奈曼油田化学稀释降粘技术的研究与应用.PDF
赵永彬 滕云霄 王学鑫
[摘 要]针对采油某厂原油粘度高，凝固点高，外输油管线回压高；管线运行时间长，管壁变薄，在高压作用下，管线经常出现穿孔的问题，开展了外输油管线降低外输回压研究。
[关键词]原油输送；降粘；降压；电场
中图分类号：TE832 文献标识码：B 文章编号：1009-914X（2017）25-0350-01
通過引入高压电场降低原油粘度技术，在某联安装AOT原油处理装置，可以降低原油凝固点2.2℃。在目前外输压力、外输温度不变的条件下，可以提高输量3.6%。通过现场试验，提出AOT装置改进措施。
1 概述
某采油厂，某联合站外输油管线于1992年建成投产，管径为φ159×6，管线全长13.7km，最初任务是将某矿某A联地区净化油输送至某B联，随着外围零散区块的开发，目前还承担C联的输油任务，最大外输量1200m3/d，外输压力1.7Mpa。由于运行多年，管线腐蚀严重，管壁变薄，在压力作用下，管线经常发生穿孔泄露，从2004年11月29日发生首次穿孔以来，呈逐年上升趋势。2010年共计泄漏原油134.2m3，淹地1875m2，一是满足不了环保要求，二是土地赔偿费较高。因此，采用AOT降粘装置外输原油进行处理，研究降低原油粘度、降低起点外输压力，解决管线穿孔问题，延长管线的使用寿命的新技术。
2 AOT装置降粘原理
AOT（Aplied Oil Technology）技术是利用精确控制的电磁场对原油进行处理，以达到有效降低原油粘稠度的专利技术。基本原理：原油中含有大量的蜡和胶质，在高温状态下，蜡以蜡晶微粒形式存在，在温度降低时蜡析出，而胶质通常为链状结构，分子体积和分子量均较大。在流体中，这些微粒杂乱无张的分布将增加流体的阻力，影响到流体的流动性。将强电场作用于原油流动的方向（即管线的方向），因为原油中的悬浮质和基液有着不同的介电常数，悬浮质（石蜡，沥青或其它悬浮质）将会被极化，单极子的互相作用会使得他们聚集起来在场效应的方向上聚集。一旦悬浮质粒子沿着场效应的方向聚集了，对称性将被破坏，粘度变成了各向异性。
3 室内试验
3.1 A联原油物性分析
取A联合站2000m3净化油罐原油，化验有关组成和基本物性参数见表1：
3.2 AOT装置对原油流变性影响
粘度为液体分子内摩擦的量度，也是物体粘流性质的一项具体反映。粘度的定义为一对平行板，面积为A，相距dr，板间充以某液体。对上板施加一推力F，使其产生一速度变化du。由于液体的粘性将此力层层传递，各层液体也相应运动，形成一速度梯度du/dr，称剪切速率，以r′表示。F/A称为剪切应力，以τ表示。剪切速率与剪切应力间具有如下关系：（F/A）=η（du/dr），此比例系数η即被定义为液体的剪切粘度，通过系列试验，测定原油在不同条件下的粘度，判断试验处理效果。
3.3 流动性模拟试验
原油流过左右两根同样的管道，电场效应施加于右边管道上，随后右边流速明显快于左边，而同样盛接原油的玻杯中，右边杯里在同样时间内比左边获取更多原油，右杯盛接的是经过施加电场效应的原油样品，右边管道中原油流速明显增加，而测试显示电场效应之后的原油并无温度增高（无伴随的热效应）。测定质量流量（即流速），经电磁场处理后，质量流量由0.04182g/s，提高到0.3181g/s，流速是未加装置的7.61倍。试验过程中除正常录取外输管道起、末点温度、压力、流量、含水量外，还测试外输原油的粘度、凝固点等参数。
3.4 测试情况
10月28日，进行第一次测试。首端原油温度为65℃，末端原油温度为42℃，压力0.25Mpa，瞬时流量平均为40.11m3/h。10月28日早上8：00，AOT装置开启，施加电压最高为48，000V，所消耗电流为5mA。保持首端压力0.95Mpa不变，通过外输流量计监控原油流速的变化，试验稳定后平均瞬时流量为41.565m3/h，数据显示原油流速增加了3-4%。测试实验前后的原油凝固点，从35.1℃下降到32.9℃，50℃粘度从32.4mPa.s下降到31.2mPa.s。为了进一步验证AOT装置增加原油外输量的效果，29日早上9：00，即AOT装置运行了25小时之后关闭AOT装置，观测原油流速的下降程度。
4 室内试验和现场试验差异分析
4.1 A联合站至B联合站外输管线流态分析
A联合站至B联合站联外输油管线管径为φ159×6，管线全长13.7km，外输含水<0.3%，外输油经过三合一、电、净化油罐后，天然气含量较低，可以看成单相流，选择达西公式进行流态分析。
4.2 湍流对AOT降粘装置的影响
通过现场试验，AOT装置还需要进一步改进，一是在不增加装置占地面积的情况下，扩大流通管路的直径，使原油有在AOT装置里有充分的停留时间。二是提高AOT装置的电场强度，加强AOT装置对原油的极化作用。三是增加AOT装置内极板间距，避免极板放点加不上电场情况出现。
5 效果预测
5.1 改进后的AOT装置可应用于在用外输油管线的节能改造
某地区原油为含蜡量较高的易凝原油，和胶质、沥青质含量高的重质原油，每年用于管线外输的热能、电能耗量较大，通过AOT装置的应用，可以有效降低外输温度和外输压力，可用于外输油管线的节能改造，潜力较大。以本次现场试验为例，原油凝固点降低2.2℃，A联外输温度可降低5.6℃，A联合站每年可节约天然气1.1×105m3，节约费用16.7×104元。AOT装置功率300W，年耗电2.6×103Kw.h，费用为0.14×104元，则运用AOT装置年可节约成本16.6×104元。
5.2 改进后的AOT装置可应用于已建管道的增输改造
目前，，某油田对外围零散区块的开采力度加大，外围零散区块的原油需要借助已建管道系统进入处理中心。很多管道由于管径较小，满足不了输送需要，需要更换外输管线，投资较大。可以使用AOT装置，改变原油流动性，提高其输量。在不改变系统压力的情况下，仅需调整外输泵的额定排量即可。理论上AOT装置具有降粘效果，可以在新建转油站产能工程中应用，综合考虑是缩小外输管线管径还是降低外输系统压力和加热率功率，以达到基建投资最省。
6 结论
（1）通过室内试验，AOT装置在降低原油粘度，提高输量方面效果明显，但朝六联现场试验效果较差，达不到工程应用的标准，需要进行进一步的试验和分析，结合现场实际情况，提出解决措施。
（2）AOT装置使用电器元件较多，虽然运行功率较小，电流较低，但长时间连续运行，电器元件可能损坏。对于已建管道的节能改造，为降低改造投资，建议设1套AOT装置。为保证运行安全，末点温度正常控制，起点设外输压力异常报警，在AOT装置发生故障后，及时提高外输温度。
作者简介
赵永彬（1974-），男，2015年毕业于东北石油大学，现从事油田测试研究工作。
