官学源 叶明 徐莎 仇阳 于楠
中国石油天然气管道工程有限公司沈阳分公司 

 

摘要：受油田减产影响，部分输油管道会接近甚至低于允许最小输量，因而存在凝管的风险。以百-克线为例，通过开展研究分析，采用改性的方法改善油品低温流动性，添加降凝剂降低混油凝固点，使该线的最小输量得以减低，保证了管道安全运行。

关键词：低输量；降凝剂；凝固点；温度

 

管道输量低于设计允许最低输量的管道称之为“低输量”管道。由于油田产量递减，原油外输量减少，不但实际输量低于设计输量，而且往往会接近甚至低于允许最小输量。由于管道热力学条件不能满足，输送过程存在较大的凝管风险。在加热输送条件下，管道低输运行既不经济，又不安全。有的低输管道为了安全运行，不得不进行正反输交替输送，能耗惊人。

在确保安全运行的前提下，尽量做到节能降耗，国内学者分别从原油改性输送、间歇输送、以及原油改性处理间歇输送等三种输气工艺开展相关研究[1-4]。原油改性输送即改善原油低温流变性若干方法的统称，主要采取原油热处理和添加降凝剂处理工艺进行原油的输送；间歇输送即当输量低于管道允许的最小输量时，在一定输量范围内可以采用间歇输送的方式；原油改性处理间歇输送即综合原油改性输送与间歇输送两种输送方式，通过改变原油流变性降低油品黏度与凝固点，延长管道停输时间，为管道的间歇输送提供安全保障。

百克线主要输送乌尔禾和百口泉井区的稀油，在27 km处汇入老91#稀油。随着百口泉井区、乌尔禾井区产量的降低，百克线将面临低输量运行。为避免因低输量而造成凝管事故，需研究确定百克线的最低输量及冬季的出站最低温度。   

1  百克线管道参数

百克线起点为百联站，终点为701油库，全线长45.8 km，采用D377×7钢管，设计输油能力325×104 t/a，设计压力3.5 MPa，设计最小输量1700 t/d。

91#稀油处理站与百克线搭接点之间管道采用D114×4无缝钢管全长0.7 km。油品物性如表 1所示。

表 1 原油物性参数表

2  最小输量模拟

2.1  模型建立

利用SPS建立百联站至701油库的管网模型，在27 km处，接入老91#站来油。管网模型见图 1。

图 1 百克线管网模型校核图

2.2  计算结果

由于老91#站来油温度较高且凝固点较低，百克线在接入点后端可以保证管道安全输送，因此模拟百克线目前最小起输量，要求接入点处油温高于百克混油凝固点3℃～5℃即可。老91#线输量按400 t/d，油温按50℃模拟，地温均取1℃，以接入点处百克混油11℃，出百联站温度30℃，反算百克线在此条件下最小输量。  

最小输量模拟结果表明：在目前条件下百克线连续输送的最小输量为75 t/h，即1800 t/d。间歇输送的最小输量为1600 t/d（停12 h、输12 h）。

3  降凝剂选型

3.1  降凝剂初选

降凝剂初选实验使用的降凝剂有：降凝剂BASOFLUXPI40、北京兴有化工的降凝剂T1804、西安全盛精细化工的降凝剂JX-AN1，安丘增塑剂厂的降凝剂AN-12、AN-14、AN-15。

3.2  降凝剂筛选

在加热至50℃的油样中加入100 mg/kg不同类型的降凝剂，测量加剂原油的凝点和15℃的黏度，结果见表 2。

表 2 降凝剂初筛实验结果

在相同的加剂条件下，6种降凝剂中，对百克原油降凝效果不明显的是BASOFLUXPI40、T1804、AN-12和AN-14，其他两种降凝剂都能有效降低百克原油的凝点和黏度，对比数据后，最佳的降凝剂为JX-AN1。

3.3  稳定性实验

（1）静态稳定性实验。按照实验步骤，加剂原油在终冷温度下密闭静置不同时间，测量其凝点和15℃的黏度，结果见表 3（油样1，加热50℃，测温15℃，JX-AN1降凝剂100ppm）。

