第十二章 原油降凝和减阻输送技术
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第十二章 原油降凝和减阻输送技术
1 2 3 原油的降凝输送 原油的减阻输送 原油减阻剂的评价方法
3 PDF 文件使用 "pdfFactory Pro" 试用版本创建
第一节 原油的降凝输送
凝点 指规定的试验条件下原油失去流动性的最高温度。 定义
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含蜡原油的粘温曲线
特征点： A点为析蜡点，含蜡原油降温 至该点所处的温度时，即有蜡 晶析出； B点是反常点，从该点起继续 降温，含蜡原油的粘度即随剪 切速率变化，说明多蜡原油已 由牛顿流体转变为非牛顿流体。
(CH2-CH2) n (CH
CH)m
COOR COOR (α-烯-苯乙烯共聚物) (乙烯-马来酸酯共聚物)
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2、降凝剂降凝效果的影响因素
降凝剂分子由两部分组成，即长链烷基和极性基团，长链烷基结 构单元可以在侧链上，也可以在主链上，或者是两者兼有。
1、降凝剂的分类
目前国内外各油田应用的原油流动改进剂，主要是具有下列结构的 梳形聚合物。
(CH2-CH2)n (CH2-CH)m (CH2-CH2) n (CH2-CH) m O C OR (CH2-CH2) n (CH2-CH) m (CH CH) p R-C O O O CO CO (乙烯-羧酸乙烯酯共聚物) CH3-C
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(2)极性基团含量和极性大小的影响
降凝剂中极性基团极性强或表面活性高，可以增加蜡晶粒子相互间
及沥青质粒子间的相互排斥，因此，与降凝剂结合的蜡晶不易相互结 合形成大的晶体，提高其分散性和抗沉积能力，
可以看出：
综合处理后的原油比热处理后的原油有更好的低温流动性，表现在析
蜡点以后原油粘度更低和原油具有牛顿特点的温度范围更宽(即反常点 出现的温度更低)。
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原油降凝剂
长链烷基结构单元可以作为原油中蜡结晶的晶核，或者与蜡分子 共晶析出。一般而言，降凝剂长烷基主链或长烷基侧链的碳数要与原油 中蜡的碳数分布最集中范围内的平均碳数相匹配，才能有较好的降凝效
果。有文献报道，降凝剂分子结构及熔化(结晶)温度范围与原油中结晶
烃类的分子结构及熔蜡(析蜡)温度范围相近时降凝效果好。
O
(乙烯-丙烯酸酯共聚物) O
CH3 (CH2-CH)n (CH2-C)m
(乙烯-醋酸乙烯酯-顺酐共聚物)
CH3 (CH2-C) n
(CH2-CH) COOR COOR n (CH2-CH)m R (丙烯酸酯-甲基丙烯酸酯共聚物)
(CH2-CH)n COOR
(聚甲基丙烯酸酯) (CH2-CH) n (CHRCO CH)m COOR COOR (聚酰基苯乙烯) (苯乙烯-马来酸酯共聚物)
基胺，它们是通过在蜡晶表面吸附的机理，使蜡不易形成 遍及整个体系的网络结构而起降凝作用。 是聚合物型原油降凝剂，它们在主链和(或)支链上都 有可与蜡分子共同结晶(共晶)的非极性部分，也有使蜡晶 晶型产生扭曲的极性部分。
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３、化学—物理降凝法
这是一种综合降凝法。该法要求在原油中加入降凝剂并对加剂原 油进行热处理。 为将热处理与综合处理进行对比，可测定下列三种情况下的粘温 曲线：即未处理原油的粘温曲线、热处理原油的粘温曲线和综合处理 原油的粘温曲线。
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极性基团含量增加到很高时，由于空间排布的障碍，链的刚度增 加，降凝剂结晶更加困难。 如果降凝剂的结晶度低，则其与蜡分子共晶析出的能力降低。但 如果降凝剂结晶能力太高，降凝剂的极性则会相对地降低，那么降凝 剂对蜡晶的分散作用下降。 因此，降凝剂中极性基团与长链烷基的含量要有一最佳比例， 才能获得最佳的改性效果。
加。
