CN1228413C - 低成本降低原油粘度的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种低成本降低原油粘度的方法，主要用于原油的输送、储存、以及再开采等领域提高原油输送量或原油再开采产量。该方法是在原油中添加与原油的体积比浓度为0.1～3%的芳香烃类溶剂，该芳香烃类溶剂优选苯、甲苯、二甲苯溶剂中的任意一种或一种以上的组合，采用常规方法注入原油中即可。该方法不需复杂的加注设备及操作工艺就能有效减少原油经管道输送时的阻力、增加原油的再开采量、节省输送和开采原油的能源、降低原油的生产成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种低成本降低原油粘度的方法，主要用于原油的输送、储存、以及再开采等领域提高原油输送量或原油再开采产量。
背景技术
油田开采出的原油大多需经输油管道输送至远处的转运地或炼油厂，其间需要采用加压、加温、保温的输送手段以保持原油的流动性能。由于世界经济对原油的依赖程度不断提高，原油的需求量也在不断增长，许多原油输送管道已经达到了满负荷运行的状况。为了进一步提高这些管道输送原油的效率，目前所采用的方法主要是在管输原油中添加降凝剂、减阻剂、抗蜡析出剂来提高原油的流动性能，但这些添加剂大都由多种较复杂的化学组份组合而成，其成本很高，对原油的减阻效果却比较一般。另外，油田首次、二次或三次再开采原油时，由于原油和地底崖层的沾粘度很大，也需要在原油中投入与上类似的化学添加剂，但这些添加剂的效果并不是很理想，再开采成本也很高。
以管输原油减阻剂为例，世界各国均有生产厂家生产各式各样的此类减阻剂，它们的主要成份是超高分子量长链烃类或醇类。据1991年5月石油工业出版社出版的罗塘湖所著的《含蜡原油流变特性及其管道输送》一书中介绍：美国大陆石油公司的产品CDR102减阻剂就属于直长链烃、少侧链极高分子量聚合物，是分子量超过100万的聚α烯烃。这种大分子量聚合物溶于原油后，在原油的流动过程中，其直长链顺流体方向而呈梳状，并且由于其本身的粘弹性而具有一定的抗拉伸变形能力，所以它能抑制输油管道中原油的紊流而产生减阻作用。但此类减阻剂仍然存在以下缺陷：
其一，由于此类减阻剂的主要成份是超高分子量长链烃类或醇类，实际使用证明其抗剪切的能力很差，在输油干线上的离心泵、加热炉、三通和弯头等会产生较强剪切力的地方，均会破坏减阻剂的作用。所以目前所有此类减阻剂只能在原油输送的站间管段内起作用，若整条输油管道均采用添加此类减阻剂的输送工艺，则需要在每站出口处都添加减阻剂，即如果在一个以上的管段上存在影响原油流动的卡脖子点，就需要多点注入减阻剂，这样操作极为复杂，成本增加很高。
其二，由于此类减阻剂的抗剪切能力很差，它们必须在泵站后面的传输管线上采用高压注入，这样必然导致需要用昂贵的、特殊的、专用剪切力低的设备进行加注，不仅进一步增加了原油输送的成本，而且这些专用设备使用起来也极为不便。
其三，由于此类减阻剂必须在原油紊流的状态下才能有效，在原油层流状态下则不起作用，故其应用还受管输原油运行状态的限制。到目前为止的实验表明：这些减阻剂对不容易形成紊流状态的高粘易凝原油的减阻效能急剧降低，对于含蜡量或含水量高的原油也基本上不起作用。
发明内容
本发明的目的就是要提供一种低成本降低原油粘度的方法，该方法不需复杂的加注设备及操作工艺就能有效减少原油经管道输送时的阻力、增加原油的再开采量、节省输送和开采的能源、降低原油生产成本。
为实现上述目的，本发明所提出的低成本降低原油粘度的方法，是在原油中添加与原油的体积比浓度为0.1～3％的芳香烃类溶剂。该芳香烃类溶剂优选苯、甲苯、二甲苯溶剂中的任意一种或一种以上的组合。经测试表明：在原油中加入芳香烃类溶剂后，原油的粘度能大幅降低。在高粘易凝原油中所添加的苯、甲苯、二甲苯或其组合与原油的体积比浓度优选0.1％～1.5％，其添加量过小时，原油的粘度降低不明显，其添加量过大时，虽然原油的粘度会进一步降低，但添加的综合成本会大大增加。
