稠油作為一種非常規石油能源,其儲量的豐富,隨著(zhù)日益增長(cháng)的石油需求,稠油的開(kāi)采也不斷的增加。由于稠油中重組分含量較高,使得稠油的粘度和密度較大,這 的制約著(zhù)稠油的開(kāi)采與輸送。在高粘度齒輪油泵稠油管輸過(guò)程中,管路的壓力損失較大,對泵送設備性能的要求較為苛刻,由此帶來(lái)的基建投資及設備運行維護費用也較高。因此 設法降低稠油中膠質(zhì)、瀝青質(zhì)的濃度,尋求經(jīng)濟可行的管輸技術(shù)。
一、稠油加熱集輸技術(shù)
1、原理
稠油加熱輸送就是利用稠油對溫度的敏感特性,通過(guò)加熱的方法來(lái)降低稠油粘度,提高稠油流動(dòng)性,進(jìn)而降低管路中的摩阻損失。加熱輸送可分為預加熱輸送和蒸汽熱水加熱輸送。
2、研究與應用
稠油比一般普通原油加熱降粘效果 為顯著(zhù),因此采用加熱輸送 加經(jīng)濟可行。此外與普通原油相比,稠油的低溫流動(dòng)性較好,低溫輸送 為 ,而且流態(tài)對稠油粘度影響較小,適宜采用低速、大口徑高粘度齒輪油泵管道輸送方式。
加熱輸送方式在許多地區都了廣泛的應用,特別適合于如委內瑞拉等氣候溫暖的地區,這些地區的管線(xiàn)可以不用保溫,所需的加熱能耗也相對較小,因此投資和運行費用都比較少。此外,由于電加熱方法近些年來(lái)也了廣泛的應用,例如,在印尼蘇門(mén)答蠟的扎姆魯德油田已大范圍應用電伴熱法,效果較好,我國國內則多用于油氣田地面集輸系統,尤其在干線(xiàn)解堵以及管道附件等方面應用較為普遍。
3、存在的問(wèn)題
稠油加熱輸送方法雖然應用廣泛,但其能量消耗較大,據統計被損耗浪費的原油可占總輸量的1.1%以上,經(jīng)濟損失較大,而且當管內油溫降至環(huán)境溫度時(shí),經(jīng)常會(huì )發(fā)生凝管事故,運行 難以,為此在管線(xiàn)停輸和啟動(dòng)工況下,需要用一種粘度較小的油品來(lái)置換出管線(xiàn)中的高粘油。
二、稠油摻稀輸送
1、輸送原理
稠油摻稀輸送就是利用溶劑的相似相溶原理,采用向高粘原油中摻人稀油的方式,達到降低原油粘度的目的,并以混合物的形式在高粘度齒輪油泵管道中進(jìn)行輸送。稠油與稀油的摻稀比主要取決于二者的相容性,而稀釋后混合物粘度的大小則主要取決于稠油、稀釋劑的濃度和密度以及稀釋率。一般摻人的稀釋劑主要為輕質(zhì)油品,常用的有原油的餾分油、柴油和石腦油等。
2、研究與應用
目前摻稀輸送技術(shù)在坦桑尼亞、 和蘇丹等地應用較為廣泛,在我國新疆、勝利、遼河等油田也了應用。與此同時(shí),很多學(xué)者也都致力于研究稠油摻稀輸送問(wèn)題,蒙永認等人研究了稠油、稀油的摻稀比對混合粘度的影響規律,實(shí)驗結果表明摻稀量越大,稠油的粘度降低的越多,在綜合考慮經(jīng)濟因素后,認為摻稀比在1:0.5~1:1之間 為經(jīng)濟。張榮軍等人通過(guò)室內實(shí)驗分析了塔河油田稠油摻稀的降粘規律,結果表明稠油和稀油混合溫度越低,稠油粘度下降的越多,降粘效果越明顯,但當混合溫度小于或低于凝固點(diǎn)時(shí),降粘效果反而變差。此外,低溫摻稀輸送可以改變稠油流型,可使混合流體變?yōu)榕nD型流體。孫盛fRl等人研究了締合、溶解、稀釋組合降粘方法,實(shí)驗結果表明組合降粘的效果要好于單一方式,而且 終的降粘效果并不是簡(jiǎn)單的代數疊加,而是各種方式協(xié)同作用的結果。
3、存在的問(wèn)題
摻稀輸送存在的主要問(wèn)題就是稀油來(lái)源不足,而且摻人稀油后,對稠油及稀油的品質(zhì)都有很大的影響,很難對稠油和稀油資源的充分利用,此外還需有特定的管線(xiàn)輸送稀油,增加了成本。為此,自上個(gè)世紀80年代起, 就致力于研究稀釋劑的替代技術(shù)。Atlholllj等研究表明甲基叔丁基醚對稠油也同樣具有很好的降粘效果。ScottJefferyE等人提出了利用LPG替代部分常規稀釋劑的稠油輸送技術(shù),這種方法在降低稠油管輸粘度的同時(shí),還節約了投資的費用,而且降粘效果好于常規降粘劑,但與此同時(shí),LPG來(lái)源問(wèn)題又會(huì )成為新的矛盾。
三、稠油乳化降粘輸送
1、輸送原理
