一種降低原油凝點的方法

2023-12-10 23:27:07 2

專利名稱：：一種降低原油凝點的方法
技術領域：
：本發明屬於石油領域，涉及一種降低原油凝點的方法。
背景技術：
：高凝油即為含蠟較多的高凝點原油，此類原油在油溫高於析蠟溫度時，粘度較低，且隨溫度變化不大，屬於牛頓流體。但當溫度接近凝點時，粘度急增，具有非牛頓流體的特性。油田開發之前，原油埋在地層中，處於高溫高壓條件下，一般都以單相液態存在，蠟完全溶解在原油中。在油層開採過程中，壓力、溫度隨之逐漸降低，當壓力降低到一定程度時，有助於溶解石蠟和膠質的輕質組份逐漸損失，破壞了石蠟溶解在原油中的平衡條件，致使石蠟結晶析出；油溫下降到蠟晶開始析出的溫度時，蠟晶微粒便開始在油流中或管壁上析出。高含蠟原油集輸過程中，由於石蠟析出並不斷沉積於地面集輸管線、閥門、分離器、儲罐等的金屬表面，減小了油流通道，增加了原油的流動阻力，嚴重時，可能導致管道堵塞或油罐內凝油事故。目前國內外對高凝原油的輸送主要有物理逐站加熱和化學降凝兩種方法。1、物理法降凝的方法主要有熱循環、蒸汽加熱、機械剝除等。目前大多採用常規回執輸送的方法，雖然行之有效，但存在著燃料消耗大，佔用的設備及人力多，事故停輸後有凝結危險等缺點。物理法能耗大、成本高，且存在停輸再啟動困難等問題。2、化學降凝法化學法又可以分為表面活性劑乳化降凝的方法和降凝劑降凝法。(1)表面活性劑乳化降凝該方法主要是通過乳化劑將原油分散於水中或將水分散於原油中以改變原油的流動性，以便於原油的輸送。這種方法的特點是需要大量的水，在缺水地區無法使用，且存在後處理困難的問題。(2)降凝劑降凝法通過在原油中添加化學試劑(一般為高分子聚合物)降低原油凝固點的方法。目前主要是採用在原油中添加降凝劑，達到改善原油中蠟結晶，降低蠟晶之間及蠟晶在管壁面的粘附，使蠟晶在常溫下不易形成網狀結構，減少或消除蠟沉積，降低原油凝固點，同時改善原油的流動狀態，減少紊流能消耗，降低表觀粘度及摩擦阻力。該方法的特點是成本低、使用方便，是改進原油開採和輸送工藝的最有效途徑，目前我國已有十幾條長輸管線採用該技術。據目前文獻報導，使用降凝劑技術的管線，原油凝固點一般在203(TC，凝固點高於35t:的高凝原油未見使用。文獻普遍認為，當原油凝固點高達4(TC左右時，原油對降凝劑的感受性太差，降凝幅度小。對於高凝原油，目前開採只能採用蒸汽加熱的方法，能源消耗極大，因此，在很多情況下都只能放棄不採。降凝劑改性效果的主要影響因素有原油組成；原油的含蠟量；蠟分子的碳數分布；膠質瀝青質的含量；化學組成。原油組成的含蠟量高，改變性難度大；高碳數蠟對降凝劑處理的感受性和改善效果的剪切穩定性都有相當不利的影響；蠟的碳數分布過於集中也不利；膠質成分對降凝劑改性效果有很大的影響。同時，降凝劑價格較貴，加劑原油過泵的高速剪切使流變性惡化，目前多用於某些間歇輸送中間泵站不多的較短管道，以及長輸管道投產、延長停輸時間以利再啟動等方面的應用。因此，在石油資源日趨枯竭、油價不斷上漲的今天，如何尋找一種對高凝原油具有良好感受性的降凝方法，充分地利用現有的石油資源，意義非常重大。石油產品是多種烴類的複雜混合物，在低溫下油品是逐漸失去流動性的，沒有固定的凝固溫度。根據組成不同，油品在低溫下失去流動性的原因有兩種。