本发明的优点在于：所采用的芳香烃类溶剂特别是苯、甲苯、二甲苯属于成本低廉的小分子量物质，其作用机理完全不同于超高分子量长链的减阻剂，低浓度小分子量的芳香烃类溶剂与原油特别是易凝高粘原油中的粘稠组份起作用，可大幅度降低原油的粘度，从而改善原油的流动性能，使得原油更加容易通过管道传输。使用本发明方法进行管道输送原油，还具有以下特点：
其一，芳香烃类溶剂属于小分子量物质，其本身就具有抗剪切的特性，它可以直接通过干线上离心泵、加热炉、三通和弯头等会产生较强剪切力的地方而继续保持降低原油粘度和减少流动阻力的作用，而且其作用不仅在站间管段内有效，还可以在整条输油管道上有效。故只需在输油管道上游一次性加入即可。
其二，芳香烃类溶剂可以在泵站前面的传输管线进行常压常温注入或混入，不需要昂贵特殊的专用剪切力低的设备进行加注，采用简单加注混入方法即可，使用极为方便。
其三，芳香烃类溶剂属于原油炼制的产品之一，不会影响原油的品质，可在后续的环节回收。它添加在原油中时，由于它与原油中的相关组份相互作用，其挥发性大幅降低，所以它不会增加原油的危险性。
综上所述，由于本发明能够通过大幅降低原油的粘度增加原油的管道输送量，缩短原油在管道内的传输时间，所以能够降低原油输送过程中所用泵站、加热炉和增压泵的能耗，降低所输送易凝高粘原油中的轻质油添加比例，减少铁路和公路运输的原油数量，这样就极大地降低了原油的综合输送成本，提高了用户的经济效益。同时，使用本发明进行原油开采和再开采，能够低成本大幅度降低所开采原油的粘度，提高原油的再开采效率和产量，具有极高的经济价值。本发明还适用于一切需要降低原油粘度的场合。
具体实施方式
以下结合具体的实验数据对本发明作进一步的详细描述：
实验一：选用大港油田开采的易凝高粘原油，在模拟输油管末端温度为32℃的情况下，分别向其中注入体积比浓度为0.1～1％的苯、甲苯、二甲苯溶剂或三者的混合溶剂，采用美国产BROOKFILD DV-E型旋转式粘度计测试原油的粘度变化，其中选用1#转子，转速为100转/分钟，容器选用250ml塑料杯，得出如下表一至表四的结果：
表一：添加苯溶剂时原油粘度的变化
| 序号 | 添加量％(V) | 粘度(CP) |
| 1 | 0.0 | 31.2 |
| 2 | 0.2 | 26.7 |
| 3 | 0.5 | 25.5 |
| 4 | 1.0 | 22.2 |
表二：添加甲苯溶剂时原油粘度的变化
| 序号 | 添加量％(V) | 粘度(CP) |
| 1 | 0.0 | 31.2 |
| 2 | 0.2 | 26.6 |
| 3 | 0.5 | 24.6 |
| 4 | 1.0 | 23.8 |
表三：添加二甲苯溶剂时原油粘度的变化
| 序号 | 添加量％(V) | 粘度(CP) |
| 1 | 0.0 | 31.2 |
| 2 | 0.2 | 26.5 |
| 3 | 0.5 | 24.2 |
| 4 | 1.0 | 23.5 |
表四：按1∶1∶1的比例添加苯、甲苯、二甲苯混合溶剂时原油粘度的变化
| 序号 | 添加量％(V) | 粘度(CP) |
| 1 | 0.0 | 31.2 |
| 2 | 0.2 | 25.4 |
| 3 | 0.5 | 23.3 |
| 4 | 1.0 | 23.1 |
实验一的结果表明：
1.苯、甲苯、二甲苯三者作用类似，均具有降低高粘易凝原油粘度的作用。
2.其添加量为0.2％时，可明显观察到原油粘度变化，平均粘度降低为26.3CP，降低的百分数为15.7％。
3.其添加量为0.5％时，原油的平均粘度降低到24.4CP，降低的百分数为21.8％。
4.其添加量达到1.0％时，原油的平均粘度降低为23.3CP，降低的百分数为25.3％，出现了四分之一的改善。
5.在易凝高粘原油加入低浓度的苯、甲苯、二甲苯溶剂或其几种混合溶剂时，的确能够有效地降低易凝高粘原油的粘度。
