油井稠油降粘工藝技術(shù)及配套應(yīng)用探究

摘要：稠油一般是指油層溫度下脫氣原油的粘度超過100mPa·s，密度大于0.92g·cm-3的原油。在油田稀油資源緊缺的局面下，稠油將成為石油資源重要的接替資源，我國的稠油資源豐富，但由于粘度高，流動性差，增加了稠油開采和集輸?shù)睦щy，為了改善稠油的開采和集輸，必須研究稠油的性質(zhì)和稠油的降粘工藝技術(shù)。

關(guān)鍵詞：稠油開采;粘度;降粘工藝;配套應(yīng)用

稠油在世界油氣資源中占有較大的比例，近年來稠油的開采和集輸問題越來越引起人們的關(guān)注。稠油之所以稠，主要是稠油中的膠質(zhì)、瀝青質(zhì)含量高，膠質(zhì)、瀝青質(zhì)含量越高，油的粘度也就越高，即油越稠。原油中的膠質(zhì)、瀝青質(zhì)并不是單一物質(zhì)，它們是結(jié)構(gòu)復(fù)雜的非烴化合物的混合物，膠質(zhì)的相對分子質(zhì)量較低，溶于油，而瀝青質(zhì)的相對分子質(zhì)量較高，是膠質(zhì)的進(jìn)一步縮合物，不溶于油，分子中稠環(huán)部分成片狀。油田生產(chǎn)的原油通過管道輸送至730km之外的地區(qū)進(jìn)行處理。由于原油粘度較高，為了滿足原油外輸需求，必須對其進(jìn)行降粘處理，要求29℃原油的粘度低于 1600mPa·s。同時，隨著油田生產(chǎn)量的增加，原油外輸量達(dá)到7.64×106 /d。因此，需要優(yōu)選適用的降粘技術(shù)。

1原油物性分析

1.1 降粘前

油田生產(chǎn)的原油為高膠質(zhì)原油，屬于稠油，密度0.940 8～0.942 8 kg/cm3，經(jīng)地面脫氣、脫水后，50 ℃時粘度為 1 293～1 666 mPa·s，凝點為8～19 ℃，含蠟量為 4.0%～14.9%，酸值為 12.25～13.82 mgKOH/g，油中金屬鈣、鋁、鐵、鈉含量較高，也是導(dǎo)致原油粘度較高的因素之一。

1.2 降粘油

在兩種不同溫度（>165 ℃、>330 ℃）工況條件下，采用裂解法處理后的降粘油，其粘度和酸值較降粘前均有大幅度降低。粘度降低摻稀后有利于原油的輸送，酸值降低能夠防止設(shè)備發(fā)生腐蝕，有利于保護(hù)設(shè)備和管道。

2 裂解法降粘技術(shù)

2.1 基本原理

稠油粘度高的根源在于金屬雜原子與瀝青膠質(zhì)等大分子在作用力下形成的膠束結(jié)構(gòu)。因此，降低稠油中金屬雜原子或瀝青膠質(zhì)的含量、變?yōu)r青膠質(zhì)等大分子為小分子，是稠油降粘的根本途徑。在催化裂化或熱裂解條件下，稠油烴類最主要的反應(yīng)是分解反應(yīng)。影響催化裂化或熱裂解反應(yīng)的主要因素包括反應(yīng)溫度、壓力、時間以及催化劑與稠油量之比。稠油大分子經(jīng)催化裂化或熱裂解反應(yīng)后，稠油粘度將大幅降低。

2.2 工藝流程

原油從中心處理站經(jīng)喂料泵輸送至熱交換器，溫度升至 130 ℃，再進(jìn)入電脫鹽器，脫鹽原油在換熱器中與處理后的降粘油交換熱量，溫度達(dá)到 300 ℃，再進(jìn)入閃蒸罐。頂部分離出的氣相進(jìn)入分餾塔;底部液相經(jīng)加壓泵加壓后進(jìn)入加熱爐，加熱至 430 ℃，從反應(yīng)塔底部進(jìn)入反應(yīng)塔。在反應(yīng)塔內(nèi)，底部液相重質(zhì)油發(fā)生裂化反應(yīng)，大分子烷烴分裂為小分子烷烴和烯烴;環(huán)烷烴分裂為小分子或脫氫轉(zhuǎn)化成芳烴，其側(cè)鏈較易斷裂;芳烴環(huán)很難分裂，主要發(fā)生側(cè)鏈斷裂。裂化產(chǎn)物以甲烷、乙烷、乙烯組分居多，從反應(yīng)塔頂部離開反應(yīng)塔，進(jìn)入分餾塔。在高溫作用下，將具有長鏈分子的烴斷裂為各種短鏈的氣態(tài)烴和液態(tài)烴，液相流向分餾塔底部的塔盤，被底部的循環(huán)油冷卻，溫度降至 350 ℃，裂化反應(yīng)結(jié)束。降粘油從分餾塔塔底流出，過濾掉焦粒后，經(jīng)降粘油泵輸送至熱交換器與脫鹽原油進(jìn)行熱交換，溫度降至 260 ℃。冷卻后的降粘油分成兩部分：一部分作為冷卻油流到分餾塔底部塔盤;另一部分與中心處理站進(jìn)料原油熱交換后再經(jīng)水冷卻，溫度降至80 ℃，與中心處理站外輸油混合后流向首站外輸泵。

分餾塔中分離出的氣相從塔頂流出，同時部分稠油在上部塔盤分離成柴油，經(jīng)循環(huán)泵輸送至熱交換器與脫鹽原油進(jìn)行熱交換，隨后一部分回流至分餾塔，另一部分與降粘油混合外輸。從分餾塔頂流出的汽油、天然氣和水蒸汽首先空冷至 60 ℃，然后水冷至 40 ℃，最后流經(jīng)三相分離器進(jìn)行油、氣、水分離。分離出的汽油一部分回流至分餾塔，另一部分摻入降粘油外輸，分離出的天然氣作為加熱爐的燃料，廢水外排。

3 現(xiàn)場應(yīng)用效果

油田純稠油應(yīng)用裂解法降粘工藝降粘，并摻入體積分?jǐn)?shù)為 20%～25%降粘油后，50 ℃混合油粘度可降至 500 mPa·s 以下。由于原油粘度高，外輸泵出口壓力接近額定壓力上限，因此泵效降低，縮短了設(shè)備使用壽命。裂解法降粘工藝結(jié)合摻稀應(yīng)用以來，外輸泵輸出壓力從 8.08 MPa降至 0.46 MPa，改善了外輸泵的運行條件，泵效明顯提高。同時，原油外輸能力上升至 7.6× 106 L/d，滿足了油田生產(chǎn)需要。

4結(jié)論

綜上所述，稠油裂解法先降粘、后摻稀工藝的成功應(yīng)用，有效解決了稠油降粘問題，進(jìn)而解決了稠油長輸管道輸送能力低的問題。該項技術(shù)的推廣應(yīng)用可為稠油的長距離管道輸送和油田生產(chǎn)提供技術(shù)支持，具有一定的現(xiàn)實意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]朝魯門， 史繼偉， 張江，等. 淺析塔河油田稠油井摻稀降粘工藝技術(shù)[J]. 化工管理， 2018（17）：57-58.