(1)粘溫凝固。對含蠟很少或不含蠟的油品，溫度降低，粘度迅速增大，當粘度增大到一定程度時，就會變成無定形的粘稠玻璃狀物質而失去流動性，這種現象稱為粘溫凝固。油品凝固現象主要決定於它的化學組成，影響粘溫凝固的是油品中的膠狀物質以及多環短側鏈的環狀烴。(2)構造凝固。對含蠟較多的油品，溫度降低，蠟就會逐漸結晶出來，當析出的蠟增多至形成網狀骨架時，就會將液態的油包在其中而失去流動性，這種現象稱為構造凝固。影響構造凝固的是油品中高熔點的正構烷烴、異構烷烴及帶長烷基側鏈的環狀烴。粘溫凝固和構造凝固，都是指油品剛剛失去流動性的狀態，事實上，油品並未凝成堅硬的固體，仍是一種粘稠的膏狀物，所以"凝固"一詞並不十分確切。油品的凝點(又稱凝固點)是指油品在試驗規定的條件下，冷卻至液面不移動時的最高溫度，以t:表示。由於油品的凝固過程是一個漸變過程，所以凝點的高低與測定條件有關。影響油品凝點的主要因素(l)烴類組成的影響。同濁點、結晶點和冰點相似，油品的傾點、凝點和冷濾點也與烴類組成密切相關。當碳原子數相同時，輕柴油以上餾分(沸點高於180°C)的各類烴中，通常正構烷烴的熔點最高，帶長側鏈的芳烴、環烷烴次之，異構烷烴則較小。油品中高熔點烴類的含量越多，其傾點、凝點和冷濾點就越高；而且沸點越高，變化越明顯。例如，石蠟基原油及其直餾產品的傾點、凝點和冷濾點要比環烷基原油及其直餾產品高得多。(2)膠質、瀝青質及表面活性劑的影響。這些物質能吸附在石蠟結晶中心的表面上，阻止石蠟結晶的生長，致使油品的凝點、傾點下降。所以，油品脫除膠質、瀝青質及表面活性物質後，其凝點、傾點會升高；而加入某些表面活性物質(降凝添加劑)，則可以降低油品的凝點，使油品的低溫流動性能得到改善。3)油品含水量的影響。柴油、潤滑油的精製過程都要與水接觸，若脫水後的油品含水量超標，則油品的傾點、凝點和冷濾點會明顯增高。
發明內容本發明提供了一種降低原油凝點的方法。本發明所提供的降低原油凝點的方法，是通過對原油進行微波加熱處理，降低原油的凝點。所述微波加熱是將所述原油加熱至4(TC以上。所述微波加熱中，原油達到的溫度越高，處理後凝點降低的幅度越大，但一般不要超過9(TC。所述微波加熱具體是將所述原油4加熱至60。C-90°〇之間。所述微波加熱處理，是通過微波加熱使原油的升溫速率為rc/分鐘以上。所述微波加熱處理，具體可通過微波加熱使原油的升溫速率為5°C/分鐘以上，如5-18°C、5-10°C、10-18°C。在實際應用中，主要根據預期的升溫速率和目的溫度設計所需微波功率，通常微波功率設置在300W以上，具體可為400W以上，甚至可達幾十千瓦甚至上百千瓦。本發明還提供了一種採集原油的方法，包括用所述方法對原油進行降凝的步驟。本發明還提供了一種輸送原油的方法，包括用所述方法對原油進行降凝的步驟。本發明經過大量的實驗研究得出以下結論1)在相同的微波功率工作條件下，隨著微波加熱溫度升高，高凝原油凝點降低；2)在原油微波加熱溫度相同的情況下，隨著微波功率的增大，其凝點有所降低，但差別不大；3)在同等加熱條件下，微波加熱和水浴加熱相比，對應溫度下的原油凝點均有所降低，當加熱溫度為75t:時，微波加熱比水浴加熱的原油凝點降低了10°C;4)微波加熱後即進行測定的原油凝點比放置48小時後測定的對應原油凝點有所降低，但差別不大。