③在沥青质堆叠体表面的胶质吸附量由于热运动的加剧 而减少，相应地原油油分中胶质的含量增加。
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原因分析
原油升温后引起各成分存在状况的变化在冷却时不能立即得 到复原。这意味着，原油降温至析蜡点时，蜡是在比升温前有更 多沥青质堆叠体和曲分中有更高的胶质含量的条件下析出。由于 沥青质堆叠体可通过充当晶核的机理起作用，胶质则通过与蜡共 晶和吸附的机理起作用，因此处理后原油析出的蜡晶将更分散、 更疏松，形成结构的能力减弱，因而热处理后原油的凝点降低。
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(2)极性基团含量和极性大小的影响
降凝剂分子中的极性基团，可以吸附在蜡晶表面建立起某种能 障，改变蜡的结晶习性，阻止晶体微粒的相互接近，从而改善原油的 低温流动性能。
原油失去流动性的两个原因
一、是由于原油的粘度随温度的降低而升高，当粘度升高到一定程 度时，原油即失去流动性； 二、是由原油中的蜡引起，当温度降低至原油的析蜡温度时，蜡晶 析出，随着温度进一步降低，蜡晶数量增多，并长大、聚结，直到形成 遍及整个原油的结构网，原油即失去流动性。
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原油按凝点的分类
我国原油的凝点与蜡含量的统计关系
从上面的分类及我国原油的疑点与蜡含量的统计关系可 以看到：原油的疑点越高，原油的蜡含量也越高。
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1. 物理降凝法
这是一种热处理方法。该法首先将原油加热至最佳的 热处理温度，然后以一定的速率降温，达到降低原油凝点 的目的。
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(1)热处理对原油粘温曲线的影响
①析蜡点后，原油粘度降低；
②原油具有牛顿流体特性的温 度范围加宽，即反常点降低；
③反常点后，原油粘度随剪切 速率的变化减小。
一种原油热处理前后的粘温关系
% PDF 文件使用 "pdfFactory Pro" 试用版本创建
影响原油降凝效果的降凝剂方面的因素主要包括：
长烷基链长度及碳数分布 极性基团的含量及其极性大小 支化度 分子量大小 降凝剂在油中的形态等
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(1)长链烷基长度及碳数分布的影响
2、化学降凝法
聚丙烯酸酯是一种典型 的原油降凝剂。降凝剂中有 许多结构与蜡分子相同，因 而在析蜡时有可能与蜡分子 共同结晶的非极性部分(烷 基，箭头指处)，也有使蜡 晶晶型产生扭曲的极性部分 (—COO—)。 溶于油中的聚丙烯酸酯
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是一种油溶性高分子有机化合物或聚合物。在含蜡原油中添加适量 的降凝剂，在一定条件下就能改变原油中蜡晶形态和结构，从而显著地
降低含蜡原油的凝固点，改善含蜡原油的低温流动性能，因此，降凝剂
又叫流动改进剂(Flow Improver )。
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在宏观上表现出对原油具有良好的降凝、降粘和抗剪切性能，从而
改善原油的低温流动性；但活性太高，分子极性太强，会造成降凝剂 在原油中的溶解度下降，即在原油中的溶解性变差，也就会影响降凝 剂降凝降粘效果。
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(2)极性基团含量和极性大小的影响 降凝剂极性基团含量是影响降凝剂的结晶性能的因素。
降凝剂中极性基团含量增加时，长链烷基的含量相对减少，因而
降凝剂的结晶度降低。
图为一种多蜡原油在上述
三种情况下的粘温曲线。
在进行热处理时，该原油 被加热至85℃后冷却；在进 行综合处理时，该原油在
60℃时加入100mg/L降凝
剂(乙烯与乙酸乙烯酯共聚物)， 再升温至85℃后冷却。
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一种多蜡原油不同剪切速 率下的粘温关系
