中國(guó)石油青海油田管道輸油處

高原原油集輸管道結(jié)蠟規(guī)律及防護(hù)技術(shù)

于宏慶 馬云中國(guó)石油青海油田管道輸油處

在分析集輸管道結(jié)蠟機(jī)理和影響因素的基礎(chǔ)上，考慮土壤環(huán)境溫度、輸送原油流量等情況，對(duì)集油溫度、原油含水率對(duì)集輸管道結(jié)蠟規(guī)律的影響進(jìn)行實(shí)驗(yàn)分析。實(shí)驗(yàn)表明：原油含水率越高集輸管道結(jié)蠟速率越慢，集油溫度在30℃左右時(shí)管道結(jié)蠟速率最高，然后隨集油溫度升高而下降。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，提出控制管道外壁溫度、改變工藝提高集油溫度、防蠟劑進(jìn)行化學(xué)防蠟處理3個(gè)方面的原油集輸管道防蠟技術(shù)措施。

高原油田；集輸管道；結(jié)蠟；防護(hù)技術(shù)

1 結(jié)蠟機(jī)理基本理論

高原油田集輸管道內(nèi)壁出現(xiàn)結(jié)蠟主要是緩慢形成而逐漸沉積具有一定厚度的石蠟、凝析油、石砂、膠質(zhì)和其他雜質(zhì)的混合物。結(jié)蠟機(jī)理：當(dāng)集輸管道內(nèi)壁處溫度低于輸送原油析蠟點(diǎn)，并且比油流溫度低時(shí)，靠近管道內(nèi)壁的原油中含有的蠟分子就容易隨著管道內(nèi)壁的結(jié)晶中心進(jìn)行結(jié)晶而析出，同時(shí)影響到該處原油中含有的蠟分子濃度比油流中的濃度低，形成油流中的蠟分子根據(jù)濃度關(guān)系在集輸管道內(nèi)壁遷移，并進(jìn)行沉積形成結(jié)蠟[1-3]。

在分析集輸管道結(jié)蠟機(jī)理和影響因素的基礎(chǔ)上，考慮土壤環(huán)境溫度、輸送原油流量等情況，對(duì)集油溫度、原油含水率對(duì)集輸管道結(jié)蠟規(guī)律的影響進(jìn)行實(shí)驗(yàn)分析。

2 集輸管道結(jié)蠟規(guī)律

2.1 實(shí)驗(yàn)過(guò)程

（1）調(diào)勻一定含水率的原油介質(zhì)，取樣進(jìn)行測(cè)試得出低溫流變特性后，模擬原油流速、管道穩(wěn)定度、集輸原油溫度等環(huán)境，使試驗(yàn)管溫維持在原油析蠟結(jié)晶點(diǎn)溫度之上，然后分別控制原油含水率、油溫等參數(shù)，記錄相應(yīng)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

（2）用流變性實(shí)驗(yàn)監(jiān)測(cè)不同輸送介質(zhì)的黏度數(shù)據(jù)與流油剪切應(yīng)力的變化關(guān)系，管道模擬實(shí)驗(yàn)分別監(jiān)測(cè)與記錄各種條件下對(duì)應(yīng)實(shí)驗(yàn)溫度、壓力、溫降及含水率的變化數(shù)據(jù)，由此得出相應(yīng)的結(jié)蠟速率。

（3）根據(jù)差壓法求解對(duì)應(yīng)工況條件下的結(jié)蠟沉積速率，按照最小二乘法原理擬合得出相應(yīng)所需參數(shù)，建立結(jié)蠟沉積模型。

2.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

2.2.1 集輸管道在不同含水率下的結(jié)蠟規(guī)律

（1）實(shí)驗(yàn)條件設(shè)置為土壤溫度10℃，管道原油流速45m3/d和15m3/d，集輸原油溫度30℃和40℃，分析此時(shí)不同含水率的管道結(jié)蠟速率。對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，按照結(jié)蠟速率模型進(jìn)行分析計(jì)算，得出結(jié)蠟速率變化規(guī)律：集輸管道原油流量較大時(shí)管道結(jié)蠟速率慢，流量大對(duì)結(jié)蠟晶體析出具有沖擊作用和影響，阻礙了結(jié)蠟的進(jìn)程；集油溫度30℃時(shí)的管道結(jié)蠟速率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于集油溫度40℃時(shí)的結(jié)蠟速率。集輸管道結(jié)蠟速率最高值發(fā)生在原油含水率為60%左右時(shí)，然后結(jié)蠟速率隨含水率的增加而逐步降低。

（2）實(shí)驗(yàn)條件設(shè)置為土壤溫度-10℃，管道原油流速45m3/d和15m3/d，集輸原油溫度30℃和40℃，分析此時(shí)不同含水率的管道結(jié)蠟速率。對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，按照結(jié)蠟速率模型進(jìn)行分析計(jì)算，得出結(jié)蠟速率變化規(guī)律：在環(huán)境溫度為-10℃時(shí)，集輸管道原油流量較大時(shí)管道結(jié)蠟速率慢；集油溫度30℃時(shí)的管道結(jié)蠟速率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于集油溫度40℃時(shí)的結(jié)蠟速率。但是與環(huán)境溫度為10℃時(shí)相比，管道結(jié)蠟速率整體大大加快，這說(shuō)明低溫下管道結(jié)蠟情況加劇。

