原油管道输送降凝降粘技术

1975年9月，5年中建设输油管道8条，共2471公里，其中主要干线2181公里，形
成了以铁岭站为枢纽，联接大庆至抚顺、大庆至秦皇岛和大庆至大连的3条输油大动 脉，东北管网逐步形成。
东北原油输送管道分布图
总 长 约 千 米 年 输 油 能 力 万 吨 4500 3000
2.西北原油管网概况
西北地区是50年代初全国石油勘探的重
主要化学成分 硬脂酸铝盐 蔗糖硬脂酸盐 硬脂酸钛盐 四氯乙烷，多氯苯，氯萘 乙烯-醋酸乙烯酯共聚物 烯基琥珀酸酰胺 酰化苯乙烯 乙烯-马来酸酯共聚物 甲基丙烯酸长链烷基酯共聚物 苯乙烯-马来酸酐共聚物的酯化物 环氧酯 吡啶烷酮接枝共聚物 马来酸酐-醋酸乙烯酯共聚物 季戊四醇，烯基琥珀酸酐和脂肪酸共聚物 马来酸酐-烯烃共聚物 多糖
物。
管道结蜡机理
研究表明长距离管道结蜡的关键影响因素是温度，油管道横截面存在径向 温度梯度，靠近内壁温度最低，当温度低于石蜡的的溶解温度时，石蜡就会在 管壁上结晶析出，这就会造成蜡分子的径向浓度梯度，内壁面处的浓度最低， 蜡分子从管中心向管壁的径向扩散，形成不流动的结蜡层，并进一步吸附液相 中是蜡晶，形成网络结构，把部分液态原油包围其中。如下图。
多采用直接式加热炉，炉效超过 90%
运用高度自动化的计算机仿真系统模拟管道运行和事 故工况， 进行泄漏检测，优化管道的调度管理 对现役管道进行完整性评价及管理。
3.2 我国原油管道输送技术现状
改造及新建管道采用密闭输油工艺
大落差地段输油成功 降凝剂、减阻剂性能达到国外同类产品水平 管输综合能耗逐年下降，从 1995年的 556 降到目前的 437 kJ/（t·km） kJ（t·km）
华北原油输送管道分布图
总 长 约 千 米 年 输 油 能 力 为 万 吨 1700 2000
二、原油管道输送存在的问题
原油管道输送虽然能取得很好的经济效益，但是对于含蜡量高，凝点高的原油， 当温度低于凝点时，原油管道会结蜡，影响原油在管道中的输送。 所谓的结蜡是指
在管道内壁上逐渐沉积了某一厚度的石蜡、 胶质 、凝油、 砂额其他机械杂质的混合
伴热保温输送 水悬浮输送
热处理输送 添加降凝剂、减阻剂输送 稀释输送 低粘液环输送 乳化输送
原油输送 工艺
天然气饱和输送 浆料输送 剪切处理输送 压力处理输送
3.1国外原油管道输送技术现状
密闭输送工艺 冷热原油顺序输送 原油/成品油顺序输送工艺 对高凝、高黏原油采用热处理和加剂处理工艺 采用环保、高效、节能型管道设备，泵效达 85%以上 效果好，节能 应用普遍
中国原油管道输送工艺介绍及 降凝减阻剂的使用现状
中国石油大学
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我国原油管网分布概况
原油管道输送存在的问题
3
4 5
原油管道输送工艺及国内外现状
原油降凝剂的作用机理及发展历程
原油降凝剂的种类及应用情况
一、 我国原油管网分布概况 我国原油管网现状 原油管网是石油储存和运输的基础设施，是保证国家能源和战略安全的有效手
道勘察设计院设计 。
华东原油输送管道分布图
总 长 约 千 米 年 输 油 能 力 12000 4500
万 吨
4.华中原油管网概况
中部地区油田，分布在湖北和 河南两省境内，有江汉油田、河 南油田和中原油田，主要炼油企
业有湖北荆门炼油厂和河南洛阳
炼油厂。 江汉原油管道有潜荆线 ( 潜 江至荆门 ) ， 1970 年建成，全长 90 公里，年输能力 170 万吨。河 南原油管道有魏荆线 ( 魏岗至荆 门 ) 和魏荆复线。中原原油管道
未来几年仍将是我国油气管道建设的高峰期，管道在技术水平不断提升的 同时，将继续向以下几个方向发展：
高钢级
管道技术 发展
大口径
大规模
高压力
一项管道运输新技术展望 液体弹性波输送工艺技术研究，流体的振荡效应所具有的剪切处理的特
性，结合流体管道中可以产生的独有的水锤效应，当两种效应的迭加在工业管道 中应用时，将能够产生高速远距离传播的振荡压力波。这种压力波不但能够作用 于整条管道，而且它还具有强力剪切的特点，从而可以达到使流体管道自身清洗 防蜡垢 进而防止原油凝管和堵塞等问题的产生与出现，有望实现在线自动清洗自 动疏通， 最终达到提高输油效率，安全输油之目的。 液体弹性波输送工艺技术的研发，充分利用了这一跨学科相关技术应用的成果 和经验，该工艺属于物理处理输送工艺，它同时具有剪切处理压力处理的工艺技
