高含蜡原油降凝降粘技术研究
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作者:辛迎春
【摘 要】论文通过流变实验评价了SYKJ降凝剂对原油的凝点、粘度与屈服值的影响。结果表明：SYKJ降凝剂投加100mg/L剂量，原油凝点降幅为15℃，25℃时降粘率为81.7%，对低温流动性的改善效果较明显。在0.5℃/min低降温速率下，加剂原油的降凝降粘效果较好，但随着降温速率增大，降凝降粘效果变差。经500s-1高速剪切后，加剂原油的凝点和降粘率等指标的回升率均可满足降凝剂使用要求，SYKJ降凝剂具有较强的抗剪切性能。在70℃重复升温处理后，加剂原油性质未发生恶化。
【Abstract】The paper evaluates the effect of SYKJ pour point depressant on the pour point， viscosity and yield value of crude oil through rheological experiments. The results show that： when the dosage of SYKJ pour point depressant is 100 mg/L， the reduction range of the pour point of crude oil is 15℃， and the viscosity reduction rate is 81.7% at 25℃. It has obvious effect on the improvement of low temperature fluidity. At a low cooling rate of 0.5 ℃/min， the effect of pour point and viscosity reduction is better of crude oil with depressant， but with the increase of cooling rate， the effect of pour point and viscosity reduction becomes worse. After 500 s-1 high-speed shearing， the recovery rate of pour point， viscosity reduction rate and other indexes of crude oil with depressant can meet the use requirements of pour point depressant. SYKJ pour point depressant has strong shearing resistance. After repeated heating treatment at 70 ℃， the properties of the crude oil with depressant did not deteriorate.
【关键词】高含蜡原油;低温流动性;降凝剂;加剂热处理;降凝降粘
【Keywords】high waxy crude oil; low temperature fluidity; pour point depressant; depressant thermal treatment; pour point and viscosity reduction
【中图分类号】TE868 【文献标志码】A 【文章编号】1673-1069（2020）10-0194-03
1 引言
含蜡原油是一种组成极其复杂的混合物，其流动性与原油组成（胶质、沥青质、蜡）有关，也与原油经历的热历史和剪切历史有关。热历史和剪切历史是通过影响蜡晶的形态和结构来影响含蜡原油的流变性，导致管道输送存在诸多困难[1]。向原油中添加降凝剂可以改善蜡的结晶习性，阻碍蜡晶的生长，蜡晶形貌变得更加规整，不易相互搭接形成空间网络结构，进而达到降凝减粘的效果[2，3]。
以渤中某油田的含蜡原油为研究对象，投加定量SYKJ降凝剂，考察降凝剂加剂量、活化温度、剪切速率、降温速率对含蜡原油低温流动性的影响规律，分析了该降凝剂对含蜡原油流变性改善机理。
2 实验部分
2.1 实验材料及仪器
①材料：渤中某油田含蠟原油;SYKJ降凝剂（聚甲基丙烯酸酯类，由胜利油田某化工厂提供）;石油醚等。
②仪器：Haake RS300型同轴旋转式流变仪，具有控制剪切速率（CR）和剪切应力（CS）两种测量模式，温度控制通过配套的水浴循环来实现，变化范围为0～100℃。
2.2 油样基本物性
所用原油为渤中油田含蜡原油，其基本物性参数见表1。
根据原油的个别性质进行分类，该原油属于高蜡、含胶、低硫轻质原油。
3 实验结果与分析
3.1 降凝剂筛选
