张新宇，丁 慧

（东北石油大学 石油工程学院，黑龙江大庆 163318）

管输稠油及特稠油技术选择的研究进展

张新宇，丁 慧

（东北石油大学 石油工程学院，黑龙江大庆 163318）

自从前些年全世界稠油产量不断上升，从井口向炼油厂输送稠油和特稠油已在经济、技术、科学方面得到极大关注。通过分析这一领域当前和最新的研究进展，对将稠油和特稠油从产地转移到处理设备的技术方法进行讨论。对管输稠油的研究包括原油降黏，减小管道输送摩擦，以及对原油的部分升级。

管输稠油；技术选择；研究进展

根据国际相关组织研究，稠油至少占世界石油可采储量的一半。稠油被定义为一种密度等于或低于20°API的石油，并且密度等于或低于10°API的石油被认为是特稠油，要比水更稠。以往对稠油的需求较少，因为高粘度和成分的复杂性使得稠油的生产，输送，精炼变得困难而且昂贵。然而，随着稠油和特稠油在墨西哥湾和中国东北产量的不断上升，今后的二十年，可能会被用来代替常规中质和轻质原油，以此应对常规油产量的下降。因此，利用非常规稠油，特稠油资源来生产燃料和石油化工用品开始引起人们的关注。而且，有一个刺激性因素，即稠油总是比常规原油便宜，所以若能合理掌握技术，炼油利润空间会很大。目前，原油进入能源市场面对的首要技术问题仍是其高粘度带来的管输问题和成分的复杂性。本文是有关管输稠油的技术发展和创新的调查，以及对相关专利的进展研究[1]。

2 稠油管输的技术选择

高黏度，即从100到1 000 000cP（或更高），且低密度（稠油小于20°API，特稠油小于10° API），给原油输送和加工带来困难。黏度和密度取决于所含混合物，如已知的沥青质成分，占其质量的40%。除了沥青质，稠油也有较高含量的盐、水、有机金属化合物，其中镍和钒含量高达500×10-6mg/L，硫、氮、有机酸含量至少占3%，含蜡量高达50%，且芳香族化合物高达60%，使得这些原油很黏，且有腐蚀性[2]。因此在管输稠油时会发生堵塞造成生产停止，以及沥青质不稳定性，多相流和较高压力降等风险。

当前，有三种方法来达到稠油管输的标准。第一是通过用其他物质稀释，或形成水包油乳化液，或提高原油温度来降低其黏度。第二是降低稠油和管道之间的摩擦，通过添加物质或产生一种不同的流动类型（环流，泥浆流）来减小管道内的阻力。第三是处理和升级稠油，来生成合成燃料或合成石油。

3 降黏

3.1 稀释稠油

稀释是稠油降黏最常用的方法[3]。Iqbal等人对于稀释-升级-输送过程提出一种综合方法，前提是用比率1到10的轻质液态烃稀释稠油，来输送和处理含盐类不同，含水量不同，组分酸性不同，API重度在2到15的稠油。从经济的观点来看，提高稀释效率对于处理过程中黏度的降低以及减少溶剂的用量大有益处。Henaut等人提出，在一定的压力、温度下使用二甲醚来稀释稠油会大幅度提高稀释效率。

3.2 稠油乳化液

一种有效降低稠油黏度的方法是通过乳化剂的帮助形成水包油乳化液。为了确保管道中乳化液的稳定性，需要加入乳化剂（通常是表面活性剂）[4]。Gregoli等将几个专利中同组的部分结合，发明了一种用来制备稳定水包油乳化液的装置。Rivas等提出使用沥青中被胺类活化的天然分子，把其当作天然的表面活性剂来形成水包沥青乳化液，降低成本。

3.3 加热稠油以及管道

稠油采出后通过绝热管道来保持高温（小于100℃）。即便如此，对稠油的外部加热仍有必要，而加热的办法仅当稠油在泵站通过直接加热炉再加热时才奏效。绝热的办法包括把管道埋于地下来保存热量。Perry提出了一种新的方法即通过改变管线的设计选择、站间距、工作压力范围以及在室温下输送原油的黏度规格等来消除对通过泵站直接加热的需要。

4 减少摩擦

4.1 减阻添加剂

流体和管壁摩擦造成流体的压降，导致流体必须以充足的压力输送来达到所要求的生产能力。然而，常规的工业用聚合物减阻剂[5]，典型的是均聚物或烯烃的共聚物，并不能很好应用于稠油及特稠油。Milligan提出使用以丙烯酸盐为基础，由乳液聚合反应产生的悬浮胶乳组成的减阻聚合物，效果较显著。

4.2 在稠油输送中建立环状流动

管输高黏产品的另一方法以发展环状流为基础，来降低摩擦造成的压降。主要思路是，水或水溶液的薄膜紧挨管道内壁，润滑稠油形成的内部中心流体，引起纵向压力梯度的降低，且使总压降与输送水时相似。

5 对输送稠油部分升级

稠油部分升级是提高原油质量的一种方法，通过改变其组分，以及降低原油黏度。Boakye 研制出一种把稠油升级成像炼油厂原料那样具有合理物性的合成原油的过程。Bruha 研发了一种稠油部分升级过程来生产稀释剂，即以装有低活性催化剂和低转化量的流体催化裂解装置为基础生产一种轻馏分碳氢化合物部分作为稀释剂。

6 结束语

目前，油田实际应用的管输稠油及特稠油技术主要以降低原油黏度、减阻和把原油升级成合成原油为主。事实上，对稠油和特稠油的输送应当考虑所产原油的组成和物化性质，井口与输出设备等基础设施，输送的距离，运行和维护的花费，对于漏损的严格规范以及水资源等的环保意识。

[1] 加热拉·努如拉.稠油开采技术的发展趋势分析[J].化工管理，2014，（29）∶131.

[2] 黄俊，丛慧阳，肖芳.稠油生产胶质沥青质的危害及防治[J].中国石油和化工标准与质量，2013，（21）∶271-272.

[3] Garnett R.L，李令喜，董文华，等.利用轻质油稀释液周期性注入方法开采稠油[J].国外油田工程，2000，（2）∶14-15.

[4] 刘忠运，陆晓锋，汤超.某油田稠油乳化液稳定性实验研究[J].杭州化工，2009，（4）∶31-33.

[5] 韩涛.稠油用降粘型减阻聚合物的合成及性能研究[D].济南∶山东大学，2011.

Research Progress on the Technological Options of Heavy and Extra-Heavy Crude Oil by Pipeline

Zhang Xin-yu，Ding Hui

Since the production of heavy oil in the world has been rising in recent years，heavy oil and super heavy oil have been paid great attention in the fields of economy，technology and science.Through the analysis of the current and the latest research progress in this field，this paper discusses the technical methods of transferring heavy oil and extra heavy oil from the origin to the processing equipment.At the same time，the research on the pipeline transportation of heavy oil includes the viscosity reduction of crude oil，the friction of pipeline transportation，and the upgrading of crude oil.

heavy oil pipeline；technology selection；research progress 1 引言

TE832

B

1003-6490（2017）02-0117-02

2017-02-02

张新宇（1992—），女，黑龙江哈尔滨人，硕士在读，主要从事油气集输与矿场加工方面研究工作。