原油热处理及输油设备保温防护技术
1. 原油热处理工艺
原油是一种复杂混合物，在管输过程中，随着热量的扩散，油温逐渐降低。当原油温度降至折蜡点时，油中溶解的石蜡形成蜡晶析出：温度继续下降，析出的蜡晶形成技状网络结构，导致原油粘度上升，管路压降增大。当外界提供的管壁剪切应力不足以破坏这种网络结构时，原油在管内失去流动性。
原油的集输，特别是高粘度或高凝固点原油的集输，一般都需要加热升温。油气集输中的加热保温是为改变易凝原油的流动性能，降低其粘度，使之易于输送，并防止管壁结蜡、阻塞管线，增加回压，保证正常的集输和初加工。
原油热处理输送作为-种新工艺，自从在印度那霍尔蒂亚至巴绕尼管道上实际应用以来，得到了世界石油工作者的广泛重视。我国是个含蜡原油产量较高的国家，许多单位已对所输原油热处理作了试验研究，并在不少管线上得到应用，取得了明显的节能效果．
保温防护技术
不施加防腐保温层的原油集输管道。在运行中要散失大量的热量。为使原油不因温降而流动阻力增加，势必采取加热输送。井场集输管网一般需每隔500～1000米设加热炉，原油越稠加热炉的距离越短，由此而消耗大量的燃料。据统计，年产3000万吨油的油田，如果采用加热输送，将会消耗掉84～105万吨的石油热值的燃料。在国际上，使用防腐保温管不加热或少加热输送是石油集输技术的发展趋势。对胜利油田来说．孤东等近海油田的潮汐地带，输油管道的防腐保温尤其重要。
为了减少设备．管道及附件在工作中的散热损失和工艺过程中热介质的温降，防止或延迟介质凝结，保证管道输送及设备运行的安全，必须对一些需保温的管道或设备迸行隔热，以维持正常输油温度；这样不但可以提高效益、保证生产安全。也能节约能源。
1) 隔热层的选择原则
隔热材料应尽量满足以下条件：(1)导热系数小(≤O．12w／(m·K) GB4272--84)，价格低：(2)尽量就地取材、就近取材；(3)有足够的机械强度，在生产过程中不致在外力或自重的作用下脱落或损坏：(4)有良好的保护层和防水层，保证隔热层在使用年限内的完整性，并不被水分浸泡或风化：(5)应对设备、管道的材质和人体无害：(6)在满足隔热要求的前提下，结构应尽量简单以节约投资、方便旋工：(7)隔热结构外表应整齐美观；(8)对易燃易爆坏境内的设备和管道，不应采用可燃隔热材料。
2) 保温材料的应用
近年来国内外广泛使用的隔热保温隔热材料有岩棉、玻璃棉、硅酸钙、硅酸铝，以及以塑料为主要原料的聚苯乙烯泡沫塑料、聚胺酯泡沫塑料等。离心棉、泡沫塑料，泡沫石棉和岩棉容重小、导热系数低。但石棉是一种致癌物质(国外己开始禁止使用石棉制品)，因此，泡沫石棉不宜做保温材料。
泡沫塑料价格较高，原材料紧张，地面管线和设备保温隔热一般不宣采用。但是，泡沫塑料黄夹克吸水率低，保温防水性能好，防腐性能优良，而且机械化程度高，保温后不变形，所以埋地管线宣采用泡沫塑料保温。
珍珠岩制品虽然价格低，但珍珠岩的容重大，导热系数也大。采用珍珠岩保温时，厚度增加，同时也增加了管线负荷，单位长度内的管线支架(或支墩)增加了．加上支架的投资，珍珠岩保温的总投资并不经。
3) 防水保护层选择
地上管线、设备、容器保温采用镀锌铁皮、油毡玻璃布、黄夹克、普通沥青防腐均可。黄夹克和泡沫塑料可配套使用，管径小于或等于
胜利油田临盘采油厂子1990年新投建的临济输油管线，是采用新型保温材料保温而具有明显节能效益的典型例证。该管线采用泡沫塑料保温，实现全年不加热输送。新晒济输油管线管径325X
4) 泡沫塑料黄夹克保温技术
