原油远程集输的电磁防蜡降粘技术实验研究

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1、工学硕士学位论文原油远程集输的电磁防蜡降粘技术实验研究EXPERIMENTALSTUDYONELECTROMAGNETICTECHNOLOGYOFPARAFFIN-CONTROLLINGANDVISCOSITY-REDUCINGINLONG-DISTANCECRUDEOILGATHERINGANDTRANSPORTATION李顺平哈尔滨工业大学2009年6月哈尔滨工业大学工学硕士学位论文第1章绪论1.1课题背景我国所产原油80%以上为含蜡原油，例如处于高寒地区大庆油田，冬季气温一般为-15~-30℃，所生产的原油是“高含蜡、高粘度、高凝点”的石蜡基原油

2、[1]。含蜡原油的凝点高，流变性复杂，给原油的生产、储存以及运输带来诸多问题和困难[2]。在含蜡原油的开采和输送过程中，随着温度、压力、流动速度、气相等条件的变化，原油中的蜡晶开始析出并与胶质、沥青结合在一起，这将增加原油的粘滞性，当原油的温度低于它的沉淀点温度时，石蜡晶体会沉积在管线内壁[3]，形成结蜡现象。沉积的蜡附在输油管壁上如图1-1，将导致减少管道的有效内径，增大输送压力，降低管道的输送能力，增加清管频率等问题，甚至造成蜡堵事故，严重影响了原油的正常生产和输送[4-6]。比如我国胜利油田东辛采油厂200多口油井含蜡量较高，该厂每年由于结蜡造成

3、的停产损失和作业费用都在1000万元以上[4]。图1-1油田结蜡现象在国内外众多的高凝油早期开发的油田中，集输工艺大都以加热法为主，加热方式采用水套炉、蒸汽、电法加热等等[7]。例如我国的大庆油田原油集输管线中，每年需近十亿元用于加热原油防止结蜡堵塞集输管道和油泵以及解决由此造成的油井停产等问题，截止到2007年，大庆油田集输管道直接式加热站加热总容量达到35MW，浪费大量的天然气、电能资源[8,9]。随着科学技术的发展，世界各国都在积极寻求比加热法输送高凝油更经济、更节能的替代方法。如化学降凝输送法、热处理降粘、降凝输送法、掺轻质油输送法、水悬浮输送

4、及水力活塞泵采油输送法等等[7]。此外压力冲击、热洗、机械清蜡等方法，也在油田广泛应用，但是这些方法只能清蜡不能防蜡，所以它们一般不单独使-1-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文用，只作为掺热水法输油的辅助性措施[10]。而化学防蜡法工艺复杂、对油田和环境产生污染[11]。近十几年来，磁处理技术以其特有的优点在油田防蜡降粘方面得到了越来越多的应用[12,13]。磁处理技术是属于原油的物理改性技术，特点是设备安装简单、使用方便、无污染、成本低、时效长，不但能够降低原油的析蜡点，而且能够降低原油粘度，提高原油在集输管道中的流动性，减小输送阻力[14,15]。但

5、是，目前对影响磁防蜡降粘的主要因素以及磁防蜡降粘机理的认识还不深入，导致所生产的磁防蜡器通用性不好，致使磁防蜡降粘技术在原油远程集输领域没有被广泛应用[13]，同时对于电磁防蜡降粘的磁处理时效性，国内很少有人进行研究，而原油的磁处理效应这一变化持续的时间对于实际应用是很重要的，它在很大程度上影响着磁处理技术在长输管道上的应用技术和经济价值[16]。对原油电磁防蜡降粘技术的进一步研究，尤其是深入原油远程集输过程中蜡沉积，以及原油的磁处理防蜡降粘的时效效应和原油磁处理后在集输过程中的蜡沉积，对磁防蜡降粘技术的推广应用具有重要意义，为磁防蜡降粘处理设备在原油

6、远程集输过程中的推广应用奠定坚实的基础。1.1原油远程集输现状及存在问题原油集输是将油田开采出来的原油进行收集、储存、输送和初步加工、处理的生产工艺过程[17]。包括三个方面的工作：一是负责将油井采出的石油经过管道输入油气处理站进行处理，使处理后的原油符合国家的标准；二是由油气处理站把合格的原油输送到油田原油库进行储备；三是由油田原油库以不同的方式将处理合格的原油外输给用户。可见原油在输油管道中的输送是原油集输的重要环节。由于我国生产的是含蜡量高的高凝、高粘原油，这对集输工艺提出了很高的要求。目前高凝、高粘原油集输工艺主要包括：加热法、掺水加药降粘、稀

7、释法、磁化防蜡输送法等[18]。其中加热法是目前国内外广泛应用的集输工艺。（1）加热法加热降粘输送法是输送高粘原油的传统工艺，技木上比较成熟，是行之有效的方法。加热法又分为热处理输送和预加热输送，其工艺流程和作用机理也有较大的区别。热处理输送是在管输之前，将原油加热到一定的温度，随后在静态下以固定速度冷却到输送温度。在输油管内慢流速动态冷却。热处理是否成功的关键是加热温度和冷却速度的控制。预加热输送利用原油的粘度随温度的升高而急剧下降的原理，通过电加热软带、沿途设置水套加热站和热流体预热管道并对管道进行热绝缘保温等措施，保证在运输过程中，原油-2-哈尔

8、滨工业大学工学硕士学位论文处于较高的温度状态，具有较低的粘度和压力损失[19]。但是加热法缺点