官學(xué)源 葉明 徐莎 仇陽(yáng) 于楠
中國石油天然氣管道工程有限公司沈陽(yáng)分公司 

 

摘要：受油田減產(chǎn)影響，部分輸油管道會(huì )接近甚至低于允許最小輸量，因而存在凝管的風(fēng)險。以百-克線(xiàn)為例，通過(guò)開(kāi)展研究分析，采用改性的方法改善油品低溫流動(dòng)性，添加降凝劑降低混油凝固點(diǎn)，使該線(xiàn)的最小輸量得以減低，保證了管道安全運行。

關(guān)鍵詞：低輸量；降凝劑；凝固點(diǎn)；溫度

 

管道輸量低于設計允許最低輸量的管道稱(chēng)之為“低輸量”管道。由于油田產(chǎn)量遞減，原油外輸量減少，不但實(shí)際輸量低于設計輸量，而且往往會(huì )接近甚至低于允許最小輸量。由于管道熱力學(xué)條件不能滿(mǎn)足，輸送過(guò)程存在較大的凝管風(fēng)險。在加熱輸送條件下，管道低輸運行既不經(jīng)濟，又不安全。有的低輸管道為了安全運行，不得不進(jìn)行正反輸交替輸送，能耗驚人。

在確保安全運行的前提下，盡量做到節能降耗，國內學(xué)者分別從原油改性輸送、間歇輸送、以及原油改性處理間歇輸送等三種輸氣工藝開(kāi)展相關(guān)研究[1-4]。原油改性輸送即改善原油低溫流變性若干方法的統稱(chēng)，主要采取原油熱處理和添加降凝劑處理工藝進(jìn)行原油的輸送；間歇輸送即當輸量低于管道允許的最小輸量時(shí)，在一定輸量范圍內可以采用間歇輸送的方式；原油改性處理間歇輸送即綜合原油改性輸送與間歇輸送兩種輸送方式，通過(guò)改變原油流變性降低油品黏度與凝固點(diǎn)，延長(cháng)管道停輸時(shí)間，為管道的間歇輸送提供安全保障。

百克線(xiàn)主要輸送烏爾禾和百口泉井區的稀油，在27 km處匯入老91#稀油。隨著(zhù)百口泉井區、烏爾禾井區產(chǎn)量的降低，百克線(xiàn)將面臨低輸量運行。為避免因低輸量而造成凝管事故，需研究確定百克線(xiàn)的最低輸量及冬季的出站最低溫度。   

1  百克線(xiàn)管道參數

百克線(xiàn)起點(diǎn)為百聯(lián)站，終點(diǎn)為701油庫，全線(xiàn)長(cháng)45.8 km，采用D377×7鋼管，設計輸油能力325×104 t/a，設計壓力3.5 MPa，設計最小輸量1700 t/d。

91#稀油處理站與百克線(xiàn)搭接點(diǎn)之間管道采用D114×4無(wú)縫鋼管全長(cháng)0.7 km。油品物性如表 1所示。

表 1 原油物性參數表

2  最小輸量模擬

2.1  模型建立

利用SPS建立百聯(lián)站至701油庫的管網(wǎng)模型，在27 km處，接入老91#站來(lái)油。管網(wǎng)模型見(jiàn)圖 1。

圖 1 百克線(xiàn)管網(wǎng)模型校核圖

2.2  計算結果

由于老91#站來(lái)油溫度較高且凝固點(diǎn)較低，百克線(xiàn)在接入點(diǎn)后端可以保證管道安全輸送，因此模擬百克線(xiàn)目前最小起輸量，要求接入點(diǎn)處油溫高于百克混油凝固點(diǎn)3℃～5℃即可。老91#線(xiàn)輸量按400 t/d，油溫按50℃模擬，地溫均取1℃，以接入點(diǎn)處百克混油11℃，出百聯(lián)站溫度30℃，反算百克線(xiàn)在此條件下最小輸量。  

最小輸量模擬結果表明：在目前條件下百克線(xiàn)連續輸送的最小輸量為75 t/h，即1800 t/d。間歇輸送的最小輸量為1600 t/d（停12 h、輸12 h）。

3  降凝劑選型

3.1  降凝劑初選

降凝劑初選實(shí)驗使用的降凝劑有：降凝劑BASOFLUXPI40、北京興有化工的降凝劑T1804、西安全盛精細化工的降凝劑JX-AN1，安丘增塑劑廠(chǎng)的降凝劑AN-12、AN-14、AN-15。

3.2  降凝劑篩選

在加熱至50℃的油樣中加入100 mg/kg不同類(lèi)型的降凝劑，測量加劑原油的凝點(diǎn)和15℃的黏度，結果見(jiàn)表 2。

表 2 降凝劑初篩實(shí)驗結果

在相同的加劑條件下，6種降凝劑中，對百克原油降凝效果不明顯的是BASOFLUXPI40、T1804、AN-12和AN-14，其他兩種降凝劑都能有效降低百克原油的凝點(diǎn)和黏度，對比數據后，最佳的降凝劑為JX-AN1。

3.3  穩定性實(shí)驗

（1）靜態(tài)穩定性實(shí)驗。按照實(shí)驗步驟，加劑原油在終冷溫度下密閉靜置不同時(shí)間，測量其凝點(diǎn)和15℃的黏度，結果見(jiàn)表 3（油樣1，加熱50℃，測溫15℃，JX-AN1降凝劑100ppm）。

