第十二章 原油降凝和减阻输送技术
输油管道设计与管理(2011级第10次课)
2015-3-7
oil and gas pipeline
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油气管道输送 梁光川 lgcdjr@
第四章
易凝高粘原油的输送工艺
4.3.2 影响热处理效果的因素
在析蜡温度区间，尤其在析蜡高峰区，应当避免过快或很慢的
冷却。
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油气管道输送 梁光川 lgcdjr@
第四章
易凝高粘原油的输送工艺
（4）剪切的影响 冷却过程中剪切的影响是和受剪切的蜡晶形态密切相关的，
故在不同的温度范围和冷却速度下，剪切的影响不同。在析蜡
第四章
易凝高粘原油的输送工艺
4.3.3 热处理输送方式的应用 目前国内外含蜡原油管道上应用的热处理输送方法有两种类型，
一种是我国克独、克乌、濮临和马惠宁管道为代表的简易热处理工
艺，另一种是以印度那霍卡提压管道为代表的完备热处理输送工艺。 （1）完备热处理输送工艺 在首站设臵了热处理厂，原油加热、冷却、重结晶过程均在严 格控制的条件下完成。处理后原油凝固点降至最低地温以下，进行 等温输送。
（1）原油的组成
不同的含蜡原油，其热处理效果不同，根本原因是原油的组成 各异。国内外试验研究表明，在一定蜡胶比范围内可获得较好的热
处理效果。在原油温降析蜡过程中，适量的胶质—沥青质被吸附在
蜡晶表面，可以阻碍蜡晶的聚集，推迟网络结构的形成或形成强度 较低的树枝状结构。若胶质沥青质过少，不足以完成上述的吸附分
热处理只改善低温流动性，在析蜡点以上温度范围内，对粘温特
第九章原油脱水与输送
中添法 ①掺入低粘轻质油稀释原油； ②加热以降低原油乳状液的粘度。 （4）提高油水分离速度的方法 采用离心机进行离心分离。
2）热化学脱水
原理
第九章 原油脱水与输送技术
加入化学破乳剂，改变界面性质，促使相分离。
将原油加热至一定温度，乳化原油不稳定性增强，聚结分离
的形式均匀地分散于另一种与它不相混溶的液体之中。是热 力学不稳定体系，液珠的直径一般大于10-7m。
分散相 分散介质
把乳状液中以液珠形式存在的那一相称为分散相（内相或
不连续相），另一种以连续状态存在的称为分散介质（外 相或连续相）。 在两相不混溶的液体体系中加入表面活性剂或某些固体粉 末，可使体系具有一定的稳定性。把这种能使不相溶的两 相液体发生乳化，而形成稳定乳状液的物质称为乳化剂。
般与外相的粘度成正比。
b.触变性
η=η0(X)
C.粘弹性
第九章 原油脱水与输送技术
乳状液的稳定性
所谓稳定，是指所配制的乳状液在一定条件下，不破坏、不改变类 型。根据乳化剂的作用，乳状液的形成、稳定原因可归纳为以下几 个方面： ►界面张力的降低； ►界面膜的形成； ►扩散双电层的建立； ►固体的润湿吸附作用等。 低界面张力 降低界面张力，可使乳状液稳定。例：煤油与水的界面张力一般为 49mN/m，加入适当的乳化剂(如聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段聚醚类表
乳化剂
第九章 原油脱水与输送技术
乳状液的组成
是由分散相、分散介质和乳化剂所组成。 （1）存在着互不相溶的两相，通常为水相和油相。
乳状液 生成条件
（2）存在有一种乳化剂(通常是一类表面活性剂)，其作
用是降低体系的界面张力，在其微珠的表面上形成薄膜或 双电层以阻止微液珠的相互聚结，增加乳状液的稳定性。
原油管道顺序输送的管理与技术分析探讨
原油管道顺序输送的管理与技术分析探讨原油管道顺序输送是指通过多条管道将原油分批次地从一个地点输送到另一个地点的一种输送方式。
这种方式相较于连续输送更加灵活，可以根据需要进行有序管理和调度。
原油管道顺序输送的管理包括以下几个方面：需要建立完善的管道调度系统。
该系统可以实时监测管道的流量、压力等参数，并根据需要进行调整。
还可以记录每次输送的时间、批次等信息，便于后期分析和评估。
需要制定合理的管道运行计划。
在管道输送中，每个批次的原油都有其特定的属性，如温度、密度、粘度等。
需要根据不同批次的要求制定适当的调度计划，确保原油可以顺利输送并达到目标地点。
还需要进行定期的管道检修和维护工作。
管道输送中，可能会出现漏损、堵塞等问题，为了确保输送的安全和高效，需要定期对管道进行检查和维护。
可以使用智能巡检机器人对管道进行检测，及时发现问题并进行修复。
还需要建立完善的安全管理体系。
原油输送是一项高风险的工作，可能会引发火灾、爆炸等事故。
需要制定相关的安全规程和操作规范，并加强对员工的培训和安全意识的培养，确保工作的安全进行。
从技术的角度来看，原油管道顺序输送涉及到流体力学、传热、传质等多个领域的知识。
需要对管道的流量、压力、速度等参数进行准确的计算和控制。
流体力学的理论和技术可以提供相关的方法和工具，如雷诺数计算、液体泵的选择等。
还需要进行原油的加热和冷却处理。
原油在输送过程中可能会发生温度的变化，如果温度过低或过高都会影响原油的流动性和品质。
需要对原油进行加热或冷却处理，确保其在输送过程中的稳定性。
利用传热学的理论和技术可以确定适当的加热和冷却方式，并进行相应的设备设计和操作控制。
原油中可能含有杂质、溶解物等物质，需要进行分离和净化处理。
传质的理论和技术可以帮助确定适当的分离方式，并进行相应的设备设计和操作控制。
可以使用离心分离机、过滤器等设备进行净化处理，提高原油的质量。
原油管道顺序输送的管理和技术分析是一个复杂的系统工程，需要综合运用多个学科的知识和技术，并且需要根据实际情况进行具体的应用和调整。
第四章 易凝高粘原油输送工艺
P16
第四章 易凝高粘原油输送工艺
三、影响降凝剂改性效果的主要因素
（一）原油的组成及降凝剂与原油的适配性 1.影响降凝剂改性效果的内因是原油的组成和降凝剂的化学组成。 1.影响降凝剂改性效果的内因是原油的组成和降凝剂的化学组成。 影响降凝剂改性效果的内因是原油的组成 组成