将原油预热60℃，每种油分别加入降凝剂100mg/L，置于70℃恒温15min，用100rpm的速度搅拌2min，恒温10min。然后，以1℃/min降温速率降至50℃，恒温10min，分别装样，再以0.5℃/min降温速率降温到测试温度25℃，静置恒温10min，测其表观粘度和凝点（见图1和表2）。 SYKJ降凝剂投加100mg/L剂量，在70℃处理条件下，凝点由25℃降为10℃，在30s-1时25℃降粘率>85%，降凝降粘效果较好，对低温流动性的改善效果较明显。
3.2 降凝剂加剂量对原油流动性改进效果的影响
由表3可知，当SYKJ降凝剂加剂量为50mg/L时，流动性改进效果略差;加剂量为100mg/L时，流动性改进效果提高，凝点降幅为15℃，25℃时降粘率为81.7%;加剂量为200mg/L、300mg/L时，凝点降幅为17～19℃，25℃时降粘率为85%～87.8%，流动性改进效果递增幅度变化不大。从性价比角度分析，其最佳剂量为100mg/L。
3.3 降凝剂活化温度对原油流动性改进效果的影响
基于吸附-共晶理论，加入降凝剂时的活化温度必须高于蜡在其中全部融化的温度，降凝剂随原油冷却与石蜡共晶或吸附而起到降凝的作用。每种原油降凝剂的最佳活化处理温度，应通过试验和技术手段加以确定[4]。
用降凝效果均较好的SYKJ降凝剂加入剂量100mg/L，分别在40℃、50℃、60℃、70℃、80℃条件下预热活化处理，恒温15min，100rpm恒温搅拌5min，以1℃/min降温速率降至50℃，恒温10min。分别装样，再以0.3～0.5℃/min降温速率降温，分别测试凝点和25℃表观粘度（见表4）。
活化温度<60℃，SYKJ降凝剂投加100mg/L，原油的降凝降粘效果欠佳。温度>60℃，随着处理温度的升高，有利于原油中微晶蜡的溶解，加剂原油处理效果逐渐提高。综合考虑，原油处理温度在60～70℃为佳。
3.4 不同剪切速率对原油流动性改进效果的影响
原油添加SYKJ降凝剂加100mg/L，70℃处理条件下，恒温15min，100rpm搅拌5min，以1℃/min降温速率降至50℃，恒温10min，装入流变仪测量系统以0.3～0.5℃/min降温速率降温至35℃，用不同的剪速（10s-1、50s-1、150s-1、500rpm）剪切1min，恒温10min，分别装样测试。不同剪切速率对流动性的影响结果见表5。
原油添加SYKJ降凝剂100mg/L经500s-1高速剪切后，凝点回升了2℃，凝点回升<3℃的指标;降粘率回升了3.79%，降粘率回升<8%的指标;屈服值随剪速增加略增大，其回升率为15.2%，但均可满足降粘剂使用要求。
3.5 降温速率对原油流动性改进效果的影响
降温速度对降凝降粘效果有明显影响，不同的原油有不同的析蜡高峰区。在析蜡高峰区，应控制油温均匀下降。在70℃处理条件下，原油添加SYKJ剂100mg/L，恒温15min，100rpm搅拌5min，以1℃/min降温速率降至50℃，恒温10min，再以不同的降温速率（0.5℃/min、2℃/min、4℃/min）降至35℃，恒温10min。分别装样进行测试，实验结果见表6。
原油添加SYKJ降凝剂后，在0.5℃/min的低降温速率下，蜡晶可以逐渐地均匀析出，有比较充分的时间使降凝剂与石蜡相互作用，从而取得较好的降凝降粘效果。当降温速率为4℃/min时，晶核生成速度将大于蜡晶生成速度，不利于降凝剂与蜡共晶，形成大量细小致密的蜡晶体系，其表面能和结构强度增大，因而降凝降粘效果差。
3.6 重复升温对原油流动性改进效果的影响
在70℃处理条件下，原油添加SYKJ剂100mg/L，恒温15min，100rpm搅拌5min，以0.5℃/min降温速率降至45℃，恒温10min，再重复升温到70℃，再以1℃/min降温速率降至50℃，分别装样，然后以0.3～0.5℃/min降温速率进行降温测试（见表7）。
原油添加SYKJ降凝剂100mg/L，在70℃重复升温处理条件下，凝点回升了2.5℃，凝点回升<3℃的指标;视粘度回升了2.90%，视粘度回升<8%的指标，屈服值回升率为21.4%，重复升温后加剂原油性质未发生恶化。
4 结论
①SYKJ降凝剂对渤中油田含蜡原油的低温流动性改善效果较好。加剂100mg/L，活化温度为70℃下降凝幅度17℃，35℃以下降粘率≥80%，低温流动性明显改善。
②渤中油田含蜡原油添加SYKJ降凝剂100mg/L，在析蜡点温度以下具有较好的抗剪切稳定性。
③原油添加SYKJ降凝劑100mg/L，在0.5℃/min的低降温速率下，具有较好的降凝降粘效果，但随着降温速率升高，其降凝降粘效果变差。
④原油添加SYKJ降凝剂100mg/L，在70℃重复升温处理条件下，加剂原油性质未发生恶化。
【参考文献】
【1】董长友，任志勇，曲日涛，等.渤海高凝含蜡原油流变特性及降凝剂效果评价研究[J].当代化工研究，2017（07）：109-111.
【2】李克华.降凝剂及其降凝机理[J].石油与天然气化工，1993，22（1）：44-49.
【3】杨飞，李传宪，林名桢，等.含蜡原油降凝剂与石蜡作用机理的研究进展与探讨[J].高分子通报，2009（08）：24-31.
【4】康万利，马一玫.原油降凝剂研究进展[J].油气储运，2005，24（04）：3-7.
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