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原油的降凝方法
原油的降凝输送
是指用降凝法处理过的原油在长输管道中的输送。
1.物理降凝法
包括：
2.化学降凝法
3.物理－化学降凝法
(Pour Point Depressant) 什么是凝点
指在规定的热力、剪切条件下，被测油样刚失去流动 性的最高温度，它反映了蜡晶颗粒形F 文件使用 "pdfFactory Pro" 试用版本创建
原油降凝剂的概念
中原油田
江汉油田 火烧山 油田
由上表：热处理后原油的疑点有明显的下降
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(2)热处理对原油中各成分存在状况的影响
①原油中的蜡晶全部溶解，蜡以分子状态分散在油中。
②沥青质堆叠体的分散度由于氢键减弱和热运动加剧的 影响而有一定提高，即沥青质堆叠体的尺寸减小，但数量增
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2、化学降凝法
概念 化学降凝法就是指在原油中加降凝剂的降凝法。 在化学降凝剂中主要用两种类型的原油降凝剂： 表面活性剂型原油降凝剂如石油磺酸盐和聚氧乙烯烷
1. 物理降凝法
原油产地 W(蜡)×1 W(胶质+沥 热处理前凝 青质)×102 点/℃ 02 大庆油田 34.5 10.4 10.7 20.5 8.43 21.2 24.2 20.9 32.5 32.0 26.0 20.5 热处理温 度/℃ 70 85 80 70 热处理后凝 点/℃ 17.0 21.0 14.0 7.0
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原油按凝点的分类
(1)低凝原油 指原油疑点低于0℃的原油。在这种原油中，蜡的质量分数小于 2×10-2。 (2)易凝原油 指原油疑点低于0~30℃的原油。在这种原油中，蜡的质量分数在 2×10-2~20×10-2范围。 (3)高凝原油 指原油疑点高于30℃的原油。在这种原油中，蜡的质量分数大于 20×10-2。
1 2 3 原油的降凝输送 原油的减阻输送 原油减阻剂的评价方法
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第一节 原油的降凝输送
凝点 指规定的试验条件下原油失去流动性的最高温度。 定义
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含蜡原油的粘温曲线
特征点： A点为析蜡点，含蜡原油降温 至该点所处的温度时，即有蜡 晶析出； B点是反常点，从该点起继续 降温，含蜡原油的粘度即随剪 切速率变化，说明多蜡原油已 由牛顿流体转变为非牛顿流体。
(CH2-CH2) n (CH
CH)m
COOR COOR (α-烯-苯乙烯共聚物) (乙烯-马来酸酯共聚物)
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2、降凝剂降凝效果的影响因素
降凝剂分子由两部分组成，即长链烷基和极性基团，长链烷基结 构单元可以在侧链上，也可以在主链上，或者是两者兼有。
1、降凝剂的分类
目前国内外各油田应用的原油流动改进剂，主要是具有下列结构的 梳形聚合物。
(CH2-CH2)n (CH2-CH)m (CH2-CH2) n (CH2-CH) m O C OR (CH2-CH2) n (CH2-CH) m (CH CH) p R-C O O O CO CO (乙烯-羧酸乙烯酯共聚物) CH3-C
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(2)极性基团含量和极性大小的影响
降凝剂中极性基团极性强或表面活性高，可以增加蜡晶粒子相互间
及沥青质粒子间的相互排斥，因此，与降凝剂结合的蜡晶不易相互结 合形成大的晶体，提高其分散性和抗沉积能力，
可以看出：
综合处理后的原油比热处理后的原油有更好的低温流动性，表现在析
蜡点以后原油粘度更低和原油具有牛顿特点的温度范围更宽(即反常点 出现的温度更低)。
