稠油降黏集输方法综述_段林林

2009年　第5期管道技术与设备P i p e l i n e T e c h n i q u e a n d E q u i p m e n t 2009　N o .5　收稿日期:2008-12-05 收修改稿日期:2009-07-07稠油降黏集输方法综述段林林1,敬加强1,周艳杰2,王金柱1(1.西南石油大学,四川成都　610500;2.西安长庆科技工程有限责任公司,陕西西安　710018) 摘要:综述了几种常用降黏集输方法(包括加热降黏、乳化降黏、低黏液环输送和掺稀输送等)的降黏原理及优缺点,并介绍了各方法的发展情况及应用现状。

针对稀释降黏法,利用液化石油气(L P G )替代部分重稀释剂的稠油降黏方法更经济有效。

通过对几种降黏输送方法的综合比较,认为采用化学降黏方法在稠油降黏中具有一定的优势,最后指出研制多元复配型高效降黏剂,研制高效(既降凝又降黏)的降凝降黏剂及利用各种方法的复合技术进行降黏将是稠油降黏技术的主要发展方向。

关键词:稠油;降黏方法;液化石油气;稀释剂;改质中图分类号:T E 832 文献标识码:A 文章编号:1004-9614(2009)05-0015-04R e v i e wo n V i s c o s i t y R e d u c i n g Me t h o d s f o rG a t h e r i n g a n d T r a n s p o r t a t i o n o f H e a v y O i lD U A NL i n -l i n 1,J I N GJ i a -q i a n g 1,Z H O UY a n -j i e 2,W A N GJ i n -z h u1(1.S o u t h w e s t P e t r o l e u m U n i v e r s i t y ,C h e n g d u 610500,C h i n a ;2.X i a nC h a n g q i n gE n g i n e e r i n gT e c h n o l o g y C o .,L t d .,X i 'a n 710018,C h i n a )A b s t r a c t :T h i s p a p e r s u m s u ps e v e r a l m e t h o d s f o r av i s c o s i t yr e d u c t i o no f c r u d eo i l si nt h e g a t h e r i n ga n dt r a n s p o r t a t i o n p r o c e s s ,i n c l u d eh e a t i n g ,e m u l s i o nv i s c o s i t yr e d u c i n g ,l o wm u c u s t r a n s p o r t r i n g a n dm i x i n g h e a v yo i l w i t hl i g h t o i l ,a n dc o m -p a r e s b o t ht h e a d v a n t a g e s a n d d i s a d v a n t a g e s .I t a l s o i n t r o d u c e s t h e d e v e l o p m e n t a n d a p p l i c a t i o n o f t h o s e m e t h o d s .I t i s m o r e e c o -n o m i c a l a n d m o r e e f f e c t i v e t o m a k e u s e o f l i q u e f i e dp e t r o l e u mg a s (L P G )t o r e p l a c e s o m e h e a v y d i l u e n t s .T h r o u g h t h e a b o v e a -n a l y s i s ,a c o n c l u s i o ni s d r a w nt h a t t h e c h e m i c a l v i s c o s i t y r e d u c t i o n o c c u p i e s a d o m i n a n t p o s i t i o n a n d t a k e s p r e c e d e n c e o v e r o t h -e r s .I t w i l l b e t h e m a j o r t e c h n i c a l t r e n dt od e v e l o pt h e m u l t i p l e h i g h -p e r f o r m a n c em i x e d -v i s c o s i t yr e d u c e r a n dp o u r -v i s c o s i t ya -g e n t s ,w h i c h c a nl o w e r b o t ht h e v i s c o s i t y a n dt h e p o u r p o i n t ,a n du s e v a r i o u s m e t h o d s o f c o m p o s i t e t e c h n o l o g y .K e yw o r d s :h e a v y o i l ;v i s c o s i t y r e d u c i n g m e t h o d ;L P G ;d i l u e n t s ;u p g r a d i n g0　引言随着世界原油需求量的增加,常规原油的开采已不能满足生产发展的需要,生产和需求之间的缺口需要不断增加稠油的开采量来填补,而稠油的低A P I °、高黏、高胶质和沥青质制约了管道输送。

因此,必须解决稠油的管输问题,解决此问题的关键是设法降低稠油的黏度。

而其高黏度在于稠油中沥青质和胶质所形成的大分子结构,影响稠油黏度的主要内在因素是金属杂原子及其赖以存在的沥青胶质,所以设法降低稠油中金属杂原子或沥青胶质的浓度或者变沥青胶质等大分子为小分子,是稠油降黏的根本途径[1-2]。

