锦州原油降凝剂的研究
Outline:
张国欣
,
郭海军
,
郭晓男
,
王永军
,
林文兴
中国海洋石油能源发展股份有限公司采油技术服务分公司
收稿日期：2011-04-14；修回日期：2011-05-16
作者简介：
张国欣:男，1984年生，工程师。现在中国海洋石油能源发展股份有限公司采油技术服务公司油田化学分公司技术研发中心工作，主要从事集输药剂合成研究。地址：(300452)天津市塘沽区渤海石油路688号，E-mail：
cashcool@sina.com.
摘要：锦州原油为高蜡质原油，本研究针对该原油的特性，优选合成了多种羧酸酯共聚物型降凝剂LF-04，并对试验结果和影响加剂效果的因素进行了分析。锦州原油最佳热处理温度在50 ℃以上，最优加剂浓度为400 mg/L，其原油凝点值由原来的21 ℃降至9 ℃，反常点降至40 ℃，比空白原油反常点降低了5 ℃。在原油温度25 ℃，剪速为16 s-1下加入400 mg/L的降凝剂LF-04, 原油表观粘度由原来1 150 mPa·s降至339 mPa·s，降粘率为70.5%。
关键词：降凝剂 凝点 羧酸酯共聚物型降凝剂 锦州原油
Research of Pour Point Depressant for Jinzhou (JZ) Crude Oil
Outline:
Zhang Guoxin
,
Guo Haijun
,
Guo Xiaonan
, et al
CNOOC Energy Development Company Limited, Oil Technical Services Branch, Tianjin 300452, China
Abstract: In response to the high wax content in the JZ crude oil, a variety of carboxylic acid ester copolymer type pour point depressants (PPDs) were synthesized and the depressant of LF-04 was chosen as the best one. Subsequently, factors affecting its effect on the depression were analyzed. It was found that the optimum heat processing temperature for the JZ crude oil with the additive of LF-04 is above 50℃, and the optimal PPD concentration is 400mg/l. In addition, the pour point of the crude oil was reduced from original 21℃ to 9 ℃ with the presence of 400 mg/L inhibitor, and correspondingly, the abnormal point was reduced from 45℃ to 40℃. Apart from the above, at the temperature of 25℃ and shear rate of 16 s-1, the apparent viscosity of the crude oil with the addition of LF-04 at the concentration of 400 mg/L was decreased by 70.5%. Consequently, based on the the good static stability, depressant of LF-04 has good prospects of popularization and application in oil fields.
Key words:
pour point depressant pour point carboxylic acid ester copolymer type depressant Jinzhou crude oil
我国原油大部分属于高含蜡原油，蜡含量高达15%~37%，个别原油蜡含量高达40%以上。随着油温的降低，高含蜡原油接触到临界油点，表面即产生蜡沉积附着在管壁上使采油输油能力大大下降，严重时会造成堵塞，成为石油开采必须解决的首要问题[1]。目前，国内外多采用加入化学降凝剂的方法解决这一难题, 化学降凝剂是原油流动改性剂的一个重要组成部分, 又称为低温流动改进剂PPD(Pour Point Depressant)。它们是一类能够降低石油及油品凝固点(SP), 改善其低温流动性的物质。加入少量降凝剂即能改变石蜡原有结晶状态, 使其不易形成网络结构, 从而降低原油凝固点, 改进原油流动性, 达到防蜡目的。
锦州油气田原油类型复杂，黑油所占比例较大，使其综合原油中蜡质量分数为27.05%，胶质质量分数为8.73%，沥青质质量分数为6.65%，属于难处理类型原油，同时原油黏度较大、凝固点高、低温流动性差，一般的化学降凝剂在该油田的应用达不到预想的降凝效果，给油田的开采带来了很大的困难。因此，为改善锦州原油的流动性，合成了适用于该油品特性的降凝剂，为该油田的高效开发提供了技术支持。
1 原油物性特征
锦州原油具有高凝、高粘的特点，其凝固点为21 ℃，析蜡点在31 ℃。原油气相色谱分析表明，锦州原油中的蜡碳数主要集中在20~25之间，该原油对降凝剂的感受性不好[2]，对降凝剂的要求较高。
2 试验部分
2.1 试验仪器及样品
2.1.1 试验仪器
