集输化学——原油的降凝输送与减阻输送

②极性基团含量和极性大小
降凝剂中极性基团与非极性基团的含量 有一最佳比例，才能获得最佳的改性效果。
极性基团极性强，可以增加蜡晶粒子间 的相互排斥，有利于提高降凝效果。但是极 性太强，会造成降凝剂在原油中的溶解性变 差，影响降凝性能。
③分子量大小
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 好，并有一个最佳的降凝剂分子量范围。
➢ 浓度越高，可使减阻 效率增加，但超过一 定数值后，减阻效率 提高幅度减小。
本章完
二、原油的减阻输送
二、原油的减阻输送
可用减阻率与增输率评价原油减阻剂 的减阻效果。
在管输量不变的情况下，减阻率由下 式定义：
DR——减阻率； Δp1——加减阻剂前的管输摩阻，MPa； Δp2——加减阻剂后的管输摩阻，MPa。
在管输摩阻不变的情况下，增输率 由下式定义：
FI——增输率； Q1——加减阻剂前的管输量，m3·h-1； Q2——加减阻剂后的管输量，m3·h-1。
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
和原油具有牛顿流体特点的温度范围更宽(即反
常点出现的温度更低)。
表8-3 热处理与综合法处理对原油凝点的影响
原油
处理前凝点 热处理后凝点 综合法处理后
/℃
/℃
凝点/℃
大庆油田
32.5
17.0
12.3
江汉油田
26.0
14.0
降温： 沥青质可以使蜡晶扭曲、胶质可以与
蜡共晶或吸附在蜡晶表面。
热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
化学降凝法：在原油中加降凝剂的降凝法。 原油降凝剂：能降低原油凝点的化学剂。
表面活性剂型原油降凝剂 聚合物型原油降凝剂
表面活性剂型原油降凝剂：
将原油加热至最佳 的热处理温度后，以一 定的冷却速率降温，达 到降凝和降粘的目的。
改变了蜡晶的存在 状态：蜡晶变小，数量 变多。蜡晶分散、疏松、 形成结构的能力减弱。
三、原油的降凝输送
热处理后，原油的粘温 曲线发生变化：
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 随剪切速率的变化而 减小。
为将热处理与综合处理进行对比，可测定 下列3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。
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100 mg·L-1 降凝剂(乙烯与乙酸 乙烯酯共聚物)，升 温至85 ℃后冷却
二、原油的减阻输送
4、管输条件 ➢ 管输温度越高，油的粘度越 低，越有利于减阻剂起作用。 ➢ 管输的流速越快，管径越小， 雷诺数越大，紊流程度越高， 减阻剂作用发挥越好。但当 流速过快，引起减阻剂降解 时，减阻剂的减阻效率就降 低。
二、原油的减阻输送
5、减阻剂的浓度
➢ 原油减阻剂应有最佳 的使用浓度。
一、原油按凝点的分类
原油按凝点分为： 1、低凝原油
凝点低于0℃的原油。 蜡的质量分数小于 2×10-2 。 2、易凝原油 凝点在0～30℃范围的原油。 蜡的质量分数在 2×10-2～
20×10-2范围。 3、高凝原油
凝点高于30℃的原油。 蜡的质量分数大于 20×10-2 。
牛顿内摩擦定律
F
第三篇 集输化学
第十三章 原油的降凝输送与减阻输送
本章主要内容
13-1 原油的降凝输送 13-2 原油的减阻输送
前言
目的：
改善原油长距离管道输送原油的流动状况
解决重点： 原油凝点的降低——降凝 原油管输阻力的减小——减阻
第十三章 原油的降凝输送及减阻输送
第一节 原油的降凝输送
一、原油按凝点的分类
若按雷诺数进行分类，流体在管中的流 动可分为两种类型，即层流和紊流。
圆管内流体的流态 Re<2000 层流 Re>4000 紊流 2000<Re<4000 或为层流，或紊流
处于紊流状态下的原油，需消耗大量的 管输能量。
二、原油的减阻输送
原油的减阻输送： 加有减阻剂的处在紊流状态的原油在长距 离管道中的输送。 原油减阻剂： 在紊流状态下能降低原油管输阻力的化学剂。
只要加入少量减阻剂，管输原油的摩阻就 明显降低。
二、原油的减阻输送
影响减阻剂的减阻作用的因素： 1、原油性质