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原油降凝剂
长链烷基结构单元可以作为原油中蜡结晶的晶核，或者与蜡分子 共晶析出。一般而言，降凝剂长烷基主链或长烷基侧链的碳数要与原油 中蜡的碳数分布最集中范围内的平均碳数相匹配，才能有较好的降凝效
果。有文献报道，降凝剂分子结构及熔化(结晶)温度范围与原油中结晶
烃类的分子结构及熔蜡(析蜡)温度范围相近时降凝效果好。
O
(乙烯-丙烯酸酯共聚物) O
CH3 (CH2-CH)n (CH2-C)m
(乙烯-醋酸乙烯酯-顺酐共聚物)
CH3 (CH2-C) n
(CH2-CH) COOR COOR n (CH2-CH)m R (丙烯酸酯-甲基丙烯酸酯共聚物)
(CH2-CH)n COOR
(聚甲基丙烯酸酯) (CH2-CH) n (CHRCO CH)m COOR COOR (聚酰基苯乙烯) (苯乙烯-马来酸酯共聚物)
基胺，它们是通过在蜡晶表面吸附的机理，使蜡不易形成 遍及整个体系的网络结构而起降凝作用。 是聚合物型原油降凝剂，它们在主链和(或)支链上都 有可与蜡分子共同结晶(共晶)的非极性部分，也有使蜡晶 晶型产生扭曲的极性部分。
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３、化学—物理降凝法
这是一种综合降凝法。该法要求在原油中加入降凝剂并对加剂原 油进行热处理。 为将热处理与综合处理进行对比，可测定下列三种情况下的粘温 曲线：即未处理原油的粘温曲线、热处理原油的粘温曲线和综合处理 原油的粘温曲线。
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极性基团含量增加到很高时，由于空间排布的障碍，链的刚度增 加，降凝剂结晶更加困难。 如果降凝剂的结晶度低，则其与蜡分子共晶析出的能力降低。但 如果降凝剂结晶能力太高，降凝剂的极性则会相对地降低，那么降凝 剂对蜡晶的分散作用下降。 因此，降凝剂中极性基团与长链烷基的含量要有一最佳比例， 才能获得最佳的改性效果。
加。
③在沥青质堆叠体表面的胶质吸附量由于热运动的加剧 而减少，相应地原油油分中胶质的含量增加。
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原因分析
原油升温后引起各成分存在状况的变化在冷却时不能立即得 到复原。这意味着，原油降温至析蜡点时，蜡是在比升温前有更 多沥青质堆叠体和曲分中有更高的胶质含量的条件下析出。由于 沥青质堆叠体可通过充当晶核的机理起作用，胶质则通过与蜡共 晶和吸附的机理起作用，因此处理后原油析出的蜡晶将更分散、 更疏松，形成结构的能力减弱，因而热处理后原油的凝点降低。
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(2)极性基团含量和极性大小的影响
降凝剂分子中的极性基团，可以吸附在蜡晶表面建立起某种能 障，改变蜡的结晶习性，阻止晶体微粒的相互接近，从而改善原油的 低温流动性能。
原油失去流动性的两个原因
一、是由于原油的粘度随温度的降低而升高，当粘度升高到一定程 度时，原油即失去流动性； 二、是由原油中的蜡引起，当温度降低至原油的析蜡温度时，蜡晶 析出，随着温度进一步降低，蜡晶数量增多，并长大、聚结，直到形成 遍及整个原油的结构网，原油即失去流动性。
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原油按凝点的分类
我国原油的凝点与蜡含量的统计关系
从上面的分类及我国原油的疑点与蜡含量的统计关系可 以看到：原油的疑点越高，原油的蜡含量也越高。
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1. 物理降凝法
这是一种热处理方法。该法首先将原油加热至最佳的 热处理温度，然后以一定的速率降温，达到降低原油凝点 的目的。
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(1)热处理对原油粘温曲线的影响
①析蜡点后，原油粘度降低；
②原油具有牛顿流体特性的温 度范围加宽，即反常点降低；
③反常点后，原油粘度随剪切 速率的变化减小。
一种原油热处理前后的粘温关系