胜利油田油建一公司钢管道防腐保温泡沫黄夹克“一步法”成型工艺与国内外同类技术相比具有如下优点：连续生产，机械化、自动化程度高；节省原材料，产品成本低；作业环境空气污染有明显改善：生产效率高；产品质量好；可一线两用，即一条作业线可生产两种产品(防腐保温管和防腐管)．
经济效益和社会效益：(1)节省原材料、人工和机械设备费用。(2)作业过程实现了机械化和自动化，保证了安全生产，劳动生产率高。(3)提高了戋国的管道防腐保温技术水平，促进了管道保温技术的发展。(4)减少了有害气体对操作环境的污染，节能效益显著。
5) CAS耐温型硬质聚胺酯泡沫塑料
为了解决稠油热采集油管线普通硬质聚胺酯泡沫保温材料不耐高温、损坏严重等问题，以及工业与民用建筑热力管网保温节能和管线埋地问题，胜利油田设计院研制了一种新型高效保温节能材料—-CAS耐温型硬质聚胺酯泡沫塑料。
根据异氰酸酯的化学特性，使反应产物的分子结构在主键和取代基中引入某些特定的链节和基因，形成高耐热性的大分子反应产物。提高了泡沫的强度和耐温性，从而解决了在15012左右温度条件下，硬质聚胺酯泡沫的应用问题。
产品从1987年开始，在单家寺和草桥油田稠油集油管线保温工程中推广应用，取得了很好的节能效果和经济效益。
根据工程应用保温效果实测计算，彩114管道输送介质温度为
采用普通泡沫保温的热集油管道，由于泡沫不耐高温而受到损坏，丧失了防腐能力，地下水浸泡钢管，使管道加速腐蚀。而采用CAS耐温型泡沫以后，就可缓解或避免上述问题。根据防腐层损坏和防腐层良好的埋地管道腐蚀速率的对比结果，采用CAS耐温型泡沫后，至少可延长管道使用寿命10年以上。
胜利油田使用CAS耐温型泡沫塑料以后，解决了130"C左右热采集油管线的埋地和防腐保温问题，满足了稠油开发的急需：同时，可供工业与民用建筑
6) 管道外防腐层技术要求和特点
外防腐层技术要求；(1)与金属有良好的粘结性；(2)电绝缘性能好：(3)防水性能好，化学稳定性高，长期浸泡在电解质溶液中不变质；(4)耐热，有较高的机械强度和韧性，可避免在施工过程中碰撞而损坏，在可能经受的温度范围内不因温度较高而软化流淌，也不因温度较
(1)管道防腐沥青，最高耐温
(2)环氧煤沥青，其包括底漆、面漆、固化剂和稀释荆，最高耐温
(3)聚乙烯胶带，耐温范围～30～
(4)聚乙烯覆盖层，其中高密度聚乙烯耐温范围一40～
7) 油罐保温技术
由于原油在沉降罐中的停留时间较长，裸罐在大气中的热损失较大，根据统计原油进站到加热炉进口温度损失4～6℃(一、二次沉降罐散热损失)，原油进出净化油罐温度降低
采用岩棉一镀锌铁皮波纹板保温方式，由岩棉、镀锌铁皮波纹板、环向角钢，竖向扁钢、中间支板及防水檐组成。
岩搞板规格为1000mmx630ramx
岩棉一金属波纹板保温方式的技术措施除现场施工技术外，主要是保温结构的防水，采用的主要措施为：
(1)、罐底和罐顶的防水，由底层防水挡板和顶层防水檐解决．(2)、环向上下搭缝采用自下而上施工，上层搭下层，且搭接
2. 油气不加热集输工艺
不加热输送又称常温输送，即采用化学的或物理的方法，，保证集输油、气的流动性。不加热集输工艺是一种高效节能的油气集输方法。
1) 不加热输送的影响因素
I、原油性质的影响：(1)原油粘度。当产量、管径等参数一定时，粘度越大，管线压降越大，井口回压越高对集输越不利．在输送过程中，应尽量降低原油粘度。(2)原油凝固点。原油凝固点越高，对集输越不利，降低原油的凝固点，可以改善原油的低温流动特性。(3)原油含蜡量。一般说来，原油含蜡量越高，管线越易结蜡。管线结蜡后，使管线有效直径逐渐减小．因而，应尽量防止管线结蜡，或采取有关防蜡、清蜡工艺措施。(4)油气比。在产量一定时，油气比越大，气量越大，溶解气越多，越有利于不加热输送。溶解气是影响油气混合物实现不加热输送的关键因素之一．