P25
第四章 易凝高粘原油输送工艺
（五）其他影响因素
1. 重复加热（温度回升） 2. 降温速率 3. 掺入未经改性处理的“生油”
P26
第四章 易凝高粘原油输送工艺
四、降凝剂改性原油输送管道的运行
（一）降凝剂改性处理工艺过程 商品降凝剂主要包括颗粒型和溶液型。国内使用的一般为3mm左右 的固体颗粒。使用时，一般在现场用原油稀释为5%-10%的溶液，且需将 原油和降凝剂加热至80-85℃，并加以适当搅拌。 降凝剂注入系统包括降凝溶解/稀释罐、降凝剂溶液储罐、齿轮泵、 过滤器等。
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第四章 易凝高粘原油输送工艺
蜡是石油中的一类化合物。广义上，石油蜡包括液蜡、石油脂、 石蜡和微晶蜡。对原油流变性影响较大的主要是后两类。 石蜡烃类分子的碳原子数为C17 - C35，平均分子量为300 – 450。 石蜡是多种烃类的混合物，结晶过程复杂，不仅会出现单一烃类组 分的单晶，还会生成不同烃类的共晶混合体。 因此，蜡是对原油流变性影响很大的组分。原油在不同温度下 原油在不同温度下 表现出不同的流变特性，及原油的流变特性与剪切历史和热历史的 表现出不同的流变特性， 相关性，其根本原因是蜡存在的形态及蜡晶的形态与结构的不同 相关性，其根本原因是蜡存在的形态及蜡晶的形态与结构的不同。 蜡存在的形态及蜡晶的形态与结构的不同
第四章 易凝高粘原油输送工艺
原油降凝剂研究浅析
原油降凝剂研究浅析李恺翔;徐仿海;孙忠娟【摘要】With the deterioration and heavier of crude oil quality at home and abroad,huge challenge appeared during the process ofmining,transportation and processing.However,the adding of crude oil pour point depressant can ease the burden,and so many researchers devoted to the study of crude oil pour point depressant.The development progress,species and mechanism of depressing pour point were reviewed,and the factors on the effects of crude oil pour point and application were also analyzed to provide useful reference for the research on crude oil pour point depressant.%随着国内外原油质量变差、变重,原油在开采、储运、加工过程中都面临着巨大的挑战,原油降凝剂的加入将会缓解原油的开采、储运负担,于是众多研究者致力于原油降凝剂的研究。
文章对原油降凝剂的发展、种类、降凝机理做了简单的阐述,并对影响原油降凝的因素及应用进行了分析,希望对原油降凝剂的研究有所借鉴作用。
【期刊名称】《广州化工》【年(卷),期】2012(040)024【总页数】4页(P27-29,42)【关键词】原油降凝剂;降凝机理;应用【作者】李恺翔;徐仿海;孙忠娟【作者单位】延安职业技术学院化工化学系,陕西延安716000;延安职业技术学院化工化学系,陕西延安716000;延安职业技术学院化工化学系,陕西延安716000【正文语种】中文【中图分类】TE869原油按照特性因数分类法可以分为:石蜡基原油、中间基原油和环烷基原油，我国大多数油田所产原油属于石蜡基原油，大部分原油含蜡量高，蜡含量在10%～40%，个别原油蜡质量分数可以超过40%，此外原油还含有胶质、沥青质从而导致其凝点升高，流动性变差，尤其在低温条件下易凝固，从而对原油的储运及加工带来了负担，也使成本大幅度攀升，于是降低原油凝点、提高流动性能显得极其重要，为了改善原油的流动性，原油在输送方面采用了热处理、加减阻剂和水悬浮等多种方法，但这些方法能耗大、设备投资费用高，效果不佳。
高效原油降凝剂
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凝固点及粘度 大幅度下降， 原油亦可在管 道内常温下流 动。
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一、主要技术指标
指标名称 外观 pH 值 密度（20℃）g/cm3 闪点 ℃ 降凝幅度℃ 溶解性
指标 浅黄色或棕红色液体
6.0～8.0 0.75～ 0.95
≥60 ≥8 溶于低碳醇及有机溶剂
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二、使用方法
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当前最常见的处理方式是在管道输 送原油时，采用逐站加热工艺对原油进 行升温降粘，以保证原油有较好的流动 性，根据估算燃料动力消耗约占输油量 成本的55%，同时原油中轻质油组份挥 发严重。
针对以上情况，我公司与中国石油 勘探开发研究院共同研制出一种新型高
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效降凝剂、该产品由改性丙烯酸烷基酯、 马来酸酐、苯乙烯多元共聚物聚合而成。 该系列原油降凝剂组分可与原油中析出 的蜡质发生共晶，吸附在蜡结晶表面上， 破坏蜡的结晶行为和取向性，原油中的 蜡不能附着于其上，形成极性表面层， 改变了蜡晶的形状和尺寸，避免了蜡晶 间粘结形成三维网状结构，阻止蜡晶的
序 药剂名称 加药量 实验温
号
mg/L 度℃
1 CH-01A复 100