% PDF 文件使用 "pdfFactory Pro" 试用版本创建
影响原油降凝效果的降凝剂方面的因素主要包括：
长烷基链长度及碳数分布 极性基团的含量及其极性大小 支化度 分子量大小 降凝剂在油中的形态等
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(1)长链烷基长度及碳数分布的影响
2、化学降凝法
聚丙烯酸酯是一种典型 的原油降凝剂。降凝剂中有 许多结构与蜡分子相同，因 而在析蜡时有可能与蜡分子 共同结晶的非极性部分(烷 基，箭头指处)，也有使蜡 晶晶型产生扭曲的极性部分 (—COO—)。 溶于油中的聚丙烯酸酯
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是一种油溶性高分子有机化合物或聚合物。在含蜡原油中添加适量 的降凝剂，在一定条件下就能改变原油中蜡晶形态和结构，从而显著地
降低含蜡原油的凝固点，改善含蜡原油的低温流动性能，因此，降凝剂
又叫流动改进剂(Flow Improver )。
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在宏观上表现出对原油具有良好的降凝、降粘和抗剪切性能，从而
改善原油的低温流动性；但活性太高，分子极性太强，会造成降凝剂 在原油中的溶解度下降，即在原油中的溶解性变差，也就会影响降凝 剂降凝降粘效果。
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(2)极性基团含量和极性大小的影响 降凝剂极性基团含量是影响降凝剂的结晶性能的因素。
降凝剂中极性基团含量增加时，长链烷基的含量相对减少，因而
降凝剂的结晶度降低。
图为一种多蜡原油在上述
三种情况下的粘温曲线。
在进行热处理时，该原油 被加热至85℃后冷却；在进 行综合处理时，该原油在
60℃时加入100mg/L降凝
剂(乙烯与乙酸乙烯酯共聚物)， 再升温至85℃后冷却。
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一种多蜡原油不同剪切速 率下的粘温关系
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原油的降凝方法
原油的降凝输送
是指用降凝法处理过的原油在长输管道中的输送。
1.物理降凝法
包括：
2.化学降凝法
3.物理－化学降凝法
(Pour Point Depressant) 什么是凝点
指在规定的热力、剪切条件下，被测油样刚失去流动 性的最高温度，它反映了蜡晶颗粒形F 文件使用 "pdfFactory Pro" 试用版本创建
原油降凝剂的概念
中原油田
江汉油田 火烧山 油田
由上表：热处理后原油的疑点有明显的下降
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(2)热处理对原油中各成分存在状况的影响
①原油中的蜡晶全部溶解，蜡以分子状态分散在油中。
②沥青质堆叠体的分散度由于氢键减弱和热运动加剧的 影响而有一定提高，即沥青质堆叠体的尺寸减小，但数量增
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2、化学降凝法
概念 化学降凝法就是指在原油中加降凝剂的降凝法。 在化学降凝剂中主要用两种类型的原油降凝剂： 表面活性剂型原油降凝剂如石油磺酸盐和聚氧乙烯烷
1. 物理降凝法
原油产地 W(蜡)×1 W(胶质+沥 热处理前凝 青质)×102 点/℃ 02 大庆油田 34.5 10.4 10.7 20.5 8.43 21.2 24.2 20.9 32.5 32.0 26.0 20.5 热处理温 度/℃ 70 85 80 70 热处理后凝 点/℃ 17.0 21.0 14.0 7.0
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原油按凝点的分类
(1)低凝原油 指原油疑点低于0℃的原油。在这种原油中，蜡的质量分数小于 2×10-2。 (2)易凝原油 指原油疑点低于0~30℃的原油。在这种原油中，蜡的质量分数在 2×10-2~20×10-2范围。 (3)高凝原油 指原油疑点高于30℃的原油。在这种原油中，蜡的质量分数大于 20×10-2。