集輸油管道中的結蠟問題和預防策略探析

唐彬 王建春 許文忠 劉大陸 牛俊杰

摘 要 普遍上我國開采出的原油具有高凝點、黏度、含蠟特點，在開采與集輸中，含蠟量越高則析蠟溫度更高，將影響原油管道正常輸送，造成管道容易結蠟現象的出現。在管道輸送過程中，原油沿程管道內溫度降低，形成結蠟中心，輸油管道輸送能力下降，嚴重時造成管道結垢堵塞[1]。基于此積極探究集輸油管道中的結蠟問題和預防策略極其關鍵，首先指明集輸油管道中的結蠟問題，通過結合防蠟措施，詳細的闡明其中具體的預防策略，以期減少或避免集輸油管道輸送的安全隱患。

關鍵詞 結蠟;預防措施;集輸油管道

我國生產的原油不同于世界上多數國家為易凝原油，常稱“含蠟原油”。在整個產出原油中，蠟的質量分數超過 10%原油占901%，熱油管道中熱油沿管道輸送中油流不斷地降溫，在管道中沉積，給輸送帶來困難。結蠟會影響管道的安全運行，增加管道運行的能耗，給管道的輸送帶來很大的安全隱患。

1 集輸油管道中的結蠟問題

1.1 石蠟在原油中析出過程

隨著分子量的增加，以及蠟熔點的上升，石蠟在原油中的溶解度隨之降低，同時隨著逐漸減少的原油密度及其分子量，趨勢呈增強化發展。在同一種原油中，不同熔點石蠟溶解度各不相同，所以在降溫的過程中總是依據分子量的高低，依次析出石蠟成分。在最原始的階段，初始結晶溫度的范圍為析蠟高峰區。

1.2 原油中的蠟沉積物

液蠟、石油蠟、石蠟和微晶蠟均涵蓋于石油蠟中，影響最大的是石蠟和微晶蠟。正構烷烴是其主要成分，其中芳香烴的含量甚微。另外，石蠟烴類平均分子量為 300～450，碳原子數為 C17-C35。經脫油和精制得到的微晶蠟碳，從石油減壓渣油中脫出蠟原子數則是 30～60。主要經石蠟組成原油中的蠟沉積物，其存在瀝青質、少量水、膠質等有無機和有機物[2]。

1.3 管內壁“結蠟”機理

溫度是關鍵的蠟因素。其一，當溫度最低內壁面溫度析出蠟晶，因熱油管路橫截面鄰近管壁溫度梯度，所以相較于內壁面遠處的溶液，溶液中溶解的石蠟分子濃度將顯著降低。石蠟分子因濃度梯度的存在，可為管壁的繼續結蠟創造條件，從管中心向管壁徑向擴散。其二，相較于蠟的初始結晶溫度，管壁處的油溫較低，可積極的借助于管內壁所提供的結晶中心，促使油流中的石蠟分子形成不流動的結蠟層，造成結晶析出，形成網絡結構，進一步吸附液相中的蠟晶，將部分液態原油包圍。

1.4 管壁結蠟強度的影響因素

管壁材質。針對蠟沉積，管壁的材質和粗糙度對其有明顯性的影響。內壁提供的結晶核心，在具體的過程中存在難易程度和其多少的不一致性。所以蠟沉積會隨著管壁的粗糙度越大更易產生。

運行時間和結蠟層厚度的關系。蠟沉積速率會出現減緩的現象。當管道輸量不小于某一范圍，且較為穩定，之后逐漸減慢，蠟沉積層厚度在，剛清管后增長較快，運行參數表現為摩阻不繼續增大的現象。油流與外界換熱的熱阻逐漸增大，當蠟沉積層表面溫度提升則其沉積速率將顯著降低，和油溫的溫差減小。

流速。針對管壁蠟沉積強度，流速對其影響可表現為：管壁蠟沉積強度會隨著流速的增大而出現減弱的現象。Re數越小，蠟沉積愈多，則層流時的蠟沉積比紊流嚴重。隨著流速的增大，能夠減少薄管壁上的蠟沉積層。

油溫。管道中的蠟沉積，因接近凝點的較低溫度或接近析蠟溫度的較高溫度輸送時出現較輕的現象，但是會有嚴重的溫度區域存在兩者中間。

2 集輸油管道中防蠟措施

2.1 磁防蠟

這樣的技術，能夠減少在管道表面石蠟的析出和結晶，對原油進行磁處理，最終起到防蠟的作用，阻礙蠟晶聚結。

2.2 管材性質的轉變

把和蠟晶結合力較弱的涂料，涂在金屬管道上等，均是轉變管材性質的方式。塑料管道表面光滑，不易在管壁沉積，石蠟在管壁的結晶核心少得多。因化合物都具有極性，涂料涂在管道壁上，不利于非極性石蠟沉積，將形成極性表面。這樣的方式和化學防蠟方法結合效果極佳，能夠實現對防蠟降凝的問題的完全性解決。

2.3 防蠟劑防蠟

防蠟劑能夠防止結蠟的化學劑，抑制原油中蠟晶在固體表面沉積，以及析出、長大、聚集的化學劑。造成防蠟劑防蠟除一些藥劑有降凝降粘作用，收到防蠟的效果，造成防蠟劑防蠟法的有效和經濟性，所以這一防蠟技術在油田的應用較為廣泛。

2.4 在原油中增加石蠟的溶解度

伴熱提高原油的溫度、加熱、地面管線保溫等，均是增加蠟在原油中溶解度的方式。

3 集輸油管道中的結蠟具體的預防策略

3.1 清蠟劑法

油基清蠟劑清蠟法，就是在管道內分批或連續性的把對沉積石蠟有較強攜帶和溶解力溶劑把石蠟攜帶走。這樣的方式不需較高的溫度，能夠取得不錯的效果，在對溫度有限制的情況下，以及存在極其明顯性的特點。水和石蠟分散劑是水基清蠟劑關鍵的成分，其原理就是把沉積石蠟從管道表面除掉，積極的應用石蠟分散劑對沉積石蠟起到軟化等作用，當溫度愈低，效果愈差，使用溫度對其作用效果的影響較大。

3.2 機械處理法

針對管壁上沉積的石蠟，這樣的方式就是應用刮蠟刀、刮蠟鉤、清管器進行刮除，但是時常會有清蠟量不夠的情況出現。

3.3 熱水處理法

這樣的方式具有較高的安全性，但是操作條件控制不好將造成沉積石蠟發生再沉積，水對瀝青、石蠟的攜帶和溶解能力較小。

3.4 熱油處理法

在管道中注入加熱到110℃的熱油，直接和管壁沉積石蠟接觸，并出現熔化的現象。成本較低，且有較高的除蠟效率，但是具備一些不足之處，有輕餾分損失并且不安全現象的出現。

參考文獻

[1] 孟凡斌，姜卉，魯鎮語，等.低溫環境集輸油管道清防蠟技術研究綜述[J].當代化工，2019，48（10）：2377-2381.

[2] 徐國平.輸油管道數據采集與監視控制（SCADA）系統輸油泵啟停失敗的故障分析[J].石油庫與加油站，2018，27（5）：16-19.