總之，採用微波加熱高凝原油可不同程度的降低原油的凝點。微波加熱有利於原油凝點的降低，其主要原因是由於微波形成高頻變化的電磁場，使極性分子高速旋轉，基於微波對膠質、瀝青質作用的相同出發點，考慮到微波的非熱效應，當對高凝原油進行作用時，能夠降低石蠟的凝點，阻止蠟晶的形成，或可能使原油中的含蠟量減少，改善原油中蠟結晶，降低蠟晶之間及蠟晶的粘附性，使蠟晶在常溫下不易形成網狀結構，減少蠟沉積，從而降低原油凝固點。本發明公開了一種降低原油凝點的方法。本發明的方法是對原油進行微波加熱處理，降低原油的凝點。應用本發明的方法降低原油凝點，具有加熱效率高、速度快、清潔無汙染，以及具有非熱效應的獨特優勢。應用本發明提供的方法，降低原油的凝點，可以實現原油經濟、高效、清潔、快速地淨化與輸送，將帶來原油的地面處理技術新的革命，產生很好的經濟效益和社會效益。以下的實施例便於更好地理解本發明，但並不限定本發明。圖1為原油凝點隨微波加熱溫度變化曲線圖2為原油凝點隨水浴加熱溫度變化曲線圖3為原油凝點隨加熱溫度變化曲線具體實施例方式所謂原油及石油產品的凝固點，是在規定的試驗條件下，當油品在試管中被冷卻到某一溫度，將試管傾斜45°角，經一分鐘後，液面未見有位置移動，此種現象即稱為凝固。產生此種現象的最高溫度稱為油品的凝固點。以下實施例中原油凝點的測定均採用GB/T510-83(91)《石油產品凝點測定法》標準方法。以下實施例中的原油均取自渤西油氣處理廠V-1203出口原油。將原油樣品從油田取回之後，密封保存。在採取原油樣品前，要攪拌搖勻桶裝樣品，用大容量燒杯一次取樣。以下實施例中的微波加熱設備採用XH-200A型電腦微波催化合成/萃取工作站(購自北京祥鵠科技發展有限公司)，凝點測定設備採用BF-15多功能低溫測定器(大連北方分析儀器廠)。下述實施例中的實驗方法，如無特殊說明，均為常規方法。實施例1、通過微波加熱降低原油的凝點取8份(取樣15天內)相同的原油樣本。其中4份原油樣本分別用微波加熱至40°C、50°C、60°C、75°C，微波功率均為600W。另外4份原油樣本分別用水浴加熱至40°C、5(TC、6(TC、75t:，作為對照。試驗設3次重複，結果均採用平均值。微波加熱原油的具體操作如下1)把原油樣品攪拌搖勻，將600ml樣品倒入1000mL容量的三口燒瓶中；2)再將三口燒瓶於微波加熱器中，將微波加熱器頂部開槽接入的攪拌玻璃棒從三口燒瓶中間瓶口插入原油油樣中，保證攪拌玻璃棒不接觸到燒瓶壁和底部，並把溫度探針從邊側的瓶口插入原油中間，保證探針不與玻璃瓶壁接觸；3)隨後打開微波加熱器開關，打開控制軟體，設定微波萃取儀加熱溫度和功率，開始加熱並同時打開攪拌器開關，注意控制攪拌器轉速不要太快；4)觀察樣品溫度變化，當樣品達到預定溫度，微波加熱器自動停機。水浴加熱高凝原油的具體操作如下1)把原油樣品攪拌搖勻，將樣品倒入1000mL容量的圓底燒瓶中；2)將燒瓶放於設定溫度恆溫水浴中，並插上溫度計，保證溫度計垂直懸空插入樣品中，不與燒瓶內壁接觸；3)啟動恆溫水浴加熱裝置，設定預定加熱溫度，開始加熱；4)當原油樣品達到預定溫度時，取出樣品。加熱後油樣放置48小時，根據國家標準測量凝點，同時測定未加熱原油的凝點。實驗結果數據見表1和表2。