由表 3可看出，静置时间对加剂原油低温流变性的影响不大，说明改性原油的静置稳定性较好，JX-AN1降凝剂对百克原油的改性效果较好。

表 3 静置时间对改性原油性质的影响

（2）高速剪切对降凝剂改性效果的影响。按照实验步骤，测量其剪切前后的凝点和15℃的黏度，结果见表 4（油样1，加热50℃，测温15℃，JX-AN1降凝剂100 ppm）。  

表 4 高速剪切对改性原油性质的影响

 

由表 4可见，加剂百克原油经高速剪切后，15℃的黏度相对于未经高速剪切的加剂原油的黏度变化不大，而凝点上升了一点。这是因为在析蜡点以上的温度时，降凝剂的改性效果受高速剪切的影响较小，在50℃由于原油蜡晶析出较少，高速剪切对蜡晶结构的影响较小。

（3）不同加剂量对原油物性的影响。在加热至50℃的油样1中加入不同加剂量的降凝剂JX-AN1，测量加剂原油的凝点和15℃的黏度，结果见表 5。

表 5 加剂量对原油性质的影响

加剂原油的凝点和黏度随着降凝剂浓度的增加而降低，加剂量为100 ppm时，原油的凝点为﹣4℃，加剂量为50 ppm时，介质的凝点为6℃，黏度均相对较小。为了节约成本提升效益，要求百克线原油凝点降低5～10℃，所以降凝剂JX-AN1的最佳加剂浓度选取50ppm。

（4）最佳热处理温度。向油样2（凝固点9℃）中加入50 ppm/100 ppm的降凝剂JX-AN1，测量在不同热处理温度下加剂原油的凝点和15℃的黏度，结果见表 6、表 7。

表 6 热处理温度对原油性质的影响（加剂量100 ppm）

表 7 热处理温度对原油性质的影响（加剂量50 ppm）

加剂量在50 ppm/100 ppm时，降凝剂对介质的改性效果受加热处理温度的影响：加热温度升高，改性原油凝点下降。当加热温度为55℃时，改性原油的黏度有增大的趋势，凝点有升高的趋势。因此，最佳热处理温度为50℃。

原油降凝剂的降凝机理有不同的说法，在降凝过程中哪一种降凝机理占主导地位还有待研究。项目组调研了大量的原油降凝剂，并且对市售原油降凝剂的降凝效果进行了评价。完成了百-克线原油的降凝剂的筛选实验。对百克线原油比较有效果的原油降凝剂是JX-AN1，由表 6、表 7可知百克线原油在加剂量为100 ppm，热处理温度为25℃时，降凝幅度可达到7℃；在加剂量为50 ppm时，热处理温度为30℃时，降凝幅度可达到3℃。

4  加剂工艺计算

假设加剂后凝固点可降至2℃～6℃，以进站温度高于凝固点3℃，分别模拟加剂后百克线间歇输送的最小输量。

加剂后百克线间歇输送的最小输量，见表 8。加剂后，油品凝固点每降低2℃，最小输量可降低200 t/d。

表 8 百克线加降凝剂最小输量模拟结果表

5  结论

（1）百克线冬季最小输量为1800 t/d，百克站出站温度至少需达到30℃才能满足安全输送需求。

（2）对百克线原油降凝效果较好的原油降凝剂是JX-AN1，在加剂量为100 ppm，热处理温度为25℃时，降凝幅度可达到7℃；在加剂量为50 ppm时，热处理温度为30℃时，降凝幅度可达到3℃。

（3）加剂后油品凝固点每降低2℃，最小输量可降低200 t/d。即选择JX-AN1降凝剂，加剂量在50 ppm时，百克线最小输量为1500 t/d；加剂量在100 ppm时，百克线最小输量为1100 t/d。

 

参考文献：

[1]冯其玲，李玉凤，李兆慈，等.中原油田老区管道低输量输送方案优化的研究[J].北京石油化工学院学报.2021，29(03)：32-35.

[2]李玉春.大庆油田含蜡原油管道低输量运行安全保障方案研究[J].油气田地面工程.2018，37(09)：41-46.

[3]张萌.油田长输管线的最小安全输量计算及优化方向[J].广东化工.2018，45(03)：96-97.

[4]李媛媛，曾海伟，张添龙，等.百重七稠油输送模式分析[J].油气田地面工程.2017，36(07)：43-46

作者简介：官学源，工程师，硕士，2013年毕业于辽宁石油化工大学。联系方式：024-22983822，guanxueyuan00@126.com。