乳化降粘对管道输送的影响

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摘要： 本文通过分析小河原油的输送情况，提出向原油中添加乳化降剂来降低原油粘度进行输送，而合适的加入条件是提高降粘效率的关键。通过乳化降粘剂的实验研究，对原油温度、含水率、降粘剂用量等对降粘效率影响等因素进行了分析。得出乳状液加入浓度选用0.5%，输送温度选择40℃～50℃，含水量选在40%～60%时为宜。

Abstract： This paper analyzes the situation of crude oil transportation， proposes to add the emulsified viscosity reducer to reduce the viscosity of crude oil and conduct transportation， and the appropriate adding condition is the key to improve the efficiency of the viscosity reduction. By the experimental research of emulsifying viscosity reduceron， the influence of the oil temperature， moisture content， viscosity reducer dosage and other factors on viscosity reduction efficiency were analyzed. It found that the concentration of the emulsion should be 0.5%， transmission temperature should be 40℃～50℃， and the moisture should be 40%～60%.

关键词： 乳化降粘；输送温度；含水量

Key words： viscosity reduction by emulsion；transport temperature；moisture

中图分类号：TE832 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2013）30-0315-02

0 引言

原油按其流动性质可分为三大类：轻质原油、蜡含量较高的易凝原油（含蜡原油）、胶质含量较高的高粘原油。一般将后两类统称为“易凝高粘”原油，也称为稠油[1]。稠油在世界油气资源中占有较大比例。稠油自上个世纪60年代开始工业化生产，在短短30多年时间内，稠油开采业发展较快。我国原油产量中稠油的比例较高，稠油在低温下流动性低，这样给开采和集输带来了很大的困难。为了提高原油的输送流动性，通常使用电加热或加热炉换热等方式对输油管线供热，消耗了电能、燃料，配置加热设备无疑增加了成本，降低经济效益，污染环境。近年来人们更倾向于采用化学降粘技术降低稠油的粘度，改善其流动性。本文通过对原油温度、含水率、加药量等因素对降粘剂降粘效果的影响进行分析，从而达到最佳的降粘效果，并由这种粘度的降低使管道输送中的阻力降和泵的效率得到提升。

1 输送分析

小河集输站主要是将各油井的原油输送至炼油厂，原油管线全长41.6公里，全程直管，管径￠159×6mm，管道管顶埋深≥1.06m。在不加化学降粘试剂前，额定输送压力为5.8MPa，输送流量为45t/h。相对于其他输送管线来说，输送的流量较小，其主要的原因是原油的粘度较大。

影响原油粘度的因素分为内部因素和外部因素，内部因素主要是指蜡、沥青、胶质、水等之间的相互作用；外部因素主要是温度、压力、原油含水率。实验数据表明[2]，压力对同样温度下的原油（含少量气体）粘度影响很小，可忽略不计。所以本文主要评价温度、原油含水率、乳化剂加入量对原油粘度的影响。

2 实验部分

2.1 实验用品 本文以小河集输站的原油为实验用油。由于受实验条件的限制，在选用乳化降粘剂时只筛选了三种：十二烷基磺酸钠（SDBS）、十二烷基硫酸钠（AS）均为化学纯，OP-10为工业品。实验仪器为：501型恒温水浴锅、500ml烧杯若干、NDJ-8S数字旋转粘度计、温度计、电子天平、直管式冷凝器等。

2.2 实验方法 乳化降粘剂在管道输送中的应用主要表现在降低原油粘度，从而改变原油的流变性使输送更容易。原油的粘度随温度的升高而降低，由文献[3]知，原油的粘度与温度存在着近似指数的关系。公式如下：

μ=AeBT （1）

式中：μ——原油粘度，mPa·s；e——自然对数的底，数值为2.718；T——温度，K；A、B——为与原油组分有关的常数。

通过上式可以看出，当温度改变很小时，粘度的变化会很大，尤其是粘度较大的时候会更显著。所以根据对原油的凝点和初馏点的分析及现场管道输送中数据不能及时反馈等原因，将温度的范围设在原油凝点以上10℃和初馏点以下10℃进行粘度的测定，观察原油粘度随温度变化的趋势，来设定起输温度。原油含水率的大小主要影响原油乳状液的形态[4]。测定在不同含水率下，原油乳状液的粘度。乳化降粘剂的加入量主要影响原油的粘度变化，增加乳状液的浓度，测定粘度的变化值。

3 结果分析

3.1 温度 由图1，2可以看出，温度升高时，乳状液的也随之粘度减小，所以我们可以通过加降粘剂和较高的输送温度双重降粘。但是，温度升高后又会导致乳状液的不稳定性增加和热量损耗加大，所以温度的选择要适中。以SDBS乳状液温度与粘度关系图为例，其它两种变化趋势相同。

3.2 含水率 含水较少时，由于存在胶质、沥青等自发乳化剂使原油形成W/O型乳状液，粘度较大；随着含水的增加，表面张力的作用使粘度增加，由图3可知，当含水超过40%数值时，原油乳状液转变为O/W型，粘度开始降低，过了50%后下降幅度变大，继续增加含水量，粘度趋近于零。但含水量也不宜过大，否则对后续的除水及污水处理难度加大，而且水的比热容较高，水含量太高热负荷增加。

3.3 降粘剂用量 在原油中添加乳化降黏剂的用量对乳状液的粘度也是有影响的，通过实验对不同浓度配置的三种乳状液分别进行粘度的测定，发现乳状液的粘度随乳化降黏剂的用量增加而减小，当浓度小于0.2%时，乳状液的粘度没有减小的趋势；当浓度从0.2%～0.5%时，粘度值下降很快；当浓度大于0.5%时，三种乳状液的粘度几乎都趋近于零；所以通过实验得出乳状液的浓度配置以0.5%为适宜。降粘剂的加入量与粘度的关系见图4所示。

通过对小河原油的乳化降粘的效果影响分析，得出乳状液浓度选用0.5%，温度选择40℃～50℃，含水量选在40%～60%为宜。

4 结论

通过对小河原油输送情况分析，发现使用降粘剂降低原油的粘度可以提高输送效率，并通过分析影响粘度因素：温度、含水量、乳状液浓度得出乳状液浓度选用0.5%，温度选择40℃～50℃，含水量选在40%～60%为宜。在此条件下，不改变泵的输送压力，原油的输送流量可以从原来的45t/h提高到约68.5t/h。极大的减小了管道的输送阻力，降低输送能耗。

参考文献：

[1]陈李斌.原油输送工艺技术发展现状及其研究新进展[J].新疆石油科技，2005，15（1）：63-68.

[2]成志刚，徐树民.原油集输过程中能耗分析[J].浙江化工，2004，35（4）：32-34.

[3]董超，修春静，杨亚东等.新型高效乳化降粘剂在某油田稠油热采的应用[J].科技致富向导，2012（09）：277.

[4]唐红翠.稠油乳化降粘技术研究[D].中国石油大学，2010.

[5]耿宏章，秦积舜.影响原油粘度因素的试验研究[J].青岛大学学报，2003，18（1）：84-87.