聚α烯烃型原油减阻剂在油田的应用

2019-11-16呼文财

石油化工应用 2019年10期

王欣，王晶，呼文财，徐超

（中海油能源发展股份有限公司工程技术分公司，天津 300452）

随着渤海油田的不断开发，新平台及调整项目的不断投产，渤海锦州25-1 南油田原油外输量不断增加，达到其原油外输管线的最高设计压力，管线安全运行风险急剧增加。在此背景下，将聚α 烯烃型原油减阻剂HYJZ-06 在该油田成功进行应用，解决了现场原油的减阻增输问题。本文介绍了聚α 烯烃型原油减阻剂HYJZ-06 在渤海锦州25-1 南油田的应用情况并总结了减阻剂HYJZ-06 在该油田使用过程中的注意事项。

1 减阻剂HYJZ-06 在锦州25-1 南油田的应用

渤海锦州25-1 南油田外输原油海管设计最大输油量为9 700 m3/d，随着该油田的不断开发，产油量逐步增加至9 650 m3/d，基本达到该海管的最大设计输送量，在此输量下，海管运行压力上涨至8.58 MPa，接近其最高设计运行压力8.70 MPa，管线安全运行风险急剧增加。在此背景下，在该油田开展了聚α 烯烃型原油减阻剂HYJZ-06 的现场试验，试验结果表明，减阻剂HYJZ-06 针对锦州25-1 南油田原油具有良好的减阻增输效果，当其加注浓度为60 mg/L 时，减阻率达到39.14 %，增输率达到31.80 %，解决了现场原油的减阻增输问题。

1.1 减阻剂加注浓度对减阻效果的影响

锦州25-1 南油田原油黏度（50 ℃）为15.73 mPa·s、密度（20 ℃）为895.1 kg/m3。从表1 数据可以看出：当外输量基本一定时，海管入口压力随着减阻剂加注浓度的升高而降低，减阻率、增输率均随着减阻剂加注浓度的增加而升高。

1.2 泵的剪切对减阻剂效果的影响

从表2 可以看出：减阻剂在外输泵前、后加注时，对其减阻效果影响不大，当其加注在原油缓冲罐前（距离外输泵入口30 min）时，经过外输泵的剪切，减阻剂基本失去减阻效果。

2 减阻剂应用注意事项及要求

2.1 对原油流动状态的要求

减阻剂的作用原理为，它在高于原油倾点的温度下，降低原油因紊流引起的能量消耗，即在相同输油压差下，在相同的管道中获得较大的输油量。因此，减阻剂的应用前提是管线中原油处于紊流状态。液体的流动状态用雷诺数（Re）来判定。所以只有当Re≥3 000才能满足减阻剂对流动状态的最低要求，并且随着雷诺数的增大，减阻效果增强[1]。经过相关理论计算，当锦州25-1 南油田外输量为9 650 m3/d 时，雷诺数为13 825，因此该管线具备减阻剂的应用条件。

2.2 对原油含水率的要求

当管线输送的原油含水率超过其反相点时，即当输送的介质水为连续相时，延程阻力会极大降低，减阻剂在该情况下基本失去减阻作用。因此，只有当管线输送的原油含水率在反相点以内时，才能起到较好的减阻作用。锦州25-1 南油田原油达到反相点时的含水率为55 %，实际的原油含水率在1 %左右，远低于其反相点，因此具备减阻剂的使用条件。

2.3 减阻剂对加注设备的要求

聚α 烯烃型减阻剂HYJZ-06 为白色乳状液体，其自身稳定性较差，放置一段时间后分层，如长时间放置可能存在结块问题。渤海锦州25-1 南油田各化学药剂加注设备均为柱塞泵，用柱塞泵加注该药剂期间，经常发生柱塞泵的堵塞问题，不能保证药剂的持续、稳定加注。针对该问题，对减阻剂加注设备进行了改进，将柱塞泵改为隔膜泵，并通过仪表气对减阻剂HYJZ-06 定期进行搅拌。在此情况下，可以保证减阻剂在现场的正常加注。

2.4 减阻剂的作用时间

聚α 烯烃型减阻剂HYJZ-06，原始状态为团状的线性高分子，其在加入原油中后逐渐由团状展开变为线性状态，只有当减阻剂分子展开后才能对原油起到减阻作用，因此减阻剂从加注到起作用需要一定时间。原油的温度、黏度及Re 对其作用时间均有一定影响。原油温度越低、黏度越大、Re 越小时，减阻剂作用需要时间越长，一般为30 min 至2 h。因此，减阻剂的作用时间必须低于原油在管线中的停留时间，才能保证减阻剂发挥良好的作用效果。锦州25-1 南油田原油在海管中的停留时间约为24 h，现场实测减阻剂作用时间为35 min，因此该油田具备减阻剂的加注条件。

表1 锦州25-1 南油田减阻剂注入浓度与减阻率和增输率的关系

表2 剪切对减阻剂效果的影响

2.5 剪切对减阻剂的影响

当减阻剂刚加注到原油中后，由于其由团状并未展开，因此高速剪切对其减阻效果影响较小，一旦减阻剂分子部分或全部展开，高速剪切将导致减阻剂分子链断裂，最终导致减阻剂作用效果降低或失效[2]。锦州25-1 南油田在外输泵入口加注减阻剂后，对减阻剂效果基本无影响，当其加注在原油缓冲罐前（至外输泵需要30 min）时，减阻剂经过外输泵的剪切，基本丧失作用效果。