CN114719193A - 一种原油集输管束减阻方法及原油集输管束 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种原油集输管束减阻方法及原油集输管束，其中的原油集输管束减阻方法，包括以下步骤：(1)对原油集输管束的内壁进行微纳米化；(2)对微纳米化的原油集输管束内壁进行低表面能修饰，形成超亲水疏油表面。本发明提供的原油集输管束减阻方法及原油集输管束可降低原油在集输管束中的阻力，从而提高原油集输的效率，同时对管束具有防腐和阻垢作用。
Description
技术领域
本发明涉及油气田开发领域，具体为一种原油集输管束减阻方法及原油集输管束。
背景技术
管束输送是目前石油行业普遍运用的运输方式。但是管束运输缺点也较为明显，即存在输送量和输送压力的瓶颈。同时长距离输送是管束输送的特点，但距离越长要求的动力源越大，经济成本也较高。所以如何降本增效，就是减阻技术需要完成和改善的问题。
油田长输管束减少输送流动阻力，降低能量消耗一直是全世界各国科学工作者共同追求的目标。随着科技的发展和新材料、新技术的不断涌现，人们对管束内部壁面节能减阻技术的开发及应用一直没有停止。管束的内壁涂层技术始于上世纪40年代末，最初应用于含硫原油和含硫天然气管束的内壁防腐。1953年美国第一次将管束内涂层技术应用于干线输气。后来发现，内涂层技术的使用不仅有效防止管束内腐蚀，还能够大大提高管束的输量。据报道，国外的输气管束使用内涂层后可使输气量增加5-20％。在管束内壁涂覆表面光滑的涂层能够大大降低管束内壁粗糙度，从而减小输送介质与管壁摩擦力，进而提高管束的输送能力。
研究表明，油气管束输送过程中的沿程阻力主要由流体与管壁之间、流体体相质点之间两部分的摩擦阻力组成。在流体润湿管内壁的条件下不论流态是层流还是紊流，都存在层流边界层，最大的流速梯度集中在管壁附近，而且形成较大的剪切力,这是油气在管束中流动时阻力的主要来源。而壁面剪切力的大小取决于所输送油气的特性和及其与固体壁面间的相互作用力，管壁与流体分子之间的吸引力越强，由壁面引起的摩擦阻力损失越大。改变流体对管壁的润湿程度，使流体在边界层管束内壁侧的接触角增大，使其形成疏油表面，减小管壁与蜡晶间的粘附和与原油之间的相互作用力，从而使流动原油在管壁表面形成部分滑移，达到减阻和降低沿程阻力，节省输送油气能耗的目的。
专利CN200710119100.6(一种原油管束减阻剂的电子给予体及其制备方法)涉及高分子化合物的组合物和管束系统技术领域。该组合物是由长链烯酸酯、苯烯、烯基吡啶组成,其制备方法是将按摩尔比的长链烯酸酯、苯烯、烯基吡啶在18℃～50℃范围内恒温和用氮气进行保护的条件下充分反应,反应总时间在3～8小时。专利CN201710592253.6(管束减阻输送用添加剂)公开了一种管束减阻输送用添加剂。其原料包括钛酸酯、乙二醇丁醚或异辛醇、非离子表面活性剂、阴离子表面活性剂、两性离子表面活性剂。有益效果是：本发明利用聚合物和抗剪切助剂分子之间、助剂分子之间、助剂分子和醇之间的相互作用来解决高分子链在剪切作用下的不可逆降解问题,该发明的添加剂是通过胶束可逆变化和分子缠绕作用,增强聚合分子链的刚性,有效地提高醇基原油减阻剂的抗剪切性能,降低注剂应用成本。