在实验中我们还发现，添加进原油中的苯、甲苯、二甲苯等芳香烃类物质作用稳定，未观察到它们的挥发。另外，在高粘易凝原油中加入苯、甲苯、二甲苯溶剂后其凝结点有少许降低。在高粘易凝的原油中加入其他含有苯基的芳香烃类物质，也具有一定的降低原油粘度的作用。
实验二：选用大港油田开采的易凝高粘原油，进行模拟管道输送原油的实验。在模拟输油管末端温度为32℃的情况下，分别向其中注入体积比浓度为0.1～1％的苯、甲苯、二甲苯溶剂或三者的混合溶剂，保持原油的温度为32℃，油温不均匀度＜0.2度，测试流量200公升/小时，得出如下表五至表八的结果：
表五：添加苯溶剂时的减阻效果测试结果
| 序号 | 添加量％(V) | 减阻率 |
| 1 | 0.0 | 0.0％ |
| 2 | 0.2 | 11.2％ |
| 3 | 0.5 | 23.2％ |
| 4 | 1.0 | 27.1％ |
表六：添加甲苯溶剂时的减阻效果测试结果
| 序号 | 添加量％(V) | 减阻率 |
| 1 | 0.0 | 0.0％ |
| 2 | 0.2 | 12.1％ |
| 3 | 0.5 | 22.7％ |
| 4 | 1.0 | 26.8％ |
表七：添加二甲苯溶剂时的减阻效果测试结果
| 序号 | 添加量％(V) | 减阻率 |
| 1 | 0.0 | 0.0％ |
| 2 | 0.2 | 12.2％ |
| 3 | 0.5 | 22.1％ |
| 4 | 1.0 | 26.5％ |
表八：按1∶1∶1的比例添加苯、甲苯、二甲苯混合溶剂时的减阻效果测试结果
| 序号 | 添加量％(V) | 减阻率 |
| 1 | 0.0 | 0.0％ |
| 2 | 0.2 | 12.9％ |
| 3 | 0.5 | 23.3％ |
| 4 | 1.0 | 27.5％ |
减阻率计算公式为：减阻率＝(P0-P)/P0×100％
其中：P0为未加溶剂时的原油流体的压降，P为加入溶剂时的原油流体的压降。
实验二的结果表明：
1.苯、甲苯、二甲苯三者作用类似，均具备管输原油的减阻作用。
2.其添加量为0.2％时，平均减阻率为12.1％。
3.其添加量为0.5％时，平均减阻率为22.8％。
4.其添加量达到1.0％时，减阻率约为27.0％。
5.在易凝高粘原油加入0.5～1.0％浓度的苯、甲苯、二甲苯溶剂，能够具有明显的减阻作用。
在高粘易凝的原油中加入其他含有苯基的芳香烃类物质，也具有一定的原油减阻作用。
由此可见，在原油特别是易凝高粘原油中加入低浓度的芳香烃类溶剂，可大幅降低原油的粘度，适用于一切需要降低原油粘度的场合。使用本发明方法进行管道输送原油，可以保证在整条管线上，降低原油输送的阻力，提高原油的输送量，节约能源，降低输送成本。使用本发明方法进行原油开采和再开采，能够大幅度降低所开采原油的粘度，使得原油更加容易被水或溶有PAM(注水溶液控制剂)的水溶液从岩缝里驱出，可提高原油的再开采产量20～60％。所以，本发明具有极高的经济价值。
Claims (5)
1.一种低成本降低原油粘度的方法，其特征在于：该方法是在原油中添加与原油的体积比浓度为0.1～3％的芳香烃类溶剂，所添加的芳香烃类溶剂是苯、甲苯、二甲苯溶剂中的任意一种或一种以上的组合。
2.根据权利要求1所述的降低原油粘度的方法，其特征在于：所添加的芳香烃类溶剂是与原油的体积比浓度为0.1～1.5％的苯溶剂。
3.根据权利要求1所述的降低原油粘度的方法，其特征在于：所添加的芳香烃类溶剂是与原油的体积比浓度为0.1～1.5％的甲苯溶剂。
4.根据权利要求1所述的降低原油粘度的方法，其特征在于：所添加的芳香烃类溶剂是与原油的体积比浓度为0.1～1.5％的二甲苯溶剂。
5.根据权利要求1所述的降低原油粘度的方法，其特征在于：所添加的芳香烃类溶剂是与原油的体积比浓度为0.1～1.5％的苯、甲苯、二甲苯任意混合溶剂。
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