纳米降凝剂在含蜡原油管输中的应用

项目简介

含蜡原油是由石蜡、胶质、沥青质、芳香烃以及轻烃等组成的复杂混合体系,其中石蜡组分是影响含蜡原油流动性的主要因素。在较高温度下,石蜡溶解在液态原油中,具有较好的流动性;随着温度降低,蜡逐渐结晶析出,蜡晶间通过交联形成三维网络结构,原油胶凝而失去流动性。我国盛产含蜡原油(如图1中红色圆圈所示),尤其是东北管网的大庆原油,其含蜡量均在10%以上,属于高黏高凝的高含蜡原油,目前大都采用加热管道输送工艺。该工艺不仅要消耗大量的燃料油和动力,并带来环境污染,而且一旦管线停输,管线的再启动会存在极大的不安全性。

含蜡原油的低温管输及工艺一直是世界油气储运界科学研究的主要难题之一。目前,传统的高分子降凝剂对我国大部分含蜡原油(尤其是大庆原油)综合处理后的降凝效果、动态及静态稳定的时效性还不能满足现场实际应用的要求。项目组设计开发了一种对含蜡原油具有优异降凝效果的新型纳米降凝剂,大大改善了含蜡原油的低温流动性,已在中石油东北管网大庆原油部分输运管线中开始应用。

纳米降凝剂还有望实现国内其它长距离含蜡原油管道、海上管道、油田集输管道的间歇输送、降温输送、常温输送,包括胜利、长庆、辽河、中原等陆上油田和渤海、南海等海洋油田的含蜡原油。此外,该技术还可以在如苏丹、印度尼西亚、印度、委内瑞拉、美国等国家生产的含蜡原油输运中获得应用。

技术优势

与传统高分子降凝剂相比,纳米降凝剂的主要优势体现在以下几个方面:

(1)从分子运动角度控制石蜡结晶、抑制石蜡析出和聚集,使得加剂后原油降凝降黏幅度更加显著;

(2)加剂后原油具有更好的保持低温流动的长时效性、优异的抗剪切性、良好的热稳定性和广适性;

(3)加剂后原油的二次加热温度可大幅度降低,从而节约大量能源,减少排放,并提高输油管道的安全等级;

(4)具有广适性,对不同产地的多种含蜡原油均具有明显的降黏降凝作用。

图2含蜡原油(A)与添加纳米降凝剂后的含蜡原油(B)的流动性

知识产权

专利号:ZL201110004024.0原油降黏降凝剂组合物及其制备方法和应用

应用市场

2010年纳米降凝剂实现中试生产,并分别在中石油管道公司三条输油管线上进行了现场加剂输运试验(如图3所示)。现场试验结果表明,添加新型纳米降凝剂后,原油凝点和黏度显著下降,完全复现了实验室的效果,实现了既定的工业化目标。

图3纳米降凝剂现场试验

此外,纳米降凝剂在含蜡原油的开采中也具有较好的应用前景,由于降低了原油的凝点和黏度,一方面可以降低开采过程中的采油压力;另一方面,由于加剂后井口产生凝油的时间大大延长,因此添加纳米降凝剂以后,清洗井口凝油的频率大大降低。

纳米降凝剂是一类高附加值的新型材料。经初步测算,其投资规模在一千万左右,顺利投产应用将会产生巨大的直接经济效益和社会效益:一方面可以为原油管道输运企业节约大量的燃料油,初步估算可降低原油进站温度5℃,仅东北管网每年可节约燃料油6.7万吨,成本达上亿元,提高管输安全等级;另一方面,使用纳米降凝剂可以有效提高管道输送量和运行效率,降低管道维护成本,有效减少燃油加热设备投入和场地占用,节省大量燃油,减少甚至避免了废弃热水的排放,从而减少了有害污染物和二氧化碳的排放,具有显著的生态效益和环境效益。

 

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