第十二章-原油降凝和减阻输送技术.

1233第十二章原油降凝和减阻输送技术原油的降凝输送原油的减阻输送原油减阻剂的评价方法第一节原油的降凝输送凝点指规定的试验条件下原油失去流动性的最高温度。定义原油失去流动性的两个原因一、是由于原油的粘度随温度的降低而升高，当粘度升高到一定程度时，原油即失去流动性；二、是由原油中的蜡引起，当温度降低至原油的析蜡温度时，蜡晶析出，随着温度进一步降低，蜡晶数量增多，并长大、聚结，直到形成遍及整个原油的结构网，原油即失去流动性。原油按凝点的分类(1)低凝原油指原油疑点低于0℃的原油。在这种原油中，蜡的质量分数小于2×10-2。(2)易凝原油指原油疑点低于0~30℃的原油。在这种原油中，蜡的质量分数在2×10-2~20×10-2范围。(3)高凝原油指原油疑点高于30℃的原油。在这种原油中，蜡的质量分数大于20×10-2。原油按凝点的分类我国原油的凝点与蜡含量的统计关系从上面的分类及我国原油的疑点与蜡含量的统计关系可以看到：原油的疑点越高，原油的蜡含量也越高。ÿÿ含蜡原油的粘温曲线特征点：A点为析蜡点，含蜡原油降温至该点所处的温度时，即有蜡晶析出；B点是反常点，从该点起继续降温，含蜡原油的粘度即随剪切速率变化，说明多蜡原油已由牛顿流体转变为非牛顿流体。一种多蜡原油不同剪切速率下的粘温关系ÿ原油的降凝方法原油的降凝输送是指用降凝法处理过的原油在长输管道中的输送。1.物理降凝法包括：2.化学降凝法3.物理－化学降凝法物理降凝法这是一种热处理方法。该法首先将原油加热至最佳的热处理温度，然后以一定的速率降温，达到降低原油凝点的目的。(1)热处理对原油粘温曲线的影响①析蜡点后，原油粘度降低；②原油具有牛顿流体特性的温度范围加宽，即反常点降低；③反常点后，原油粘度随剪切速率的变化减小。一种原油热处理前后的粘温关系(蜡)×1W(胶质+沥热处理前凝热处理温热处理后凝02青质)×102点/℃度/℃点/℃大庆油田中原油田江汉油田火烧山34.510.410.720.58.4321.224.220.932.532.026.020.57085807017.021.014.07.0油田由上表：热处理后原油的疑点有明显的下降(2)热处理对原油中各成分存在状况的影响①原油中的蜡晶全部溶解，蜡以分子状态分散在油中。②沥青质堆叠体的分散度由于氢键减弱和热运动加剧的影响而有一定提高，即沥青质堆叠体的尺寸减小，但数量增加。③在沥青质堆叠体表面的胶质吸附量由于热运动的加剧而减少，相应地原油油分中胶质的含量增加。ÿÿ原因分析原油升温后引起各成分存在状况的变化在冷却时不能立即得到复原。这意味着，原油降温至析蜡点时，蜡是在比升温前有更多沥青质堆叠体和曲分中有更高的胶质含量的条件下析出。由于沥青质堆叠体可通过充当晶核的机理起作用，胶质则通过与蜡共晶和吸附的机理起作用，因此处理后原油析出的蜡晶将更分散、更疏松，形成结构的能力减弱，因而热处理后原油的凝点降低。2、化学降凝法概念化学降凝法就是指在原油中加降凝剂的降凝法。在化学降凝剂中主要用两种类型的原油降凝剂：表面活性剂型原油降凝剂如石油磺酸盐和聚氧乙烯烷基胺，它们是通过在蜡晶表面吸附的机理，使蜡不易形成遍及整个体系的网络结构而起降凝作用。是聚合物型原油降凝剂，它们在主链和(或)支链上都有可与蜡分子共同结晶(共晶)的非极性部分，也有使蜡晶晶型产生扭曲的极性部分。、化学降凝法聚丙烯酸酯是一种典型的原油降凝剂。降凝剂中有许多结构与蜡分子相同，因而在析蜡时有可能与蜡分子共同结晶的非极性部分(烷基，箭头指处)，也有使蜡晶晶型产生扭曲的极性部分(—COO—)。溶于油中的聚丙烯酸酯ÿÿ３、化学—物理降凝法这是一种综合降凝法。该法要求在原油中加入降凝剂并对加剂原油进行热处理。为将热处理与综合处理进行对比，可测定下列三种情况下的粘温曲线：即未处理原油的粘温曲线、热处理原油的粘温曲线和综合处理原油的粘温曲线。图为一种多蜡原油在上述三种情况下的粘温曲线。