BF-13A凝点测定仪、TW-12恒温水浴、DV-II+pro粘度仪、AL204电子天平、100μL微量进样器等。
2.1.2 试验样品
试验药剂：多种羧酸酯共聚物型降凝剂LF-04，实验室合成药剂；试验油样：锦州油气田管输入口综合原油。
2.2 试验方法
依据SY/T 5767-2002《管输原油降凝剂》要求，用100 mL玻璃瓶称取一定质量原油，加热到现场温度55 ℃，震荡200次左右，恒温5 min，以0.5 ℃/min~1 ℃/min的降温速率进行降温，记下原油完全不能流动时的温度。
3 试验结果与讨论
3.1 降凝剂的筛选
根据降凝剂的筛选结果(见表 1)，不加剂的原油停止流动的温度为21 ℃。在加剂浓度均为400 mg/L下都有一定程度的下降，其中降凝剂LF-04停止流动时的温度为9 ℃。
表 1
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表 1 降凝剂的筛选
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3.2 动态凝点测试
将锦州原油分别装入2支4口烧瓶，55 ℃恒温，加入400 mg/L降凝剂LF-04，搅拌(转速60 r/min左右)0.5 h开始降温，在降温过程中搅拌器转速在60 r/min~200 r/min的范围内不断调整，记下搅拌器不能转动时水浴温度与原油温度，与空白油样进行对比(用同一台搅拌器)。动态模拟实验结果(见表 2)表明，降凝剂LF-04对锦州原油改性效果良好，并具有较强的针对性和适应性。
表 2
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表 2 动态模拟实验
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3.3 降凝剂浓度的选择
3.3.1 浓度对原油凝点的影响
按2.2方法测定加剂原油凝点，进行不同质量浓度下LF-04降凝效果的对比，选出最佳浓度值(见图 1)。
由图 1可知，随着药剂质量浓度的增加，原油的改性效果变好，当降凝剂LF-04的加药浓度高于400 mg/L时，原油降凝幅度逐渐减小。这是因为在一定处理条件下，蜡晶的可改性是有限的。当原油中的降凝剂达到某一定量时，降凝剂的改性作用接近极限。小于该量时，降凝剂分子难以满足与蜡共晶、吸附的要求，原油流变性还有改进的余地。大于该量时，过量的降凝剂分子不能再参与共晶、吸附作用，此时，原油流变性变化将非常平缓。
3.3.2 浓度对原油粘度的影响
对比原油在不同质量浓度下加剂与不加剂的粘温曲线[3]，剪速为16s-1，选出最佳浓度值(见图 2)。
由图 2可知，空白原油的反常点为45 ℃，在高于反常点的温度下，原油的粘度降低，55 ℃的粘度仅为105 mPa·s。当温度低于反常点后，表观粘度急剧升高，表明温度进入原油的析蜡高峰区。添加降凝剂后，原油的反常点降至40 ℃，比空白原油的反常点降低了5 ℃。在25 ℃时添加400 mg/L降凝剂的降粘率为70.5%，添加500 mg/L降凝剂的降粘率为71.2%。因此，综合图 1、图 2考虑，确定合理加药量浓度为400 mg/L。
3.4 温度对加剂效果的影响
3.4.1 处理温度对原油凝点的影响
将加剂原油加热至不同的处理温度, 测定加剂和不加剂原油的凝点。通过测定，确定加剂原油的最优热处理温度在50 ℃以上可以取得良好的改性效果（见表 3)
表 3
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表 3 不同处理温度对原油降凝效果影响
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3.4.2 重复加热对原油凝点的影响
在55 ℃、降凝剂LF-04加药浓度为400 mg/L的条件下, 将加剂原油重复加热到不同温度, 按照凝点测定法分别测定其凝点(见表 4)。实验表明，加剂原油在40 ℃以上重复加热, 对原油凝点基本无影响，药剂降凝状态良好。
表 4
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表 4 不同重复加热温度对加剂原油凝点的影响
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3.5 加剂原油静态稳定性的评定
管输原油在运行时需经历长时间的管流慢速剪切和多次重复加热，不可避免地存在意外停输、抢修等情况，所以加剂油的静态稳定性也是一个很重要的技术参数。室内在加剂量为400 mg/L、恒温45 ℃的条件下，对两个油样(空白样和加剂原油样)静置48 h的室内静态稳定性进行了考察。测试结果(见表 5)。
表 5
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表 5 静态稳定性试验数据
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由表 5可知，两个油样在静置48 h后的凝点和粘度基本一致，说明原油降凝剂LF-04对于现场原油具有很好的静态稳定性，对于管道的停输再启动和抢修等情况具有很好的安全性。
4 结论
(1) 室内评定表明，降凝剂LF-04对高蜡质的锦州原油有较好的降凝效果，最优加剂浓度为400 mg/L，最优热处理温度在50 ℃以上。
(2) 加剂原油的凝点降至9 ℃，反常点为40 ℃，与空白原油相比, 加剂原油的凝点、反常点和低温表观粘度均有较大幅度的降低。
(3) 通过静态稳定性试验说明降凝剂LF-04对原油具有很好的静态稳定性，对于管道的停输再启动和抢修等情况具有很好的安全性。
2011, Vol. 40