专利CN201410118984.3(一种新型液体原油减阻剂及其制备方法)公开了一种新型液体原油减阻剂，先由酚胺树脂和环氧丙烷按1：10～100的比例聚合，后由有机溶剂稀释而成。制备方法是将酚胺树脂在130℃～140℃的条件下与环氧丙烷(PO)按权利要求比例聚合而成。该发明所得减阻剂在原油大分子间、输送管束的管壁上形成薄层液膜，以达到减少流动原油摩阻，提到输送量的目的。同时，该产品对沉积在输送管线上的油基沉积物具有良好的溶解及清洗效果，从而解决管线沉积产生的油流通道减小，油压升高问题。
综上所述，现有的管束减阻剂主要基于各类化学合成技术，生成高分子聚合物或者表面活性剂的组合，通过目标物质实现在管束内部的附着以实现管束内壁减阻的目的。但是这种方法在应用中存在添加量大、腐蚀、穿孔、结垢等问题，效果并不明显。
发明内容
本发明提供一种原油集输管束减阻方法，可降低原油在集输管束中的阻力，从而提高原油集输的效率，同时对管束具有防腐阻垢作用。
本发明的原油集输管束减阻方法，包括以下步骤：
(1)对原油集输管束的内壁进行微纳米化；
(2)对微纳米化的原油集输管束内壁进行低表面能修饰，形成超亲水疏油表面。
作为优先，步骤(1)包括对金属材料的原油集输管束内壁进行打磨预处理在管束内壁得到具有纳米尺度结构的粗糙金属表面，然后对粗糙金属表面进行热处理得到纳米尺度结构的粗糙金属氧化物层。
作为优先，热处理的方法为：将打磨预处理后的换热器管束用无水乙醇清洗干净，将其放置于加热装置中，以5-15℃/min的升温速率加热到300-900℃，然后恒温加热加热0.5-24h，然后自然冷却。
作为优先，步骤(2)包括在微纳米化的原油集输管束内壁涂超亲水疏油物质层。
作为优先，在微纳米化的原油集输管束内壁涂超亲水疏油物质层的操作方法为：用海绵蘸取液态的超亲水疏油物质，将均超亲水疏油物质匀涂敷在管束的内壁。
作为优先，所述超亲水疏油物质层的材料为聚丙烯腈。
作为优先，所述超亲水疏油物质层的厚度为2mm-3mm。
本发明还提供一种原油集输管束，所述管束的内壁具有超亲水疏油层，所述超亲水疏油层包括纳米尺度的粗糙金属氧化物层和涂在所述粗糙金属氧化物层上的超亲水疏油物质层。
作为优选，所述超亲水疏油物质层的材料为聚丙烯腈。
作为优选，所述超亲水疏油物质层的厚度为2mm-3mm。
本发明的原油集输管束减阻方法与现有技术相比具有以下有益效果：
本发明是通过对管束进行改进，首先使管束的内壁微纳米化，再对内壁进行低表面能修饰，使管束的内壁形成超亲水疏油表面，其与原油之间的静态接触角增大，减小管壁与蜡晶间的粘附和与原油之间的相互作用力，从而使流动原油在管壁表面形成部分滑移，达到减阻和降低沿程阻力，实现自清洁，流动减阻、造粒、防腐蚀、阻垢等效应。另外，本发明的方法与在原油中添加化学降阻剂的方法相比，不会造成化学污染，可保护环境，同时管束改造后可以使用多年，与定时添加化学降阻剂的方法比更省心，成本更低。
本发明的原油集输管束与现有技术相比具有以下有益效果：
本发明的原油集输管束的内壁具有纳米尺度结构的粗糙金属氧化物层和超亲水疏油层，可减小管壁与蜡晶间的粘附和与原油之间的相互作用力，达到减阻和降低沿程阻力，实现自清洁，流动减阻、造粒、防腐蚀、阻垢等效应。
具体实施方式
本发明提供的一种原油集输管束减阻方法，可以在制作新的管束的时候实施，也可以对老旧管束进行改造，包括以下步骤：
(1)对原油集输管束的内壁进行微纳米化。
本步骤包括对金属材料的原油集输管束内壁进行打磨预处理在管束内壁得到具有纳米尺度结构的粗糙金属表面，然后对粗糙金属表面进行热处理得到纳米尺度结构的粗糙金属氧化物层。
(2)对微纳米化的原油集输管束内壁进行低表面能修饰。
包括在微纳米化的原油集输管束内壁涂超亲水疏油物质层，形成超亲水疏油表面。