合降凝剂
80Leabharlann 2 空白015min ℃
——
30min ℃
24.0
33.0
45min ℃
21.5
降凝幅 度℃ 11.5
—— 8
对乍得油田Ronier 4-2单井原油降凝效果如下：
序 药剂名 加药量 实验 15mi 30mi 45min 降凝幅
号
称
mg/L 温度 n ℃ n ℃ ℃
度℃
℃
1 CH-01A 100
—— 11.0 9.0
原油长输管道输送节能降耗技术探讨
原油长输管道输送节能降耗技术探讨本文通过对输送能量损耗大的原因、运行模式优化以及节能措施应用等方面分析和探讨了长输管道节能降耗技术的应用和发展。
标签：原油长输管道输送；节能降耗；节能技术1 输送能量损耗大的原因1.1外输泵效率低在新油田开发初期和老油田发展末期，都会存在管输量下降，管道运行时率降低的现象，导致外输泵的特性无法满足随时变化的油田产量的需求，造成外输泵的效率降低，设备寿命减少、能量消耗增加。
1.2 原油储存温度高在原油外输时，为减少功率消耗，会采取一些措施尽量降低原油的黏度，提高原油储存温度就是其中一种，提高原油温度在降低泵功率的同时却增加了原油的热量损失和蒸发损耗，造成产品和能量的双重损失。
1.3 管道结蜡在长输管道输油过程中，原油结蜡会导致管道内径变小，管道特性曲线发生变化，与外输泵特性曲线发生偏差，造成泵效下降，增加原油输送的动力损耗。
1.4 加热设备清洁不到位因节能降耗观念未形成或相关措施落实不到位，造成很多加热设备没有得到及时清洁和保养，油垢、水垢附着在设备内表面，使设备热传导系数变大，热效率下降明显。
2 运行模式优化我国原油长距离管道输送一般采用传统的管道加热输送，这种输送方式耗能主要为热消耗和动力消耗两方面，故输油管道优化运行就以动力和热力总费用为最小目标函数，而降低热消耗与动力消耗就成为节能降耗的关键。
为降低动力消耗，运行模式可优化为油气序输和改质加剂输送。
2.1 油气序输油氣序输指的是在同一输油管道内按照一定的顺序依次将原油跟天然气输送的输送方式。
这种输送方法使管道内的原油跟天然气以单相流的形式进行输送，适合油田规模较小或者油田开发初期与尾期的低输量时期且油气外输方向一致的情况，其优点包括节约输送成本、不需对设备进行改造、有利于设备的高效运行等。
2.2 改质加剂输送原油改质输送指的是通过对油田生产出来的原油进行脱蜡、热裂化加工、加氢裂化等方法将原油初加工以改变其原有的化学成分及物理性质，大幅提高原油改质后的流动性。
减阻剂在原油管道运行中的应用 戴超
减阻剂在原油管道运行中的应用戴超摘要：在输油生产过程中，使用减阻剂可以有效的提升管道输送能力，是一种常用的输送工艺。
文章对原油管道添加减阻剂进行了现场实验分析，研究了减阻剂添加后对管道运行的影响。
通过对实验进行分析可以，减阻剂的使用可以有效的提升管道输送能力，满足了炼化企业原油加工需求，提升了企业生产运行调节和管理水平。
关键词：原油管道；减阻剂；增输一、HG减阻剂现场试验以A、B、C三处为试验对象，在原油管道进行了添加减阻剂运行的现场试验，并获得了完满成功。
①确定减阻剂注入点。
为确保减阻效果，减阻剂注入点应尽可能避开弯头、阀门等节流设备，注入点后不应有可对减阻剂产生严重剪切的设备。
因此，注入点选择在输油泵后出站直管段。
注入管线为DN57mm至DN15mm的变径管线。
②对管线进行停输密闭开孔作业，安装高压阀门。
③在添加HG减阻剂输送现场试验期间，分三个阶段实施，第一阶段是在仪征、和县、无为、怀宁四站满负荷运行，最大限度的提高输送能力，使进站压力尽可能低，出站压力尽可能高，稳定后采集未加剂情况下的空白基础数据；第二阶段，考察四站同时添加浓度为10mg/L情况下的减阻和增输效果；第三阶段，考察四站同时添加浓度为15mg/L情况下的减阻和增输效果。
第一阶段:输送鲁宁油和进口油的比例为1:1.5，混油密为886kg/m3当仪征--黄梅管段不加减阻剂时，全线最大输量稳定运行时，管线平均流量为3699m3/h。
仪征干线的输量为7.86万吨/天，安庆支线的输量为1.36万吨/天，九江支线的输量为1.35万吨/天，武汉支线的输量为1.98万吨/天，洪湖支线的输量为0.93万吨/天，长岭的输量为2.24万吨/天。
仪长线全线外管道的总压降为43.91 MPa，其中仪征---黄梅外管道的总压降为21.06MPa。
第二阶段:加入H(}减阻剂浓度为10mg/L运行后，全线最大输量稳定运行时，管线平均流量为3954m3/h ,管线的实际增输率为6.89%。
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1 2 3 原油的降凝输送 原油的减阻输送 原油减阻剂的评价方法
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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
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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。
(CH2-CH2) n (CH
CH)m
COOR COOR (α-烯-苯乙烯共聚物) (乙烯-马来酸酯共聚物)
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2、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。
1、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) m O C OR (CH2-CH2) n (CH2-CH) m (CH CH) p R-C O O O CO CO (乙烯-羧酸乙烯酯共聚物) CH3-C
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(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，
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)。
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原油降凝剂
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。
O
(乙烯-丙烯酸酯共聚物) O
CH3 (CH2-CH)n (CH2-C)m
(乙烯-醋酸乙烯酯-顺酐共聚物)
CH3 (CH2-C) n
(CH2-CH) COOR COOR n (CH2-CH)m R (丙烯酸酯-甲基丙烯酸酯共聚物)
(CH2-CH)n COOR
(聚甲基丙烯酸酯) (CH2-CH) n (CHRCO CH)m COOR COOR (聚酰基苯乙烯) (苯乙烯-马来酸酯共聚物)
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。
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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。 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。
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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。
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。
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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。
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(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。
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。
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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。
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1. 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。
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(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
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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
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(1)长链烷基长度及碳数分布的影响
2、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
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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(Flow Improver )。
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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。
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(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。
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。
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一种多蜡原油不同剪切速 率下的粘温关系
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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
(Pour Point Depressant) 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F 文件使用 "pdfFactory Pro" 试用版本创建
原油降凝剂的概念
中原油田
江汉油田 火烧山 油田
由上表：热处理后原油的疑点有明显的下降
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(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
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