乳化降粘輸送技術(shù)就是在原油中加入 量的水和適量的表面活性物質(zhì),并用攪拌器進(jìn)行攪拌,使W/O型乳狀液變成O/W型乳狀液,進(jìn)而達到降低稠油粘度的目的。其降粘機理可從以下兩方面進(jìn)行解釋?zhuān)阂皇潜砻婊钚詣┧芤耗芙档陀退缑鎻埩?,使原油微團分散,并經(jīng)過(guò) 的攪拌形成O/W型乳狀液,進(jìn)而減弱流體對管壁的摩擦力以及分子之間的內摩擦力;二是表面活性劑水溶液吸附于管壁上,起到 的潤濕作用,使得油膜與管壁的摩擦變?yōu)樗づc管壁的摩擦,從而起到降低流動(dòng)阻力的目的。
2、研究與應用
乳化降粘輸送技術(shù)關(guān)鍵在于廉價(jià) 的乳化降粘劑。黃敏等人指出較好的降粘劑應具有以下特征:一是應對稠油具有良好的乳化作用,形成的O/W乳狀液具有良好的流動(dòng)性;其二形成的乳狀液在 的條件下又具有不穩定性,應便于破乳。李孟州,等人提出了稠油/超稠油 水基降粘劑的思路,他將研制步驟分為測定油樣特征參數、研制降粘劑基本配方以及配方優(yōu)化三部分。李芳田,等人通過(guò)復配制得陰離子/非離子表面活性劑,該種乳化降粘劑對東辛油田稠油具有較好的降粘效果,而且生成的乳狀液又容易脫水。馬文輝,等以大慶稠油為原料,通過(guò)復配和篩選,研制成的乳化降粘劑也具有良好的效果,該種方法以廉價(jià)的稠油為原料,使生產(chǎn)成本大為降低,因此比常規乳化降粘劑 具有市場(chǎng)前景。
乳化降粘技術(shù)被認為是 具潛力的稠油輸送方法,在委內瑞拉、加拿大及 等地了廣泛的應用,例如,委內瑞國奧里諾科稠油采用乳化降粘輸送技術(shù),其50℃的粘度可降至300mPa·s,并且至少能穩定存放1年。
3、存在的問(wèn)題
乳化降粘技術(shù)雖然具有很廣闊的應用前景,但目前仍存在一些問(wèn)題,乳化降粘技術(shù)在油田還未大范圍推廣,原因在于降粘劑的研制缺乏系統性,而且現場(chǎng)的實(shí)施工藝并不是的配套。此外,不同區塊的油田油品性質(zhì)差異很大,單一的乳化配方很難滿(mǎn)足油品差異化的要求,因此在降粘劑的使用上具有很大的局限性。
四、稠油改質(zhì)輸送
1、輸送原理及研究
由于稠油分子中碳數較多,使得分子間作用力加大,原油粘度增加。稠油改質(zhì)輸送就是將稠油大分子打斷成小分子,減弱稠油微團之間的相互作用力,從而增加稠油的流動(dòng)性,提高管輸效率。 常用的原油改質(zhì)方法有催化裂化和熱裂解,影響這兩種反應的主要因素有反應溫度、壓力以及催化劑與稠油量之比。熊兆洪等對超稠油裂解降粘進(jìn)行了室內實(shí)驗,結果表明,當裂化轉化率提高時(shí),稠油的降粘,而裂化轉化率又會(huì )隨裂化時(shí)間的延長(cháng)而提高。此外,稠油經(jīng)改質(zhì)后,其粘度會(huì )大幅度降低,而且此過(guò)程為不可逆過(guò)程,敬家強等人做了一些室內試驗,但所得的降粘結果均為可逆,這一結論并不能反映改質(zhì)降粘的本質(zhì)規律,產(chǎn)生這一結果的原因可能在于室內試驗條件沒(méi)有達到催化裂化及熱裂解的要求。
2、應用實(shí)例及存在的問(wèn)題
目前稠油改質(zhì)輸送技術(shù)在 已比較成熟,法國提出催化裂化的方法,改變以往單一的物理降粘法,既節省費用又便于生產(chǎn)。日本瓦斯株式會(huì )社和三菱株式會(huì )社聯(lián)合提出了“全部重油殘渣改質(zhì)精煉法”,取代了傳統的降粘裂化和延遲焦化的方法。此外,稠油改質(zhì)技術(shù)在我國也有應用,遼河油田就成功地應用了此種方法,解決了稠油的集輸問(wèn)題。稠油改質(zhì)輸送技術(shù)在 稠油流動(dòng)性的同時(shí),所得副產(chǎn)品也可回收利用,但該種方法生產(chǎn)成本較高,因此其技術(shù)前景不被看好。
綜上所述,以上四種稠油輸送方式各有各自的特點(diǎn)和應用范圍,其中乳化降粘方法在稠油輸送中具有自己 的優(yōu)勢,因此通常情況下優(yōu)先考慮該種方法;在有稀油資源可提供的地區,應以稠油摻稀輸送為主,而加熱輸送方法則主要用于油田的脫水脫氣。一般來(lái)講,選擇一種 佳的稠油輸送方案需要考慮管線(xiàn)長(cháng)度、現有設備以及環(huán)境等諸多因素,但 為重要的仍是經(jīng)濟因素,為此,對于任何一種輸油方式都要考慮基建投資和日常運行管理費用,進(jìn)行綜合分析之后才能選出 為合理的輸送方式。