本发明的原油集输管束减阻方法是通过对管束进行改进，首先使管束的内壁微纳米化，再对内壁进行低表面能修饰，使管束的内壁形成超亲水疏油表面。超亲水疏油表面是一种超浸润材料表面，是指通过改变流体在其表面的静态接触角，使其在特定范围内的，具有特殊浸润性的表面。本发明通过超亲水疏油表面与原油之间的静态接触角增大，减小管壁与蜡晶间的粘附和与原油之间的相互作用力，从而使流动原油在管壁表面形成部分滑移，其压力降可保持在未处理金属通道阻力的30～40％，实现有效的流动减阻目的。同时，可实现自清洁，流动减阻、防腐蚀、阻垢等效应。另外，本发明的方法与在原油中添加化学降阻剂的方法相比，不会造成化学污染，可保护环境，同时管束改造后可以使用多年，与定时添加化学降阻剂的方法比更省心，成本更低。
作为优选的方案，热处理的具体方法为：
将打磨预处理后的换热器管束用无水乙醇清洗干净，将其放置于加热装置中，以5～15℃/min的升温速率加热到300～900℃，然后恒温加热0.5～24h，然后自然冷却，即得到具有纳米尺度结构的粗糙金属氧化物层。
作为优选的方案，在微纳米化的原油集输管束内壁涂超亲水疏油物质层的操作方法为：用海绵蘸取液态的超亲水疏油物质，将均超亲水疏油物质匀涂敷在管束的内壁。
作为优选的方案，所述超亲水疏油物质层为聚丙烯腈材料。所述超亲水疏油物质层的厚度为2mm-3mm。
实施例1：
在内径80mm的金属管束内壁进行打磨预处理在管束内壁金属表面得到具有纳米尺度结构的粗糙金属表面，然后对粗糙金属表面进行热处理得到纳米尺度结构的粗糙金属氧化物层。热处理的方式为，将打磨预处理后的换热器管束用无水乙醇清洗干净，将其放置于加热装置中，以10℃/min的升温速率加热到400℃，恒温加热20h，然后自然冷却。冷却后，在粗糙金属氧化物层涂上3mm厚的超亲水疏油层，形成超亲水疏油表面，在本实施例中，超亲水疏油物质层为聚丙烯腈材料。
(2)利用上述制备好的管束进行原油集输实验，在集油温度在40℃，压力1.25MPa的条件下，本实施的减阻方法较之普通管束减阻40％。
实施例2：
(1)在内径150mm的金属管束内壁进行打磨预处理在管束内壁金属表面得到具有纳米尺度结构的粗糙金属表面，然后对粗糙金属表面进行热处理得到纳米尺度结构的粗糙金属氧化物层。热处理的方式为，将打磨预处理后的换热器管束用无水乙醇清洗干净，将其放置于加热装置中，以8℃/min的升温速率加热到800℃，恒温加热3h，然后自然冷却。冷却后，在粗糙金属氧化物层涂上2.5mm厚的超亲水疏油层，形成超亲水疏油表面。在本实施例中，超亲水疏油物质层为聚丙烯腈材料。
(2)利用上述制备好的管束进行集输实验，在集油温度在40℃，压力1.25MPa的条件下，本实施例的减阻方法较之普通管束减阻35％。
实施例3：
(1)在内径200mm的金属管束内壁进行打磨预处理在管束内壁金属表面得到具有纳米尺度结构的粗糙金属表面，然后对粗糙金属表面进行热处理得到纳米尺度结构的粗糙金属氧化物层。热处理的方式为，将打磨预处理后的换热器管束用无水乙醇清洗干净，将其放置于加热装置中，以10℃/min的升温速率加热到500℃，加热10h，然后自然冷却。冷却后，在粗糙金属氧化物层涂上2mm厚的超亲水疏油层，形成超亲水疏油表面。在本实施例中，超亲水疏油物质层为聚丙烯腈材料。
(2)利用上述制备好的管束进行集输实验，在集油温度在40℃，压力1.25MPa的条件下，本实施例的减阻方法较之普通管束减阻30％。