2.2.2 集輸管道在不同集油溫度下的結(jié)蠟規(guī)律

（1）實(shí)驗(yàn)條件設(shè)置為土壤溫度10℃，管道原油流速45m3/d和15m3/d，含水率為60%和90%，分析此時(shí)不同集油溫度的管道結(jié)蠟速率。對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，按照結(jié)蠟速率模型進(jìn)行分析計(jì)算，得出結(jié)蠟速率變化規(guī)律：原油流速越低，管道結(jié)蠟速率越快；原油含水率越高，管道結(jié)蠟速率越低；集油溫度在30℃左右時(shí)管道結(jié)蠟速率達(dá)到最高，隨后出現(xiàn)較大幅度降低，原油溫度達(dá)到45℃左右時(shí)管道結(jié)蠟速率降低到一個(gè)很小的數(shù)值。

（2）實(shí)驗(yàn)條件設(shè)置為土壤溫度-10℃，管道原油流速45m3/d和15m3/d，含水率60%和90%，分析此時(shí)不同集油溫度的管道結(jié)蠟速率。對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，按照結(jié)蠟速率模型進(jìn)行分析計(jì)算，得出結(jié)蠟速率變化規(guī)律：土壤溫度為-10℃時(shí)集輸管道結(jié)蠟速率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于土壤溫度為10℃時(shí)的情況，說(shuō)明集輸管道外壁環(huán)境溫度越低，越容易形成結(jié)蠟，對(duì)于高原油田集輸管道而言，一般溫度較低形成結(jié)蠟現(xiàn)象比較嚴(yán)重。

對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析，可以了解高原油田原油集輸管道結(jié)蠟規(guī)律：一是外界土壤環(huán)境溫度低，管道結(jié)蠟現(xiàn)象嚴(yán)重，結(jié)蠟速率加快；二是管道原油流量越低，結(jié)蠟速率越快；三是原油含水率越高，管道結(jié)蠟速率越慢，含水在60%左右時(shí)管道結(jié)蠟速率最快；四是集油溫度在30℃左右時(shí)，管道結(jié)蠟速率達(dá)到最高，隨后隨集油溫度的升高而下降。

3 集輸管道防蠟技術(shù)

（1）采取措施控制管道外壁溫度。由實(shí)驗(yàn)分析可知，土壤環(huán)境溫度對(duì)集輸管道結(jié)蠟影響較大，溫度較低時(shí)容易出現(xiàn)結(jié)蠟。由于環(huán)境溫度無(wú)法改變，而對(duì)于高原油田來(lái)說(shuō)，環(huán)境溫度又是影響管道結(jié)蠟的主要因素，因此就需要對(duì)集輸管道管壁進(jìn)行保溫處理以阻止結(jié)蠟。對(duì)集輸管道外壁套上保溫棉等進(jìn)行保溫層處理，可以有效降低土壤環(huán)境溫度對(duì)輸送原油的影響；使用雙層集輸管材，管道外層起到隔絕作用，阻斷外界低溫對(duì)管道內(nèi)壁和原油的影響，降低析晶結(jié)蠟產(chǎn)生。

（2）改變工藝提高集油溫度。由實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析可以看出，在其他條件不變的情況下，集油溫度在30℃左右時(shí)管道結(jié)蠟速率高、結(jié)蠟程度嚴(yán)重，而當(dāng)集油溫度在40℃左右時(shí)，管道結(jié)蠟速率大幅度降低，特別是45℃時(shí)結(jié)蠟速度降至最低。因此，可以改變集輸輸送工藝流程，增加原油溫控設(shè)備和環(huán)節(jié)，在集輸原油輸送過(guò)程中將集輸原油溫度控制在45℃左右，不但可以延緩結(jié)蠟速率，還可以減小管道結(jié)蠟程度。

（3）配備防蠟劑進(jìn)行化學(xué)防蠟處理。通過(guò)化學(xué)防蠟劑配備和篩選研究可以選出科學(xué)有效的防蠟劑。將防蠟劑注入原油集輸工藝流程中，可以改善原有的低溫流變性，原有的析蠟點(diǎn)出現(xiàn)降低，說(shuō)明相應(yīng)地降低集輸溫度不會(huì)造成結(jié)蠟速率的升高?；瘜W(xué)防蠟劑也是當(dāng)前最主要的防蠟防護(hù)技術(shù)，其具有不用改變工藝流程、不用大幅增加設(shè)備設(shè)施和材料、降低結(jié)蠟防護(hù)成本的特點(diǎn)。

4 結(jié)論

（1）考慮土壤環(huán)境溫度、輸送原油流量等情況，對(duì)集油溫度、原油含水率對(duì)集輸管道的結(jié)蠟規(guī)律的影響進(jìn)行實(shí)驗(yàn)分析，得出結(jié)蠟規(guī)律：原油含水率越高集輸管道結(jié)蠟速率越慢，集油溫度在30℃左右時(shí)管道結(jié)蠟速率最高，然后隨溫度升高而下降。

（2）根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，提出控制管道外壁溫度、改變工藝提高集油溫度、防蠟劑進(jìn)行化學(xué)防蠟處理3個(gè)方面的原油集輸管道防蠟技術(shù)措施。

[1]朱敬華．集油溫度對(duì)原油集輸管道結(jié)蠟影響分析[J]．石油化工設(shè)備，2013，42（1）：5-9.

[2]朱敬華，王雙喜，徐海波，等．含水率對(duì)原油集輸管道結(jié)蠟影響分析[J]．廣州化工，2013，41（5）：77-79.

[3]賀鳳云，孫遠(yuǎn)征，周彥霞，等．電加熱集輸管道結(jié)蠟規(guī)律[J]．油氣田地面工程，2009，28（10）：34-35.

（欄目主持 焦曉梅）

10.3969/j.issn.1006-6896.2014.10.060