由表 3可看出，靜置時(shí)間對加劑原油低溫流變性的影響不大，說(shuō)明改性原油的靜置穩定性較好，JX-AN1降凝劑對百克原油的改性效果較好。

表 3 靜置時(shí)間對改性原油性質(zhì)的影響

（2）高速剪切對降凝劑改性效果的影響。按照實(shí)驗步驟，測量其剪切前后的凝點(diǎn)和15℃的黏度，結果見(jiàn)表 4（油樣1，加熱50℃，測溫15℃，JX-AN1降凝劑100 ppm）。  

表 4 高速剪切對改性原油性質(zhì)的影響

 

由表 4可見(jiàn)，加劑百克原油經(jīng)高速剪切后，15℃的黏度相對于未經(jīng)高速剪切的加劑原油的黏度變化不大，而凝點(diǎn)上升了一點(diǎn)。這是因為在析蠟點(diǎn)以上的溫度時(shí)，降凝劑的改性效果受高速剪切的影響較小，在50℃由于原油蠟晶析出較少，高速剪切對蠟晶結構的影響較小。

（3）不同加劑量對原油物性的影響。在加熱至50℃的油樣1中加入不同加劑量的降凝劑JX-AN1，測量加劑原油的凝點(diǎn)和15℃的黏度，結果見(jiàn)表 5。

表 5 加劑量對原油性質(zhì)的影響

加劑原油的凝點(diǎn)和黏度隨著(zhù)降凝劑濃度的增加而降低，加劑量為100 ppm時(shí)，原油的凝點(diǎn)為﹣4℃，加劑量為50 ppm時(shí)，介質(zhì)的凝點(diǎn)為6℃，黏度均相對較小。為了節約成本提升效益，要求百克線(xiàn)原油凝點(diǎn)降低5～10℃，所以降凝劑JX-AN1的最佳加劑濃度選取50ppm。

（4）最佳熱處理溫度。向油樣2（凝固點(diǎn)9℃）中加入50 ppm/100 ppm的降凝劑JX-AN1，測量在不同熱處理溫度下加劑原油的凝點(diǎn)和15℃的黏度，結果見(jiàn)表 6、表 7。

表 6 熱處理溫度對原油性質(zhì)的影響（加劑量100 ppm）

表 7 熱處理溫度對原油性質(zhì)的影響（加劑量50 ppm）

加劑量在50 ppm/100 ppm時(shí)，降凝劑對介質(zhì)的改性效果受加熱處理溫度的影響：加熱溫度升高，改性原油凝點(diǎn)下降。當加熱溫度為55℃時(shí)，改性原油的黏度有增大的趨勢，凝點(diǎn)有升高的趨勢。因此，最佳熱處理溫度為50℃。

原油降凝劑的降凝機理有不同的說(shuō)法，在降凝過(guò)程中哪一種降凝機理占主導地位還有待研究。項目組調研了大量的原油降凝劑，并且對市售原油降凝劑的降凝效果進(jìn)行了評價(jià)。完成了百-克線(xiàn)原油的降凝劑的篩選實(shí)驗。對百克線(xiàn)原油比較有效果的原油降凝劑是JX-AN1，由表 6、表 7可知百克線(xiàn)原油在加劑量為100 ppm，熱處理溫度為25℃時(shí)，降凝幅度可達到7℃；在加劑量為50 ppm時(shí)，熱處理溫度為30℃時(shí)，降凝幅度可達到3℃。

4  加劑工藝計算

假設加劑后凝固點(diǎn)可降至2℃～6℃，以進(jìn)站溫度高于凝固點(diǎn)3℃，分別模擬加劑后百克線(xiàn)間歇輸送的最小輸量。

加劑后百克線(xiàn)間歇輸送的最小輸量，見(jiàn)表 8。加劑后，油品凝固點(diǎn)每降低2℃，最小輸量可降低200 t/d。

表 8 百克線(xiàn)加降凝劑最小輸量模擬結果表

5  結論

（1）百克線(xiàn)冬季最小輸量為1800 t/d，百克站出站溫度至少需達到30℃才能滿(mǎn)足安全輸送需求。

（2）對百克線(xiàn)原油降凝效果較好的原油降凝劑是JX-AN1，在加劑量為100 ppm，熱處理溫度為25℃時(shí)，降凝幅度可達到7℃；在加劑量為50 ppm時(shí)，熱處理溫度為30℃時(shí)，降凝幅度可達到3℃。

（3）加劑后油品凝固點(diǎn)每降低2℃，最小輸量可降低200 t/d。即選擇JX-AN1降凝劑，加劑量在50 ppm時(shí)，百克線(xiàn)最小輸量為1500 t/d；加劑量在100 ppm時(shí)，百克線(xiàn)最小輸量為1100 t/d。

 

參考文獻：

[1]馮其玲，李玉鳳，李兆慈，等.中原油田老區管道低輸量輸送方案優(yōu)化的研究[J].北京石油化工學(xué)院學(xué)報.2021，29(03)：32-35.

[2]李玉春.大慶油田含蠟原油管道低輸量運行安全保障方案研究[J].油氣田地面工程.2018，37(09)：41-46.

[3]張萌.油田長(cháng)輸管線(xiàn)的最小安全輸量計算及優(yōu)化方向[J].廣東化工.2018，45(03)：96-97.

[4]李媛媛，曾海偉，張添龍，等.百重七稠油輸送模式分析[J].油氣田地面工程.2017，36(07)：43-46

作者簡(jiǎn)介：官學(xué)源，工程師，碩士，2013年畢業(yè)于遼寧石油化工大學(xué)。聯(lián)系方式：024-22983822，guanxueyuan00@126.com。