本发明还提供一种原油集输管束，所述管束的内壁具有超亲水疏油层，所述超亲水疏油层包括纳米尺度的粗糙金属氧化物层和涂在所述粗糙金属氧化物层上的超亲水疏油物质层。
作为优选的方案，粗糙金属氧化物层的形成方式为，对金属材料的原油集输管束内壁进行打磨预处理在管束内壁得到具有纳米尺度结构的粗糙金属表面，然后对粗糙金属表面进行热处理得到纳米尺度结构的粗糙金属氧化物层。
作为优选的方案，所述超亲水疏油物质层的材料为聚丙烯腈。所述超亲水疏油物质层的厚度为2mm-3mm。
本发明的原油集输管束还可通过其它的方式获得纳米尺度的粗糙金属氧化物层和超亲水疏油物质层。
本发明的原油集输管束的内壁具有纳米尺度结构的粗糙金属氧化物层和超亲水疏油物质层，可减小管壁与蜡晶间的粘附和与原油之间的相互作用力，达到减阻和降低沿程阻力，实现自清洁，流动减阻、造粒、防腐蚀、阻垢等效应。
以上实施例仅为本发明的示例性实施例，不用于限制本发明，本发明的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员在本发明的实质和保护范围内，对本发明做出的各种修改或等同替换也落在本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种原油集输管束减阻方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)对原油集输管束的内壁进行微纳米化；
(2)对微纳米化的原油集输管束内壁进行低表面能修饰，形成超亲水疏油表面。
2.根据权利要求1所述的原油集输管束减阻方法，其特征在于，步骤(1)包括对金属材料的原油集输管束内壁进行打磨预处理在管束内壁得到具有纳米尺度结构的粗糙金属表面，然后对粗糙金属表面进行热处理得到纳米尺度结构的粗糙金属氧化物层。
3.根据权利要求2所述的原油集输管束减阻方法，其特征在于，热处理的方法为：将打磨预处理后的换热器管束用无水乙醇清洗干净，将其放置于加热装置中，以5～15℃/min的升温速率加热到300～900℃，然后恒温加热0.5～24h，然后自然冷却。
4.根据权利要求1所述的原油集输管束减阻方法，其特征在于，步骤(2)包括在微纳米化的原油集输管束内壁涂超亲水疏油物质层。
5.根据权利要求4所述的原油集输管束减阻方法，其特征在于，在微纳米化的原油集输管束内壁涂超亲水疏油物质层的操作方法为：用海绵蘸取液态的超亲水疏油物质，将均超亲水疏油物质匀涂敷在管束的内壁。
6.根据权利要求1所述的原油集输管束减阻方法，其特征在于，所述超亲水疏油物质层的材料为聚丙烯腈。
7.根据权利要求1所述的原油集输管束减阻方法，其特征在于，所述超亲水疏油物质层的厚度为2mm-3mm。
8.一种原油集输管束，其特征在于，所述管束的内壁具有超亲水疏油层，所述超亲水疏油层包括纳米尺度的粗糙金属氧化物层和涂在所述粗糙金属氧化物层上的超亲水疏油物质层。
9.根据权利要求8所述的原油集输管束，其特征在于，所述超亲水疏油物质层的材料为聚丙烯腈。
10.根据权利要求8所述的原油集输管束，其特征在于，所述超亲水疏油物质层的厚度为2mm-3mm。
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- 2021-01-04 CN CN202110005189.3A patent/CN114719193A/zh active Pending
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