2、原油含水的影响。对油水混合物，含水率主要影响乳状液粘度。含水率较低时，乳状液粘度随含水率上升而上升；含水率较高时，粘度随含水率上升而迅速上升；当含水率超过某一数值时，乳状液反相，由W／O型乳状液变为O／w型乳状液。粘度迅速下降。
3、油井产量的影响。油井产量越高，在管径一定的条件下，流速就越大。流速越大越不易形成蜡晶网络结构，不易结蜡；另～方面，流速越大，原油越易在水中分散，越易形成O／W型乳状液。可见在回压允许的条件下，产量越大，越有利于不加热输送。
4、管线长度和管径的影响。从流体力学的理论可知，管线长度越大、管径越小，管线压降越大、油井回压越离。
2) 不加热集输流程
目前国内油田多属于离凝、高档原油，大多数采用加热输送流程。随着原油含水率的不断上升，为了降低集输能耗，目前各种形式的不加热输送流程也得到了广泛的应用．
a) 单管投球清蜡、管线保温不加热集输
对单管迸计量站集输流程的出油管线及集油管线采用泡沫塑料黄夹克等优质保温材料进行保温，降低管线散热，减少管壁结蜡，．同时采取并口定期投球、清除管壁结蜡，以保证油气流在低于原油凝点的温度下集输。投球清蜡周期根据需要由试验确定，以保证并口回压不高出正常回压太多为准。
实践表明，这种不加热集输可适用于粘度不太高的高含蜡原油的集输，含水或不含水均适用。
b) 2、单管井口加药或选择性加药不加热集输
主要措施是在井口投加降凝、降粘剂，或在部分井口投加降凝、降粘剂，促使管线中油水混合物“转楣”(即由油包水型乳化液转为水包油型)或部分“转稆”，它与水形成的“活性水”包围油滴，并附着子管壁。从而使原油分散并与管壁隔离。达到大幅度地降低摩阻的目的。
这种方法适用于中低含水油井且原油粘度比较高的含蜡原油和稠油。油井含水越离，其不加热集输方式越简单。当油井含永高到一定程度时，油井产物的油水乳化液将由油包水型转变为水包油型。多数油田的“转相点”含水率在55％～65％左右。油井含水达到“转相点”时。出油管线的流动阻力将急尉下降，因此往往不需要在井口翅药即可实现不加热集输(称为“自然不加热集输”)，只要油井产液量足够大．
c) 4、节能分析及工艺特点
不加热集输是一项显著节约集输能耗的新技术。采用加热方式的集输热耗一般为lOO～150kJ／t(油)，而采用不加热集输的热耗小于40 kJ／t(油)，但对～具体油田或油区来说，究竟应采取什么方式的不加热集输，需要通过现场实验来确定具体的工艺条件和操作要求。采用不加热集输的集输管线压降．还没有成熟的方法进行计算。目前仍采用等温水乎管混输水力计算公式或热力集输管网的计算方法，但所采用的粘度值可通过模拟管线条件测试取得，使计算值更接近于实际情况。推广不加热输送要与不加热脱水工艺配套，形成井口加药、不加热输送、沉降脱水一条龙不加热工艺，节能效果更好．据测算，实现不加热输送后，原油集输耗热量可降低25～30％。各油田应根据实际情况选择适宜的工艺措施，随时注意普查油井生产状况和出油温度的变化，及时采取不加热输送，停用井场水套加热炉和集油干线加热炉。在完全实现不加热输送后。也要根据原油性质和本油田气候条件的变化，采用合理的集油温度，在保证正常集输的前提下，尽量节约集输耗热量。
