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jdd系列原油流动改进剂的研究 原油流变学及其流动改进技术已成为许多相关研究领域的热点。由于原油高温加热输送技术所带来的巨大能耗,使课题的研究方向从热处理技术逐步转移到加剂技术上来。原油流动改进剂是加剂技术中效果最好,现场限制条件最少的一类药剂,它不仅可以降低原油的凝固点,而且可以大幅度降低原油粘度。原油流动改进剂于20世纪30年代问世,60年代才用于原油管道中。中国对原油流动改进剂的研究始于20世纪70年代末,1984年才有成果报道,到目前为止已取得了突破性进展,主要产品有CE系列、CY系列流动改进剂,并在中国现有的10余条管道上都进行了应用或试验应用,取得了比较好的效果,获得了很高的经济效益。近年来,大庆油田在双管掺水集油流程上和单井套管中,开展了大规模工业性加原油流动性改性剂来降低集油温度、脱水温度的试验,取得了显著的节能效果,每年获得经济效益达上亿元。2000年冀东油田开展了该课题的项目研究。针对原油流动性改进剂的性能要求和冀东油田油品性质的特点,对油田各区块油品性质进行室内试验。根据相关资料并结合常温输送的要求及技术指标,进行了现场试验,取得了很好的效果,与油区同期相比单井集油温度平均降低15 ℃左右,在原油凝固点附近运行,大幅节约了系统的能耗。 1 jd系列原油流动改善剂的作用、机制和药物功能 1.1 表面活性剂改性原油假乳机理 原油掺水输送主要是通过高温水提高原油温度降低原油流动阻力,同时阻止原油低温凝固。原油乳化输送则是将含有原油流动性改性剂的活性水掺入原油中,在药剂的作用下形成水包油型(O/W)原油假乳状液,该原油假乳状液粘度比原油粘度低2个数量级左右,从而大大降低了原油的表观粘度。另外,表面活性剂吸附在管壁上形成亲水膜,降低管壁的摩阻。原油表观粘度和管壁摩阻的降低可大大降低原油管道输送的能耗。 1.2 表面活性剂作用机理 原油乳化液由HLB值不同和表面活性剂复配而成,在常温或低温集油中的主要作用如下。①表面活性剂吸附在管壁上形成亲水膜,一方面降低管壁的摩阻,另一方面将金属表面由亲油性转变为亲水性,抑制石蜡和凝油向管壁上沉积。②在水包油型假乳状液中,表面活性剂吸附在油珠表面,对油珠之间的聚并起抑制作用,可降低油珠的聚并温度,对 水包油型(O/W)原油乳状液在原油凝固点之下具有 稳定作用,降低油管和集油管中油块的形成温度。 ③降低原油乳状液转相点的含水率,提前形成具有适度稳定性的水包油型原油假乳状液,显著降低含水原油的表观粘度。④对油包水型原油乳状液有破乳作用,便于在中转站和联合站进行油水分离。JDK系列原油流动性改性剂是以亲水性强的表面活性剂作主剂,同时加入针对性强的破乳剂的复配药剂。因此,当原油流动性改性剂加入到油井油层套管环形空间与含水油混合后,利用井底的热力和抽油泵的搅拌作用形成水包油假乳状液后,可以同时起到防蜡、降粘、降低管壁摩阻和降低原油输送温度等功效。 2 试验与研究 2.1 集油管线充放电模拟流动试验 根据对原油物性的要求,需要对原油含水、凝固点、粘度、挂壁情况、脱水能力以及模拟流动情况进行试验。含水试验按SY/T 5402—91执行;凝固点试验按GB 510进行;粘度按SY/T 0520—93测定;脱水能力按SY/T 5797—93测定。在挂壁情况试验中优选药剂时,在一定浓度下考察试样在不同温度下的流动能力、是否挂壁以及脱水情况。在模拟流动试验中,为了模拟集油管线中乳状液的流动过程,结合有关资料,在室内安装了一套模拟流动装置,见图1。原油乳状液可预先放入反应釜中,控制温度为井口掺水乳状液温度,用空气把乳状液压到不锈钢管中,在假定降温温度保持20 min,然后用定压空气打出原油,计量排出100 g液体的时间。 2.2 jwd系列原油流动性改性剂的优选试验 将室内试验分成四步:首先完成在老爷庙油田的试验,然后是柳赞油田、高尚堡油田,最后保证中心联合站高一联的正常生产。对冀东油田不同区块具有代表性的油井以及各中转站原油进行了试验。通过做低温下挂壁试验、乳化试验、粘度变化以及凝固点变化等试验优选乳化剂,通过常温脱水试验优选破乳剂,并进行复配后的干扰试验,获得JDK系列原油流动性改性剂配方,并进行了现场试验。 为试验方便并不失一般性,对有代表性的原油进行了药剂的优选试验。由于柳赞和高尚堡油田原油流动改进剂的试验模拟结果分析方法与老爷庙油田相似,因此仅对老爷庙油田原油流动改进剂的试验模拟结果进行详细分析。 2.2.1 老爷庙油田原油流动性改进剂合成试验结果 进行原油流动性改进剂的优选,首先必须满足系统脱水的要求。因此在优选药剂时先考察了脱水能力,试验结果见表1(药剂浓度为50 mg/L,温度为40 ℃)。 乳化效果试验数据如表2所示。根据表1和表2数据,优选出效果较好的单剂,然后进行复配,得到系列产品J