有濮临线 ( 濮阳至临邑 ) 、中洛
线 ( 濮阳至洛阳 ) 及中洛复线。
华中原油输送管道分布图
总 长 约 千 米 年 输 油 能 力 为 万 吨 1500 2500
5.华北原油管网概况
华北地区有大港油田、华北油田，都敷设有外输原油管道，华北地区的炼化
企业，有地处北京燕山的东方红炼油厂和大港炼油厂、天津炼油厂、沧州炼油厂、 石家庄炼油厂、保定炼油厂、内蒙古呼和浩特炼油厂。 华北地区最早修建的原油主干线是秦皇岛至北京的秦京线，为北京东方红炼 厂供应原料油。大港至周李庄输油管线1968年建设，这条管道是大港油田惟一的 一条原油外输线。
三、原油管道输送技术及国内外现状
由于管道输运中普遍存在析蜡，结垢，凝管，及堵塞现象，严重影响管道输 送能力和效率。目前所运用的物理和化学输送工艺，都是从宏观效果上改善原
油的流动特性，尤其是低温状况下的流变性，从而达到降低能耗安全输油，提
高社会与经济效益。当前，含蜡粘性原油输送工艺研究与实施情况分述如下： 加热输送
1.东北原油管网概况
东北地区是原油生产的主要基地，有大庆油田、辽河油田和吉林油田，原油产量 大约占全国总产量的53.5%，原油管道达3399.6公里。 1970年8月3日，东北管道建设领导小组开会正式筹备，命名为东北“八三工 程”。东北“八三工程”的起步，是从抢建大庆至抚顺的庆抚线开始的 。1970年9 月开工，1971年8月试运行，10月31日正式输油。工程总投资2.93亿元，年输油能力 2000万吨。建设长距离、大口径、输送“三高”原油的管道，这在中国是第一次。
随着高蜡原油的不断开采，采用多元聚合， 开发了一些新型聚合物，并应用于输油管 线。
20世纪50年代至60年代
采用共聚或混聚对降凝剂进行改性， 研究范围从馏分油到原油 主要针对馏分油，产物主要是均聚 物，如聚异丁烯
20世纪30年代至50 年代
年代 1931 1936 1938 1967 1968 1969
术特点。
四、原油降凝剂的作用机理及发展历程
目前，国内主要干线以加热输送为主，每年我国仅用于加热输送而烧掉的原油
就 达 70万吨左右，这是一个相当可观的数目，在我国原油资源十 分紧张的情况下，必 须尽快寻找出含蜡原油不加热输送方法。
原油降凝剂通过与原油中的石蜡相互作用，可以阻止蜡晶形成三维网状结 构，改善了原油的低温流动性，原油实现常温输送。如澳大利亚的杰克逊——
布里斯班输油管道（长1100千米），全年实现添加降凝剂输送。在美国，纵贯
阿拉斯加管道添加降凝剂后，实现全年常温输送。这也是第一次大规模商业性 使用降凝剂，取得很好的经济效益。我国已在多条管线上使用降凝剂，如独山 子——乌鲁木齐输油管道，添加降凝剂后实现了常温输送，还有东黄线，魏荆 线等，每年能节约上千万的损耗成本。
T℃
管道径向温度梯度 石蜡结晶
结蜡的分布规律
一般情况下， 在管道的起始 段，因热油管 道油温高于析 光管段 蜡点的区域， 管壁无结蜡现 象。 油温下降， 在析蜡点到析蜡 高峰点之间，结 蜡层逐渐增加， 喇叭口段 结蜡厚度逐渐增 加形成喇叭口状 的结蜡区。 结蜡后裙段 析蜡高峰点后， 结蜡层又逐渐减 薄，最后结蜡厚 度逐渐趋于固定
对于不同成分的原油和处在不同温度段的管道，管壁结蜡的
形状会有差别，但都可以抽象成以上模型 不论输油温度如何变化 和持续输油时间如何不同，这种分布规律不会改变，但积蜡高峰
区会有偏移，输油温度提高积蜡高峰区会向终点方向偏移，反之，
则向起点方向偏移 原油加热温度的高低不会影响原油的析蜡量， 只会影响到结蜡时间的早晚。
高凝高黏含蜡原油输送、低输量运行的加热及加剂综合处 理工艺达到世界领先水平 90 年代后新建的管道，均采用 SCADA 系统，管道自动化 控制系统与管道同步投产。 自行设计、制造的长输管道输油用高效泵效率可达84% 原油直接式加热炉效率达 91%
原油管道的发展趋势 3.3 原油管道输送技术发展趋势