不加热输送流程的特点：(1)与加热输送流程相比，节省热能和动力；(2)不加热输送流程一般为单管或双管流程，与三管伴热流程相比节省管线，因而节省建设投资；(3)不加热输送流程工艺简单；(4)不加热输送流程要考虑管线结蜡问题：(5)不加热输送流程，当输送温度
低于原油凝固点时，对油气比低的油井难适应。
3. 密闭集输工艺及稠油集输技术
长输管线上应用密闭输油技术，可降低蒸发损耗。是一种先进的节能降耗工艺。
1) “一热三用”无罐密闭流程技术
a) “一热三用”无罐密闭流程
一般采用耐压密闭的三相分离器代替油气分离器和敞口的一次沉降脱水大罐，使流程“无罐”密闭化。此外要求油进首站必须在端点井加入破乳剂，实现不加热输送，接转站必须密闭输送至首站，然后由首站对油气进行密闭处理。
一热三用无罐流程是将原油脱水、原油稳定和长输管道原油热处理输送等三种工艺过程，有机地结合为一体的技术；具有工艺完善，技术先进、流程简单、可大幅度节约能源和操作方便等特点。
b) “一热三用”工艺特点
(1)原油脱水、稳定、热处理、轻质油回收(一般在首站毗邻配套建设一座轻油回收装置)等工艺过程成龙配套，流程密闭，热能，动力能综合利用。
(2)适当提高三相分离器的操作压力．并利用这部分压力能量使出口的低含水原油经换热器后流进电脱水器；取消了脱水泵，节约了电能，且有利于提高脱水效果。
c) 配套工艺
(1)采用卧式耐压密闭的三相分离器，实现了油、气、水三相分离，代替了油气分离器和敞口的一次沉降脱水大罐，简化了工艺流程，使部分脱水低温无罐密闭化，减少了油气挥发损耗，为实现原油稳定创造了条件。
(2)采用了交一直流双电场脱水的供电方式，代替原来的高压直流脱水，达到了节电的目的。经测试比较，可节电71．9％。综上所述，采用流程密闭、热能、动力能综合利用的“一热三用”无罐密闭输送工艺流程，经济效益是显著的。河口首站一热三用无罐流程是国内率先获得成功的流程。
2) “无罐无泵”密闭流程技术
a) “无罐无泵”流程的特点
为了使原油集输系统密闭，并有效地利用井口压力，有些油田的联合站，采用了“无罐无泵”流程。即在正常生产状态下，原油不进大罐，外输之静不增压。这种流程不仅可以降低油气损耗，而且可以减少运行能耗。
b) “无罐无泵”流程的局限性
尽管“无罐无泵”流程有许多优点，但是，此流程在一定条件下有其局限性。生产实践证明，对于具有自喷能力的油田，在由自喷并向其它采油方式过渡的过程中，就不宜采用“无罐无泵”流程。这是因为随着油田开发，自喷井的自喷能力越来越弱。当自喷井的井口回压降低到一定程度时，就不能满足“无罐无泵”流程的要求。如果这时仍采用“无罐无泵”流程，势必缩短油井自喷期。例如，华北油田某联合站，为了保证油井自喷，联合站内分离器回压控制为O．04MPa。这一回压显然不适合“无罐无泵”流程。
3) 稠油集输技术
稠油二一般具有高粘度、高密度、高胶质沥青质含量等特点，稠油集输的关键问题在于如何满足井筒和地面集输管线的水力和热力条件，一般采用加热降粘、掺稀释剂、改性降粘等方法。一般有以下几种稠油集输方法。
l、加热输送。将原油加热升温，使原油粘度下降，它是稠油集输的传统工艺，在委内瑞拉、前苏联西西伯利亚稠油油田曾经采用，其特点是热能损耗大。
2、掺稀释剂输送。在稠油中掺入石油产品、液化石油气或低粘原油等烃类稀释剂，改变原油流变性．掺稀释剂输送在美国、委内瑞拉和加拿大广泛采用，在国内辽河油田也采用了稠油掺稀油输送工艺．
3、掺蒸汽输送。将蒸汽掺入井筒或地面集输管线中，蒸汽管线可以起到伴热作用，掺入蒸汽后可以达到降粘目的。