在进行热处理时，该原油被加热至85℃后冷却；在进行综合处理时，该原油在60℃时加入100mg/L降凝剂(乙烯与乙酸乙烯酯共聚物)，再升温至85℃后冷却。可以看出：综合处理后的原油比热处理后的原油有更好的低温流动性，表现在析蜡点以后原油粘度更低和原油具有牛顿特点的温度范围更宽(即反常点出现的温度更低)。原油降凝剂(PourPointDepressant)什么是凝点指在规定的热力、剪切条件下，被测油样刚失去流动性的最高温度，它反映了蜡晶颗粒形成网状结构的难易程度。ÿ原油降凝剂的概念是一种油溶性高分子有机化合物或聚合物。在含蜡原油中添加适量的降凝剂，在一定条件下就能改变原油中蜡晶形态和结构，从而显著地降低含蜡原油的凝固点，改善含蜡原油的低温流动性能，因此，降凝剂又叫流动改进剂(FlowImprover)。、降凝剂的分类目前国内外各油田应用的原油流动改进剂，主要是具有下列结构的梳形聚合物。(CH2-CH2)n(CH2-CH)m(CH2-CH2)n(CH2-CH)mO(CH2-CH2)nO(乙烯-羧酸乙烯酯共聚物)(CH2-CH)m(CHCH)pCOCO(乙烯-丙烯酸酯共聚物)OR(乙烯-醋酸乙烯酯-顺酐共聚物)(CH2-CH)n(CH2-C)mCH3(CH2-C)n(CH2-CH)n(CH2-CH)m(丙烯酸酯-甲基丙烯酸酯共聚物)(CH2-CH)n(聚甲基丙烯酸酯)(CH2-CH2)n(CHCH)m(CH2-CH)n(CHRCOCH)m(α-烯-苯乙烯共聚物)(乙烯-马来酸酯共聚物)(聚酰基苯乙烯)(苯乙烯-马来酸酯共聚物)、降凝剂降凝效果的影响因素降凝剂分子由两部分组成，即长链烷基和极性基团，长链烷基结构单元可以在侧链上，也可以在主链上，或者是两者兼有。影响原油降凝效果的降凝剂方面的因素主要包括：长烷基链长度及碳数分布极性基团的含量及其极性大小支化度分子量大小降凝剂在油中的形态等(1)长链烷基长度及碳数分布的影响长链烷基结构单元可以作为原油中蜡结晶的晶核，或者与蜡分子共晶析出。一般而言，降凝剂长烷基主链或长烷基侧链的碳数要与原油中蜡的碳数分布最集中范围内的平均碳数相匹配，才能有较好的降凝效果。有文献报道，降凝剂分子结构及熔化(结晶)温度范围与原油中结晶烃类的分子结构及熔蜡(析蜡)温度范围相近时降凝效果好。(2)极性基团含量和极性大小的影响降凝剂分子中的极性基团，可以吸附在蜡晶表面建立起某种能障，改变蜡的结晶习性，阻止晶体微粒的相互接近，从而改善原油的低温流动性能。(2)极性基团含量和极性大小的影响降凝剂极性基团含量是影响降凝剂的结晶性能的因素。降凝剂中极性基团含量增加时，长链烷基的含量相对减少，因而降凝剂的结晶度降低。极性基团含量增加到很高时，由于空间排布的障碍，链的刚度增加，降凝剂结晶更加困难。如果降凝剂的结晶度低，则其与蜡分子共晶析出的能力降低。但如果降凝剂结晶能力太高，降凝剂的极性则会相对地降低，那么降凝剂对蜡晶的分散作用下降。因此，降凝剂中极性基团与长链烷基的含量要有一最佳比例，才能获得最佳的改性效果。(2)极性基团含量和极性大小的影响降凝剂中极性基团极性强或表面活性高，可以增加蜡晶粒子相互间及沥青质粒子间的相互排斥，因此，与降凝剂结合的蜡晶不易相互结合形成大的晶体，提高其分散性和抗沉积能力，在宏观上表现出对原油具有良好的降凝、降粘和抗剪切性能，从而改善原油的低温流动性；但活性太高，分子极性太强，会造成降凝剂在原油中的溶解度下降，即在原油中的溶解性变差，也就会影响降凝剂降凝降粘效果。(3)支化度影响1.支化度表示聚合物分子结构中的支链的多少2.支化程度可由用具有相同分子量的支化高分子同线型高分子的平均分子尺寸之比或特性粘数之比来评价支化程度的大小。支化分子较线型分子的链段排布得紧凑，因此支化程度越高则上述比值越小。(4)分子量的影响降凝剂分子量越大，其在油中的溶解性越差。一般来说，分子量范围在4000~10000时较好，分子量过低或过高降凝效果都不显著。降凝剂分子量分布较宽时，降凝效果最好，并有一个最佳的降凝剂分子量范围。