表l微波加熱後原油的凝點未加熱加熱至4crc加熱至sere加熱至6crc加熱至75°C25°C22°C20°C20°C16°C水浴加熱後原油的凝點未加熱加熱至4crc加熱至sere加熱至6crc加熱至75°C25°C24°C22°C24°C26°C分別根據表1和表2的數據，以凝點作為縱坐標，加熱溫度為橫坐標，繪製凝點隨溫度變化曲線，見圖l和圖2。將表1和表2的數據綜合，以凝點作為縱坐標，加熱溫度為橫坐標，繪製凝點隨溫度變化曲線，見圖3。結果表明1)用600W微波加熱原油，使原油達到40°C以上，可以使原油的凝點降低2°C_9°C。2)水浴加熱原油至4(TC以上，只能使原油凝點降低rc-31:，原油達到501:時，處6理後原油凝點降低的幅度最大，溫度升高或降低，效果反而不好。這種情況的出現可能是由於水浴加熱到預定溫度時所需的時間較長，導致在加熱過程原油中的輕組分揮發較多而不利於原油凝點的降低。3)微波加熱的效果顯著優於水浴加熱，在將原油加熱至相同溫度的處理條件下，微波加熱與水浴加熱相比，處理後原油的凝定可以低2°C-l(TC。實施例2、通過微波加熱降低原油的凝點取4份(取樣15天內)相同的原油樣本，分別用100W、200W、400W、600W的微波加熱至6(TC。試驗設3次重複，結果均採用平均值。微波加熱原油的具體操作同實施例1。加熱後油樣放置48小時，根據國家標準測量凝點，同時測定未加熱原油的凝點。實驗結果數據見表3。表3不同功率微波將原油加熱至，處理後原油的凝點tableseeoriginaldocumentpage7結果表明將原油加熱至6(TC，自100W至400W，所用微波的功率越大，處理後原油的凝點降低得幅度越大，400W以後，進入平臺期。權利要求一種降低原油凝點的方法，是對原油進行微波加熱處理。2.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於所述微波加熱是將所述原油加熱至40°C以上。3.根據權利要求2所述的方法，其特徵在於所述微波加熱是將所述原油加熱至60°C-90°C。4.根據權利要求1至3中任一所述的方法，其特徵在於所述微波加熱處理，是通過微波加熱使原油的升溫速率為rc/分鐘以上。5.根據權利要求4所述的方法，其特徵在於所述微波加熱處理，是通過微波加熱使原油的升溫速率為5°C/分鐘以上。6.—種採集原油的方法，包括用權利要求1至5中任一所述方法對原油進行降凝的步驟。7.—種輸送原油的方法，包括用權利要求1至5中任一所述方法對原油進行降凝的步驟。全文摘要本發明公開了一種降低原油凝點的方法。本發明的方法是對原油進行微波加熱處理，降低原油的凝點。應用本發明的方法降低原油凝點，具有加熱效率高、速度快、清潔無汙染，以及具有非熱效應的獨特優勢。應用本發明提供的方法，降低原油的凝點，可以實現原油經濟、高效、清潔、快速地淨化與輸送，將帶來原油的地面處理技術新的革命，產生很好的經濟效益和社會效益。文檔編號C10G32/02GK101724437SQ200810224240公開日2010年6月9日申請日期2008年10月14日優先權日2008年10月14日發明者任紹梅,孟波,戴靜君,楊樹波,毛柄生,薛慶齊,趙英年,金曉劍申請人:中國海洋石油總公司;北京石油化工學院