惠艳丹 拓荣庆

摘要 陕北原油多属三高原油，在管道运输过程中受到了很大的限制，对三高原油的管道运输优化方案的研究实际指导意义明显。本文主要通过研究原油的凝结机理，以及在其输送过程中通过添加降凝剂对其流通物性的改变，从而达到低温安全输送，以期对降凝剂在原油管输应用中有一定的指导意义。

关键词 原油管输；降凝剂；降凝机理；低温输送

中图分类号U17 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2012）67-0137-02

陕北原油具有石蜡含量高、黏度高、凝点高等特点，现管道运输是其主要的运输方式，针对陕北三高原油主要通过逐站加热的输送方法，因为在部分出油少的油区不能满管输送，小管线输送过程中温降大等实际情况，高凝点原油的输送不但制约了停输时间，还带来了很大的凝管危险性，另外也增大了能源浪费和设备投资率。对此，延长石油管道运输公司已开始探索应用降凝剂，并取得了不错的成效，减阻剂可以有效降低原油凝点，而实现较低温安全输送。

降凝剂的主要成分是一些高分子聚合物，当它加注于原油时，可以有效改变原油中的蜡的结晶习性、蜡晶体的结构形态以及晶体之间相互作用的性质，使原油凝固点下降、也降低在低温时的粘度等物性，从而改善了三高原油的低温流通性。添加降凝剂是实现低温输送的有效途径，但降凝剂种类繁多，化学反应机理各不相同，加上不同地区产出原油物性也有很大的不同，所以在降凝剂的应用中，必须有针对性的选择，合理配对才能提高成效。

1 原油凝结的主要原理

原油是一种多组分的半流动的复杂有机化合物，不同组成，决定了其不同的粘稠度和流动性，一般具有一定的刺鼻臭味。他的流动性主要取决于其中蜡含量的多少，含蜡越高凝固点越高。当原油的温度降到一定值时，蜡状晶体颗粒在范德华力、共价键和氢键等力的作用下，碰撞频率大大增加，非常容易相互结合，形成特点的网络结构，使原油凝结而失去了原来的流动性，从而形成不同形态的蜡晶附着在管路内壁致使原油的流动性受到了阻碍难以输送。

2 降凝剂对含蜡原油的改性原理

2.1降凝剂的作用机理

含蜡原油凝结的主要机理是原油在温度较低时使原油中高凝固点、高粘性有机成分易形成蜡状晶体，这些蜡状晶体以不同的形态相互结合在一起并且形成了三维的网络结构，将低凝点的油分、胶质、沥青质、污泥、水等等一些组分吸附并包在里面，形成蜡膏状的物质，而使原油失去其流动性。添加降凝剂可以有效影响和改变原油中高凝成分蜡晶的发育历程，并改变蜡晶的形态结构，阻碍和阻止高凝成分形成空间网络结构从而改善原油的低温的流通性。但是，降凝剂并不能抑制蜡晶的析出，只能通过改变蜡晶的结构形态，从而抑制三维空间蜡晶形成网络结构，达到使三高原油改性。降凝剂的降凝机理一般有共晶作用、吸附作用、晶核作用。

2.1.1共晶作用

原油在与其匹配的降凝剂的作用下，通过有效促使烷基链与蜡分子产生作用形成结晶体继而共同从原油中结晶出来，过程中不但改变了蜡质的结晶行为，也使蜡晶继续发育的趋向受到了干扰。降凝剂的作用和效果与降凝剂分子中的有效烷基链的碳数密切相关，当降凝剂分子中的有效烷基碳链与原油中蜡质碳链越接近，降凝剂的作用和效果越好。但降凝剂分子中不是所有的侧链碳原子都会受到结晶作用，其受到降凝剂分子的结构特征及空间效应影响很大。一般而言，降凝剂分子中的烷基链长度大于蜡质碳链长度时降凝剂的降凝效果较佳。

2.1.2吸附作用

吸附作用就是指当原油中加入降凝剂时，降凝剂会通过化学或物理作用吸附在原油中的一些组分中，形成的蜡状晶体上或是晶核活动的中心上，从而改变了蜡状晶体的三维空间结构，致使不同蜡晶体之间的内摩擦力也就是粘度大大的降低，继而起到了降凝的效果。

2.1.3晶核作用

当原油中加入降凝剂时降凝剂就会起到晶核作用，也就是说蜡以降凝剂为中心聚拢结晶，从而改变了蜡状晶体的空间结构，降低了蜡晶的凝固点继而起到了良好的降凝效果。

2.2添加降凝剂后非牛顿含蜡原油的胶体的结构特征

降凝剂可以改善含蜡原油的非牛顿流变性，其本质原因就是其改善了非牛顿原油的胶体结构。当原油中加入降凝剂后含蜡原油的内部结构在许多方面得到了改善：

1）降凝剂可使蜡晶的析出浓度有一定的降低，但程度有限；

2）降凝剂可使吸附在絮凝体中，使其中的液态油减少；

3）降凝剂使蜡晶絮凝体中的蜡晶絮凝稠密化，并使蜡晶絮凝体的形状更规则，形成粗大松散的树枝状结构，或准球形结构，比表面积更小，且蜡晶絮凝体的个数减少。

上述这三点因素造成非牛顿原油的有效内相体积分数以及有效水力体积分数降低，流动阻力减小。有利于原油的管道运输。

3 降凝剂在原油输送过程中的应用现状

我国现有高凝高粘原油的运输一般都采用用传统的逐级加热补温的输送方法，增加了操作难度，也降低了管输原油的经济型，添加降凝剂是通过向原油中加入一种化学试剂来降低原油在常温下的粘度，凝固点来提高原油的低温流变性的一种经济高效的方法，在国外一些公司早已经开始研究并取得很大经济效益。近些年来，我国的一些石油管输企业也开始重视降凝剂的研究和应用，一些化工院校通过对降凝剂的加注机理和效果的研究取得了一些成果，通过努力，相继研制出了适应于不同原油性质的降凝剂，而且能够适用于各种高含蜡原油和各种不同成品油，并在室内对我国不同油田采出的不同原油进行了降凝实验，降凝效果明显，为其实际应用起到了关键作用。另外，化学降凝法不仅具有操作简单、设备投资少等优点，而且不需要后处理，便于对输油过程进行自动化管理。

根据不同降凝剂对不同组分原油的降凝效果，我国很多石油管输企业已经在大力使用，添加降凝剂为原油管道运输带来的经济性非常明显，在在很大程度上防止了输油过程中意外事故的发生。降凝剂已在我国不少管线得到很好的应用，但是，由于降凝剂对原油的选择性很强，所以我们尚须许多工作要做，必须进一步加强对降凝剂的降凝机理及与原油配对使用的研究。

随着降凝剂在石油输送过程的大量有效的使用以及国内和国外对降凝剂作用机理的大力的研究，原油降凝剂在原油输送过程中的发展及应用必将达到一个新的水平。延长石油也在长距离管输过程中用到了降凝剂而且取得了不错的业绩，认为在降凝剂的研究和使用过程中需要对降凝剂作用机理加强研究，要从热力学和动力学的角度入手，对过程机理进行深度分析；同时对原油流变性质和影响机理要更深层次的进行探索与研究，找到影响改变油品凝结的关键因素，以期获得更大的经济效益。

参考文献

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[2]宋昭峥，葛际江，张贵才.高蜡原油降凝剂发展概况EJ].石油大学学报，2001，25(6)：117-122.