油井稠油降粘工艺技术及配套应用探究

周世忠

摘要：稠油一般是指油层温度下脱气原油的粘度超过100mPa·s，密度大于0.92g·cm-3的原油。在油田稀油资源紧缺的局面下，稠油将成为石油资源重要的接替资源，我国的稠油资源丰富，但由于粘度高，流动性差，增加了稠油开采和集输的困难，为了改善稠油的开采和集输，必须研究稠油的性质和稠油的降粘工藝技术。

关键词：稠油开采;粘度;降粘工艺;配套应用

稠油在世界油气资源中占有较大的比例，近年来稠油的开采和集输问题越来越引起人们的关注。稠油之所以稠，主要是稠油中的胶质、沥青质含量高，胶质、沥青质含量越高，油的粘度也就越高，即油越稠。原油中的胶质、沥青质并不是单一物质，它们是结构复杂的非烃化合物的混合物，胶质的相对分子质量较低，溶于油，而沥青质的相对分子质量较高，是胶质的进一步缩合物，不溶于油，分子中稠环部分成片状。油田生产的原油通过管道输送至730km之外的地区进行处理。由于原油粘度较高，为了满足原油外输需求，必须对其进行降粘处理，要求29℃原油的粘度低于 1600mPa·s。同时，随着油田生产量的增加，原油外输量达到7.64×106 /d。因此，需要优选适用的降粘技术。

1原油物性分析

1.1 降粘前

油田生产的原油为高胶质原油，属于稠油，密度0.940 8～0.942 8 kg/cm3，经地面脱气、脱水后，50 ℃时粘度为 1 293～1 666 mPa·s，凝点为8～19 ℃，含蜡量为 4.0%～14.9%，酸值为 12.25～13.82 mgKOH/g，油中金属钙、铝、铁、钠含量较高，也是导致原油粘度较高的因素之一。

1.2 降粘油

在两种不同温度（>165 ℃、>330 ℃）工况条件下，采用裂解法处理后的降粘油，其粘度和酸值较降粘前均有大幅度降低。粘度降低掺稀后有利于原油的输送，酸值降低能够防止设备发生腐蚀，有利于保护设备和管道。

2 裂解法降粘技术

2.1 基本原理

稠油粘度高的根源在于金属杂原子与沥青胶质等大分子在作用力下形成的胶束结构。因此，降低稠油中金属杂原子或沥青胶质的含量、变沥青胶质等大分子为小分子，是稠油降粘的根本途径。在催化裂化或热裂解条件下，稠油烃类最主要的反应是分解反应。影响催化裂化或热裂解反应的主要因素包括反应温度、压力、时间以及催化剂与稠油量之比。稠油大分子经催化裂化或热裂解反应后，稠油粘度将大幅降低。

2.2 工艺流程

原油从中心处理站经喂料泵输送至热交换器，温度升至 130 ℃，再进入电脱盐器，脱盐原油在换热器中与处理后的降粘油交换热量，温度达到 300 ℃，再进入闪蒸罐。顶部分离出的气相进入分馏塔;底部液相经加压泵加压后进入加热炉，加热至 430 ℃，从反应塔底部进入反应塔。在反应塔内，底部液相重质油发生裂化反应，大分子烷烃分裂为小分子烷烃和烯烃;环烷烃分裂为小分子或脱氢转化成芳烃，其侧链较易断裂;芳烃环很难分裂，主要发生侧链断裂。裂化产物以甲烷、乙烷、乙烯组分居多，从反应塔顶部离开反应塔，进入分馏塔。在高温作用下，将具有长链分子的烃断裂为各种短链的气态烃和液态烃，液相流向分馏塔底部的塔盘，被底部的循环油冷却，温度降至 350 ℃，裂化反应结束。降粘油从分馏塔塔底流出，过滤掉焦粒后，经降粘油泵输送至热交换器与脱盐原油进行热交换，温度降至 260 ℃。冷却后的降粘油分成两部分：一部分作为冷却油流到分馏塔底部塔盘;另一部分与中心处理站进料原油热交换后再经水冷却，温度降至80 ℃，与中心处理站外输油混合后流向首站外输泵。

分馏塔中分离出的气相从塔顶流出，同时部分稠油在上部塔盘分离成柴油，经循环泵输送至热交换器与脱盐原油进行热交换，随后一部分回流至分馏塔，另一部分与降粘油混合外输。从分馏塔顶流出的汽油、天然气和水蒸汽首先空冷至 60 ℃，然后水冷至 40 ℃，最后流经三相分离器进行油、气、水分离。分离出的汽油一部分回流至分馏塔，另一部分掺入降粘油外输，分离出的天然气作为加热炉的燃料，废水外排。

3 现场应用效果

油田纯稠油应用裂解法降粘工艺降粘，并掺入体积分数为 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，外输泵出口压力接近额定压力上限，因此泵效降低，缩短了设备使用寿命。裂解法降粘工艺结合掺稀应用以来，外输泵输出压力从 8.08 MPa降至 0.46 MPa，改善了外输泵的运行条件，泵效明显提高。同时，原油外输能力上升至 7.6× 106 L/d，满足了油田生产需要。

4结论

综上所述，稠油裂解法先降粘、后掺稀工艺的成功应用，有效解决了稠油降粘问题，进而解决了稠油长输管道输送能力低的问题。该项技术的推广应用可为稠油的长距离管道输送和油田生产提供技术支持，具有一定的现实意义。

参考文献：

[1]朝鲁门， 史继伟， 张江，等. 浅析塔河油田稠油井掺稀降粘工艺技术[J]. 化工管理， 2018（17）：57-58.