发表文献 US 1820295 US 2002990 US 2055417 FR 834992 US 3309181 FR 1509671 US US NL DE GB US DE FR DE DE 3485756 3574575 6812167 1800712 1165303 3506574 1941581 2008163 1940944 1963567
1970
年代
1971
主要化学成分
乙烯-甲乙酮共聚物 乙烯-丙烯-双环戊二烯多聚物 乙烯-醋酸乙烯酯-甲基丙烯酸共聚物 聚酰胺酯 乙烯-醋酸乙烯酯共聚物 多糖衍生物 丙烯酸烷基酯和4-乙烯基吡啶共聚物 醋酸乙烯酯-富马酸十二酯共聚物 乙烯-单烯不饱和酯共聚物与单羟基酚构成的混 合物 乙烯-醋酸乙烯酯共聚物 水解乙烯-醋酸乙烯酯共聚物 多糖酯 1，3丁二烯共聚物 乙烯-醋酸乙烯酯-二甲基乙烯基甲醇三元共聚物
西北原油输送管道分布图
总 长 约 千 米 年 输 油 能 力 万 吨 5000 6600
3.华东原油管网概况
华东地区主要油田为山东胜利油田，是继大庆油田之后建成的第二大油田 。华 东原油管网是从修建临邑至南京的鲁宁线时开始筹划的。 胜利油田投入开发后，陆续建成了东营至辛店，临邑至济南两条管道，直接向齐 鲁和济南的两个炼厂输油。1974年，东营至黄岛管道建成后，原油开始从黄岛油港 下海转运。 其中临邑至济南（临济线）穿越大型河流3处（黄河、徒骇河、小清河），黄河 穿越采用顶管方式施工。但是临邑复线黄河穿越采用冲砂沉降法施工 。东黄复线， 1985年开工，1986年7月17日投产。这是中国建设的第一条自动化输油管道 ，由管
4.1 原油降凝剂的降凝作用机理
降凝剂在高于 油品浊点温度 下结晶析出， 成为晶核发育 的中心。
在油品的浊点 温度下，降凝 剂与蜡共同析 出结晶，对蜡 晶形成了定向 作用。
降凝剂在略低 于油品浊点的 温度下析出吸 附在已析出的 蜡晶核的活性 中心上。
降凝剂如同表 面活剂，增加 了蜡在油品中 的溶解度，使 析蜡量减少， 不易形成三维 网状结构
目前，世界各国尤其是盛产含蜡黏性原油的大国，都在大力进行长距离管道常 温输送工艺的试验研究。随着含蜡高黏原油开采量的增加以及原油开采向深海发 展，各国都特别重视含蜡高黏原油输送及流动保障技术研究。 管道输送高含蜡、高黏易凝原油的发展趋势是逐步降低输油温度，进而实现常 温输送。利用化学方法，辅之以物理方法，从原油流变性的微观机理以及原油凝 结的微观机理入手，研究高效降黏剂的分子结构特点和要求，进行分子结构设计， 开发适用于多种类原油的降黏剂、降凝剂，实现高含蜡高黏易凝原油常温输送。
点地区。分布有克拉玛依油田 、吐哈油田 、 塔里木油田 等大型油田。 1958年12月建成的克拉玛依至独山子原 油管道，这是建国后铺设的第一条长输原油 管道，标志了中国长输管道建设史的起点。 其中花格线（起于青海省西州境内的花
土沟油砂山 ，终于青海省格尔木市南郊 ）
是在高原地区敷设的第一条原油管道，管线 最高点大乌斯山，海拔高度3420米。塔轮线 （塔中至轮南）是我国的第一条流动性沙漠 管线 。
段。目前的五大运输体系：
铁路 公路
水运
航空 管道运输
在铁路、公路、水运、航空运输以外的五大运输体系五大运输行业中，管道 运输具有输送能力大、劳动生产率高、能耗少、成本低、运输安全可靠、
输送产品损失少、易于实现自动化控制等优点。因此原油、成品油 天然气及
各种具有常温状态下呈现流体性质的各类化工产品的运输主要采用管道运输的方 式来实现。 截至2008年年底，我国已建油气管道的总长度约为6.4万千米，其中天然气管 道3.2万千米，原油管道1.9万千米，成品油管道1.3万千米。目前，我国已逐步形 成了覆盖东北、西北、华东、中部等跨区域的油气管网输送格局。
晶核理论
共晶理论
吸附理论
改善蜡的溶解 性理论
4Baidu Nhomakorabea2 原油降凝剂的发展历程
降凝剂从应用于馏分油发展到原油以及高蜡、薪稠原油，依据时间顺序可将 其发展过程分成4 个时期：
80年代后期至今
不再注重新型降凝剂的开发，而是对某些 原有的产品进行了改性或复配，以扩大对 原油的适应面。
20世纪60年代到80年代