易凝高粘油品輸送
正文
易凝油品是指凝固點高於管道所處環境溫度的高含蠟量的原油和重油;高粘油品是指在溫度為50℃的條件下其粘度值高達數沲的油品。這兩類油品的輸送須採用降粘和減阻等管道輸油工藝。迄今為止,中國已建的原油輸送管道所輸送的大多是易凝高粘原油。蘇聯和北非、南美、東南亞等地,易凝高粘原油的開採量和輸送量也正在逐年增加。易凝高粘油品的特性 易凝油品中所含的蠟大多是石蠟,僅少數原油中含較多的地蠟。蠟的分子量不同,其熔點也不同。當油品溫度較高,不同分子量的蠟均處於溶解狀態時,油品粘度只隨溫度升高而降低,屬牛頓型流體。當油品溫度逐漸降低時,不同分子量的蠟按熔點高低次第析出,先以細小的結晶分散在油中;隨著溫度的下降,蠟晶不斷地增多和長大,懸浮在液態油中,使油品從牛頓型流體轉變為非牛頓型流體。油品發生這一轉變時的溫度,通常稱為反常點。非牛頓型流體的粘度與油品溫度和油品所經受的剪下力大小有關,故稱為表觀粘度。非牛頓型流體的粘度隨油品溫度下降而上升的幅度要比牛頓型流體大得多。如油品溫度繼續下降,則愈來愈多的蠟晶互相連線,構成有一定結構強度的空間網路,並將液態的烴類包圍於其中,油品即失去流動性,此時的溫度稱為油品的凝固點。若外力足以破壞其網路結構,油品仍可流動。油品含蠟愈多,則反常點和凝固點愈高。
高粘油品通常含膠質很多,而含蠟少。瀝青基原油一般是凝固點低而粘度高的高粘油品。高含蠟量的重燃料油則屬既易凝而又高粘的油品。
輸送方法 易凝高粘油品常採取降粘和減阻等方法輸送。目前用於工業生產的有下列方法。①加熱:將油品加熱以提高蠟和膠質在油中的溶解度,降低輸送時的粘度(見油品加熱輸送)。②高速流動:利用油品在管道中高速流動時產生的摩擦熱,使油品保持在一定的溫度範圍內輸送(見縱貫阿拉斯加管道)。③稀釋:將易凝高粘油品與低凝原油、凝析油或輕餾分油混合輸送,以減少輸送時的摩阻,並降低油品的凝固點。④改變蠟在油品中的結構形態:常用熱處理方法。在蠟晶形成和長大過程中,加熱溫度的高低,冷卻速度的快慢,剪下力大小或攪動作用的強弱都會影響結晶形態。因此,利用熱處理方法,將油品加熱到某一溫度後,按一定條件和速度冷卻,使蠟在重新結晶時形成強度較低的網路結構,從而降低凝固點,改善流動性。各種易凝油品的最優熱處理條件需由室內和現場試驗確定,如印度納霍卡蒂亞油田的1100多公里的原油外輸管道,就是將原油加熱到90~95℃後,經流動和靜止兩個階段冷卻,當油溫降到18~21℃(管道埋設處的地溫)後送入管道。經上述處理後,原油凝固點從30℃降到15.6℃,從而實現等溫輸送。⑤用水分散易凝高粘油品或改變管壁附近的液流形態:有水懸浮和乳化降粘兩種方法。水懸浮是將易凝油品注入溫度遠低於凝固點的水中,形成凝油粒與水組成的懸浮液,輸送時摩阻僅略大於水。印度尼西亞從丹戎至巴厘巴板的長 238公里的管道,用此法輸送凝固點為40.6℃的含蠟原油,油、水比為70:30。懸浮液流速0.73米/秒時的摩阻力為每公里 0.6~0.7千克力/厘米2。在終點將懸浮液加熱並添加破乳劑進行油、水分離,然後脫水。這種輸送方法正常運行的關鍵是保證懸浮液的穩定。乳化降粘方法是將表面活性劑水溶液或濃度0.05~0.2%的鹼性化合物加入高粘油中,在適當的溫度和剪下力作用下,形成水包油型乳化液,可顯著降低高粘原油的粘度。這種方法目前常用於高粘原油的輸送。
此外,還有熱水伴隨、集膚電伴熱,以及添加蠟晶改性劑、減阻劑和水環輸送等方法。這些方法主要用於短距離輸送易凝高粘油品或用於實驗管道。易凝高粘油品的輸送方法要根據油品性質和管道所處的環境,經環道試驗和綜合分析確定。