荐给辽河油田解决高含蜡、 高凝 固点原油降凝集输问题， 可使原油凝固点从 3453’ 降至
优点： ! 可以直接利用常规的原油输送系统来输送 稠油； "在停输期间不会发生稠油凝固现象。 缺点： ! 稀油来源必须要有保障； " 需要建专门的 管线把稀油从产地输至油田与稠油掺混； " 稠油中掺入 稀油， 对稠油和稀油的油质都有较大的影响， 很难最有 效地利用稠油和稀油资源。 稠油掺稀输送方法已在加拿 大、 美国、 委内瑞拉和我国得到了广泛的应用。
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=D@、 ED@ 对胜利渣油流变特性都有一定的改善6&:8。
国内外油溶性降粘剂的应用状况及存在问题如下： （ ;） 有关稠油油溶性降粘剂的研究应用报道极少， 多为以降凝剂为主的流动性改进剂成功应用于高凝、 高 粘原油输送方面的报道。 （ 7 ） 以降凝剂为主的流动性改进剂能有效降低原 油的凝点和低温粘度， 改善原油的低温流动性， 在凝点附 近的低温区改变蜡晶网状结构，降低凝点的同时可附带 降粘， 但随着温度升高， 降粘效果变差， 甚至有增粘趋势。 受其可靠性影响， 现场使用并不多。 目前， 在国内外 文献中尚未见单一使用油溶性降粘剂进行稠油降粘报 道。 较为可行的方法是把油溶性降粘剂与稀释剂或乳化 剂以热力方法配合使用， 作为降低降粘费用或提高降粘
特点 !$"#： 很容易遭到破 !环 状 流 型 稳 定 性 比 较 差 ， 坏而最终形成混相的形式，为了提高环状流的稳定性， 可以在水中加入添加剂使管壁疏油； " 长距离输送经过 泵增压时如何不破坏液环是一个难题。 液环输送的新思路： 对管道进行此法处理， 减小管 道与油之间的输送阻力， 是一个可行的方法。近年来粘 性减阻研究和应用均取得了很大进展。 在改变边界材料 的性质以实现减阻方面， 人 造 海 豚 皮 等 柔 性 壁 面 !.%#、 水
总第 !"# 期 $%%& 年第 $ 期
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稠油集输降粘方法概述
王建成 傅绍斌 （ 中国地质大学材化学院， 武汉 ,+""4, ）
摘要 综述了稠油集输中目前常用的降粘方法 （ 包括稠油改质降粘、 加热降粘、 掺稀油降粘及化学降粘等）的降粘原理及其优缺点。分析 认为， 采用化学降粘方法进行稠油降粘具有一定的优势， 建议优先考虑。 关键词 稠油 降粘方法 改质
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*8) 加热降粘
原理和方法： 稠油加热输送方法主要是通过加热的 方法提高稠油的流动温度， 以降低稠油粘度， 从而减少 管路摩阻损失的一种稠油输送方法。 加热方式上，主要有蒸汽热水加热法和电加热法。 我国目前绝大部分稠油管输采用输油管内慢流速动态 冷却工艺和传统的蒸汽热水加热法加热方式。 引射器能 在短距离内使稠油温度迅速升高到预定温度。 两种介质 直接进行热交换需要的蒸汽量少， 节省能源’9(。 对稠油降粘加热一般常用直接火焰加热器来加热 原油， 加热器烧的是天然气或燃料油。 近些年来， 电伴热 法应用得越来越广泛。电伴热法与热载体法相比， 具有