目前,国内外在稠油集输中常用的降黏方法有:加热法、乳化降黏法、掺水或活性水法、掺稀油法及稠油改质降黏法。

1　稠油降黏输送方法1.1　加热降黏输送加热降黏输送利用加热的方式提高原油的流动温度,降低原油黏度,从而改善原油的流动性,减少管路的摩阻损失。

经研究表明,稠油的加热降黏效果比一般原油的降黏效果更显著。

常用的加热方法有蒸汽加热法和电伴热法。

蒸汽加热是最早使用的加热方式,而电伴热法是近些年才发展起来的,并且得到了越来越广泛的应用。

电伴热是用电能补充被伴热物质在输送过程中的热量损失,使流动介质的温度维持在一定范围之内。

与热载体法相比,电伴热技术的优点主要表现在以下几个方面[3-6]:不需要装备热载体往返用的伴管;可以在较大范围内调节温度;可以间歇加热,沿管线可以有不同的加温强度;热效率高;适应性强、惯性小、容易实现自动化运行;结构紧凑,金属材料用量少;装配简单。

　16　P i p e l i n e T e c h n i q u e a n d E q u i p m e n t S e p.2009　加热方法的缺点是:能耗高,占输量1%以上的原油被损耗和烧掉,经济损失大;当管线温度降至环境温度时,经常会发生凝管事故,因此在管线的启动和停输工况下,要考虑用一种替代油来置换管路中的稠油[7-8]。

目前,加热方法仍是国内外原油输送的主要方法,对于从井口出来的温度高达130℃左右的采出液,可以考虑进行热输。

1.2　乳化降黏输送稠油乳化降黏技术在委内瑞拉等国已较成熟,在奥里诺科重质原油中加入一定体积的水制备成奥里乳化油,可以稳定储存1年以上。

美国加利福尼亚州的K e r n地区,由格蒂石油公司(后并入德士古公司)经营的一条直径200m m、长21k m的管线,大约在20世纪40年代初就开始采用油水比为50∶50的乳状液输送[9],是较早运行油水乳状液输送管线的地区之一。

稠油乳化降黏输送的机理存在两种说法[10]:一是原油分散在含有表面活性剂的水溶液中,形成水包油(O/W)型乳状液,由于水包油型乳状液是水为外相,油为内相,水与管壁的摩擦阻力要比原油与管壁的摩擦阻力小得多,因此在降低稠油表观黏度的同时,也大大降低了管线的摩阻损失;另一种说法是表面活性剂吸附在管壁上形成亲水膜,从而降低管壁的摩阻。

在一定条件下有一种机理占主导地位。

原油乳化输送技术的关键是乳化降黏剂,乳化降黏剂的主要成分是表面活性剂。

目前,稠油乳化剂一般是由表面活性剂复配而成,开采后期一般是高含水期,因此开采出的一般是高含水稠油,这种稠油形成的一般是油包水(W/O)型乳状液,一般选择直接向其中加剂,使其转相成水包油型(O/W),对辅剂的选择主要倾向于起破乳作用的剂[11-12]。

将水包油(O/W)乳状液这项技术应用到稠油输送时,需考虑以下几方面的问题[13]:选择一种稳定效果最佳的乳化剂,以便形成一种比较稳定的乳状液;乳状液具有较好的流动性和稳定性;乳状液易于破乳。

选择合适的乳化剂的标准是:生成的乳状液既要有足够的稳定性以便于管输,同时在适当条件下又要具有一定的不稳定性,便于进行破乳脱水。

经过实验筛选,非离子型表面活性剂效果最好,它们所生成的乳状液平均油滴直径较小,稳定性好。

经研究表明:乳化降黏效果显著,降黏率达90%以上。

虽然该方法已较成熟,在稠油集输中应用也很广泛,但是在原油乳化液制备、表面活性剂选择、乳化液流变性、管道设计和乳化液脱水等方面还存在很多问题,有待于进一步研究解决。

1.3　低黏液环输送低黏液环输送,是指向稠油中掺入一定量的低黏度不相溶液体(一般为水),在输送过程中将油流的速度控制在一定范围之内(0.84～1.3m/s),可形成环状流,既水或稀的高聚物水溶液形成贴壁水环,使原油在管道中间形成油芯。

由于管壁附近的高剪切区被低黏相占据,所以流动摩阻比单独输送原油时降低很多,甚至可以实现低于凝固点的原油输送,此外,由于输送时原油不与管壁接触,还可以防止结蜡[14]。

该法具有以下优点[15]:只要管线温度高于0℃就可以正常输油,因此可以实现稠油常温输送;掺水率低、原油不乳化、油水易分离,分离后的水可以循环使用;不需要加热和保温,减阻效果明显,管线建设费用和运营费用低。