原油粘度和密度越低，紊流条件越易达到， 越有利于发挥原油减阻剂的作用。 2、原油含水率
原油含水率高，影响减阻剂的溶解，从而影 响其减阻效率。
二、原油的减阻输送
3、减阻剂结构 ➢减阻剂的相对分子质量不宜过低或过高（一般以 105～106为宜）。 ➢减阻剂的相对分子质量过低则影响减阻效率，过 高则影响油溶性能并易被剪切降解。 ➢减阻剂主链应有一定数量、一定长度的支链（如 乙烯、丙烯与a－烯烃共聚物），使减阻剂分子有 适当的柔顺性，同时具有支链对主链的保护作用， 以提高减阻剂的剪切稳定性和减阻效率。
6.0
任丘油田
34.0
17.0
13.5
红井子油田
17.0
8.0
1.5
第十三章 原油的降凝输送及减阻输送
第二节 原油的减阻输送
一、流动的类型及其阻力
雷诺数(Reynolds number)是用于表 征流体在管中流动状态的一个无因次准数
Re d 惯性力与粘性力之比
式中，Re —— 雷诺数； ν—— 平均流速，m·s-1 ； d —— 管的内径，m； υ—— 流体的运动粘度，m2·s-1 。
析蜡点
三、原油的降凝输送
表8-1 热处理对原油凝点的影响
原油
w(蜡) ×102
大庆油田 34.5
w(胶质+ 沥青质) ×102
8.43
热处理前 凝点/℃
32.5
热处理 温度/℃
70
热处理后 凝点/℃
17.0
中原油田 10.4
21.2
32.0
85
21.0
江汉油田 10.7
24.2
26.0
80
14.0
原油凝点是指规定的试验条件下原油失去流 动性的最高温度。
原油失去流动性的原因： 1、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； 2、原油中溶有蜡，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。
④加量的影响
降凝剂的加量达到某个临界值后，降凝 剂分子与原油中绝大部分的蜡共结晶或吸附 于蜡晶表面，形成相对稳定的晶体结构，降 凝剂的改性作用接近其极限，再加大剂量其 处理效果不再明显提高，而且会使成本增加。
3、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。
2、化学降凝法
EVA
2、化学降凝法
2、化学降凝法
2、化学降凝法
2、化学降凝法
表8-2 降凝剂对一些多蜡原油凝点的影响
原油 中原油田
加降凝剂前 凝点/℃
33
降凝剂
降凝剂质量 加降凝剂后 浓度/(mgL-1) 凝点/℃
乙烯与乙酸乙 烯酯共聚物
50
13
江汉油田
25
乙烯与乙酸乙 烯酯共聚物
100
15
马岭油田
16
聚丙烯酸酯
50
2
乙烯、丙烯酸
青海油田
32
酯与丙烯磺酸
150
12
盐共聚物
降凝剂降凝效果的影响因素
非极性部分的碳数分布 极性基团的含量及其极性大小 分子量大小 加量的影响
2、学降凝法 ①非极性部分的碳数分布
降凝剂非极性 部分的平均碳 数根据蜡的平 均碳数设计
选用非极性部分的平均 碳数为24的聚合物应有 最好的降凝效果
A
牛顿粘度：
τ
/
γ
二、多蜡原油的粘温曲线
易凝原油与高凝点原油 统称为多蜡原油。
B反常点，从 该点起继续降 温，多蜡原油 的粘度即随剪 切速率变化 （非牛顿流 体）。
F
A
凝点接近B A:析蜡点
三、原油的降凝输送 物理降凝法 化学降凝法 化学－物理降凝法
三、原油的降凝输送
1、物理降凝法 热处理
火烧山油 田
20.5
20.9
20.5
70
7.0
为什么热处理可以降凝？
升温：
(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。
石油磺酸盐和聚氧乙烯烷基胺（油溶性） 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。
聚合物型原油降凝剂：
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。
烷基
溶于原油中的聚丙烯酸酯 降凝剂中有许多结构与蜡分子相同，因而在析蜡 时有可与蜡分子共同结晶的非极性部分(烷基，箭头 所指处)，也有使蜡晶晶型产生扭曲的极性部分(— COO—)，因此，聚丙烯酸酯有明显的降凝效果。
二、原油的减阻输送
油溶性聚合物减阻剂的特点： ➢在油中主要以蜷曲的状态存在 ➢具有弹性 ➢紊流状态时才起减阻作用