油井稠油降粘工藝技術及配套應用探究

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的困難，為了改善稠油的開采和集輸，必須研究稠油的性質和稠油的降粘工藝技術。

關鍵詞：稠油開采;粘度;降粘工藝;配套應用

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注。稠油之所以稠，主要是稠油中的膠質、瀝青質含量高，膠質、瀝青質含量越高，油的粘度也就越高，即油越稠。原油中的膠質、瀝青質并不是單一物質，它們是結構復雜的非烴化合物的混合物，膠質的相對分子質量較低，溶于油，而瀝青質的相對分子質量較高，是膠質的進一步縮合物，不溶于油，分子中稠環部分成片狀。油田生產的原油通過管道輸送至730km之外的地區進行處理。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，隨著油田生產量的增加，原油外輸量達到7.64×106 /d。因此，需要優選適用的降粘技術。

1原油物性分析

1.1 降粘前

油田生產的原油為高膠質原油，屬于稠油，密度0.940 8～0.942 8 kg/cm3，經地面脫氣、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備發生腐蝕，有利于保護設備和管道。

2 裂解法降粘技術

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等大分子在作用力下形成的膠束結構。因此，降低稠油中金屬雜原子或瀝青膠質的含量、變瀝青膠質等大分子為小分子，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是分解反應。影響催化裂化或熱裂解反應的主要因素包括反應溫度、壓力、時間以及催化劑與稠油量之比。稠油大分子經催化裂化或熱裂解反應后，稠油粘度將大幅降低。

2.2 工藝流程

原油從中心處理站經喂料泵輸送至熱交換器，溫度升至 130 ℃，再進入電脫鹽器，脫鹽原油在換熱器中與處理后的降粘油交換熱量，溫度達到 300 ℃，再進入閃蒸罐。頂部分離出的氣相進入分餾塔;底部液相經加壓泵加壓后進入加熱爐，加熱至 430 ℃，從反應塔底部進入反應塔。在反應塔內，底部液相重質油發生裂化反應，大分子烷烴分裂為小分子烷烴和烯烴;環烷烴分裂為小分子或脫氫轉化成芳烴，其側鏈較易斷裂;芳烴環很難分裂，主要發生側鏈斷裂。裂化產物以甲烷、乙烷、乙烯組分居多，從反應塔頂部離開反應塔，進入分餾塔。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烴和液態烴，液相流向分餾塔底部的塔盤，被底部的循環油冷卻，溫度降至 350 ℃，裂化反應結束。降粘油從分餾塔塔底流出，過濾掉焦粒后，經降粘油泵輸送至熱交換器與脫鹽原油進行熱交換，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料原油熱交換后再經水冷卻，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，經循環泵輸送至熱交換器與脫鹽原油進行熱交換，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 ℃，最后流經三相分離器進行油、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 現場應用效果

油田純稠油應用裂解法降粘工藝降粘，并摻入體積分數為 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，縮短了設備使用壽命。裂解法降粘工藝結合摻稀應用以來，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，滿足了油田生產需要。

4結論

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

參考文獻：

[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[J]. 化工管理， 2018（17）：57-58.