综述：通过管道输送重质和超重质原油：最新综述

《Geoenergy Science and Engineering》：Transportation of Heavy and Extra-Heavy Crude Oil by Pipelines. An Updated Review

重质和超重原油管道运输面临高粘度、沉积物及甲烷水合物堵塞等挑战，传统方法包括稀释、化学添加剂和摩擦减少，近年新增水热裂解、微波/超声波技术、超疏水材料及AI/机器学习应用，综述2011-2025年技术进展并分析优劣。

　　

Rafael Martínez-Palou

墨西哥石油研究所。研究部。中央区。Lázaro Cárdenas 15207730，墨西哥城，墨西哥

摘要

随着全球范围内开采出的原油越来越重，将这些原油从井中运输到加工中心已成为一项复杂且具有挑战性的任务。这种复杂性促使人们开发了各种先进技术，并不断改进现有流程以满足日益增长的需求。

本综述更新了重质和超重质原油管道运输领域的最新进展，基于我们工作组2011年发表的文章（J. Pet. Sci. Eng, 75 (2011) 274-282）。文章探讨了将重质原油从生产地点运输到加工设施所使用的方法，包括减粘剂、化学添加剂和减摩擦技术等内容。同时介绍了这些技术的最新进展，还讨论了其他创新技术解决方案，如水热裂解和原位升级技术、微波和空化技术、磁性纳米颗粒（MNPs）以及超疏水性和超两亲性材料在重质和超重质原油运输中的应用，特别强调了近年来更加环保的产品开发和更可持续的技术；最后，还讨论了人工智能（AI）和机器学习（ML）在重质原油运输各个方面的应用。

引言

由于人类人口增长对碳氢化合物作为燃料的需求不断增加，以及技术发展的要求，轻质原油储量持续减少。因此，大多数产油国越来越多地开采重质和超重质原油，作为化石燃料和非常规石油资源（如油砂、油页岩、沥青砂等）的替代品（Ibrahim等人，2019a）。目前，非常规原油井的数量远多于轻质和中粘度原油井（Wang等人，2016）。

这种类型的原油运输对石油生产商来说是一个重大挑战，因为其API比重较低（介于20 API到10 API之间），粘度很高（103至10? cP），这使得原油在低温条件下难以通过管道流动（Guo等人，2016a）。此外，这类原油含有大量沥青质、蜡质和重金属，这些物质容易沉积在管道内壁，阻碍原油流动（Abdurahman等人，2012）。另一个主要问题是深水井中由于甲烷水合物沉积导致的管道堵塞（Ke等人，2019；Zhang等人，2019）。

重质原油比轻质原油价格更低，因为它们含有较低比例的轻质烃类，而含有大量高分子量化合物（如沥青质和树脂）以及重质芳香族化合物。这使得脱水、脱盐和精炼过程变得更加复杂，从而需要消耗更多能量，这也使得原油与其精炼产品之间的成本差距难以缩小（Nonejad，2023）。

对于从开采地点到炼油厂的原油运输来说，管道运输是最经济的选择，尤其是当原油来自海上井时。然而，对于重质原油而言，运输过程较为复杂，因为重质化合物容易在管道内壁沉积，高粘度会导致多相流动，同时低流动性还经常导致堵塞、泵堵塞和停产（Hart，2014）。在长距离管道沿线需要增设泵站以维持所需的压力和流量（Nadirah，2014）。

2011年，墨西哥石油研究所的研究人员发表了关于该主题的综述，受到了该领域研究人员的广泛关注，在Google Scholar上被引用了850多次（Martínez-Palou等人，2011）。研究和开发新的或改进的技术对于提高安全性、提升效率以及使重质原油的开采和运输过程更加可持续至关重要。这包括管道材料、运输和加热技术以及控制系统的进步。自该综述发表以来，已有超过800篇相关文章发表，进一步证明了这一主题的时效性和重要性。因此，我们决定重新审视这一主题，总结过去15年的进展。

本世纪，已有许多关于促进重质原油运输策略的综述（Hart，2014；Souas等人，2021；Saniere等人，2004；Chaudari等人，2022；Ratnakar等人，2025；Ibrahim等人，2019a）；然而，大多数综述存在局限性，它们没有定量比较和讨论所有研究策略的优缺点。

上述大多数策略已在我们之前的综述中讨论过。本文更新了这些方法的相关信息，加入了最新进展和技术，如原位升级和水热裂解技术、微波（MW）和超声波（US）能量的应用，以及超疏水性和超两亲性材料在原油运输中的应用。此外，还批判性地分析了每种运输策略的优缺点。同时简要讨论了人工智能（AI）和机器学习（ML）技术在重质原油运输中的应用。

章节摘录

重质和超重质原油运输策略

为便于理解本文，我们将相关内容分为三种通用方法（见图1）。

我们还探讨了人工智能（AI）和机器学习（ML）在重质原油运输研究中的应用。

表1总结了2011年至2025年间一些重质原油管道运输策略的重要进展，这也是本次综述的依据。

结论

在本综述中，我们回顾了重质和超重质原油运输技术的最新进展，主要分为三类策略：减粘剂、化学添加剂和减摩擦技术，每种策略都包含多种技术，例如重质和超重质原油的稀释、重质和超重质原油在水中的乳化、适用于低温环境的重质原油乳化技术等。

未引用的参考文献

《解决重质原油管道中的流动问题》，2024年；《石油和天然气行业中利用AI实现更智能的管道管理》- Numalis；《AI》，arohiapptunix，2024年；Chen等人，2021年；《如何利用机器学习优化数据管道》；Huang等人，2018年；Kumar等人，2023年；Li等人，2013年；Li等人，2021c；Li等人，2019年；Li等人，2013年；Liu等人，2021年；Liu等人，2017年；Ma等人，2022a；《下一代超声波技术》；《原油管道运输》

利益冲突声明

? 作者声明他们没有已知的财务利益冲突或可能影响本文研究的个人关系。

致谢

作者感谢墨西哥石油研究所对项目D.00225的财政支持。