新疆原油蜡沉积规律研究

在管流条件下研究了新疆原油的蜡沉积规律,以及原油组成,油温,油壁温差等因素对蜡沉积规律的影响,借助于差示扫描量热分析了管壁沉积物的析蜡点,平均析蜡潜热,从微观上探讨了新疆原油蜡的析出和沉积规律。     

含蜡原油蜡沉积影响因素对比试验

为探究不同蜡沉积因素对大庆原油结蜡规律的影响,采用单一变量法,控制不同的结蜡时间、油壁温差、温度区间、剪切速率等影响因素,利用某新型动态蜡沉积试验装置对大庆原油进行蜡沉积对比试验。结果表明:当剪切速率一定时,随着结蜡时间延长,蜡沉积量逐渐增多,蜡沉积速率逐渐降低;当结蜡筒壁温度不变且在析蜡点以下时,随着油温的升高,蜡沉积量逐渐增大;当油壁温差保持不变且温度区间逐渐上升时,蜡沉积量逐渐减小;剪切应力与剪切剥离蜡量并非线性关系,当剪切力达到某一临界值时,蜡沉积层会被油流冲刷下来。研究结果可为未来含蜡原油管道的输送提供借鉴与技术支持。     

原油蜡沉积规律及沉积物性质的径向差异

为了科学解决原油管道的蜡沉积问题,使用设有测试段和参比段的室内环道试验研究了油温、壁温、流速等因素对单相原油蜡沉积过程的影响,系统总结了含蜡原油蜡沉积规律。通过特殊手段将沉积物从管中心至管壁分为5层,运用显微观察、差示扫描量热仪法及高温气相色谱法,分析了沉积物性质的径向分布差异,包括不同层位沉积物的含蜡量、时析蜡量及碳数分布的差异。结果表明:越靠近管壁,沉积物的含蜡量越大,其大碳数分子的质量分数越大;相反,越靠近管流的沉积物,其含蜡量越小,大碳数分子的质量分数越小。大于临界碳数的分子随着蜡沉积的进行会向管壁扩散并析出,小于临界碳数的分子则向沉积层表面反扩散,临界碳数随油品性质及沉积条件的不同而不同。研究结果对于深入研究蜡沉积机理,进而建立更加精确的蜡沉积预测模型具有一定的指导意义。     

蜡沉积层冲刷实验

准确预测管道,特别是长期不清管的管道沿线的蜡沉积分布是原油管道蜡沉积研究的一个重要方向。任京管道采用正反输送工艺,蜡沉积规律与其它输油管道不同。设计、安装了冷指实验装置,动态模拟了原油的蜡沉积,研究了原油冷指温差、原油温度区间、搅拌转速对沉积物析蜡点和含蜡量的影响。研究结果表明:原油冷指温差与温度区间是影响蜡沉积的主要因素,沉积物的析蜡点和含蜡量均随着冷指处蜡分子质量分数梯度的升高而降低。现场实验表明:出站油温的提高能够有效地融化管道的蜡层,而输量的提高对蜡层的冲刷影响很小。     

阿赛管道蜡沉积速率模型与计算实例

针对阿赛输油管道结蜡严重,导致清管频率高、清管器无法到达预定位置等问题,探讨了蜡沉积速率计算方法、模型及其构建方法。考虑油流冲刷对蜡沉积的影响,基于Fick扩散定律,确定了蜡沉积速率模型的形式。在理论分析和实验研究的基础上,确定了管壁剪切应力、管壁温度梯度与蜡沉积倾向系数之间的关系。运用蜡沉积预测软件,基于阿赛管道输送原油的基本物性,构建了蜡沉积速率模型,预测了不同工况下管道沿线蜡沉积速率分布情况。研究成果对于优化进站油温具有一定的指导意义。     

标准体积管结蜡引起的误差及消除方法

标准体积管是原油动态计量时，流量计在线检定的标准器。要减小流量计的示值误差，提高原油交接计量的准确性，就应提高标准体积管的精度。根据原油在管壁内结蜡的理论，推断出当环境温度，管壁温度较低时体积管标准管段内将会结蜡，结蜡厚度对流量计在线检定时的示值误差将有不同程度的影响。     

原油析蜡量和结蜡量关系的研究

有关研究表明,原油在管道内流动过程中,由于油流的冲刷作用,并非所有析出的蜡都能沉积在管壁上.在分析原油流动特性和析蜡规律的基础上,提出了有效析蜡量的计算方法.9种原油的室内结蜡试验结果表明,当有效析蜡量小时,沉积率随有效析蜡量的减小而快速降低;而当有效析蜡量增大到一定程度时,沉积率减小且速度变慢.     

高含水含蜡原油的粘壁特性试验

高含水期油田采用不加热集输工艺时,由于输送温度低,管道中往往出现凝油粘壁现象,导致管道流通面积减小,井口回压升高,集输能耗增大。基于传统冷指装置设计了可实现试验介质循环的试验装置,探究了油温、油壁温差、含水率、剪切强度及试验时间对高含水含蜡原油凝油粘壁特性的影响。结果表明:凝油粘壁和多相蜡沉积不是同一种沉积行为。当油水混合液的温度低于起始粘壁温度时会出现严重的粘壁行为,高含水含蜡原油的粘壁温度低于纯油凝点,含水率越高,起始粘壁温度越低。油壁温差和油温对粘壁行为的影响分温度区间,原油凝点以下的粘壁行为主要受油温控制,凝点以上的粘壁行为受温差影响更大。不发生乳化的油水混合液,水相的存在弱化了粘壁行为;反之,水相的存在强化了粘壁行为。搅拌或管流流动对粘壁凝油主要起剪切剥离作用。凝油粘壁厚度随时间的持续存在极限值,并不会无限增长。(图10,表2,参29)     

不同温度下单相含蜡原油的蜡沉积规律

针对石油工业中的蜡沉积问题,利用冷指实验装置研究了单相含蜡原油体系冷却液温度、油流温度和同一温差不同温度区间对蜡沉积规律的影响,得到了单相含蜡原油蜡沉积规律的宏观特性,并利用高温气相色谱（HTGC）装置分析沉积物组分的宏观变化。在相同油温条件下,随着冷却液温度的升高,蜡沉积速率减小而沉积物中高碳数组分比例增大;在相同冷却液温度条件下,随着油温从凝点附近增大至析蜡点以上,蜡沉积量先减小后增加最后再减小,沉积物中高碳数组分比例增大;在同一温差条件下,随着温度区间温度的升高,蜡沉积量的变化有波动但油温在析蜡点附近沉积量达到最大值,沉积物中高碳数组分比例一直增大。针对实际管流,环境温度基本恒定,通过升高入口油温减少沉积的发生,因此,在含蜡原油管输中,入口油温的选取对整个管输过程中蜡沉积的形成以及形成后的清理很重要。根据实验结果,入口油温不是越高越好,应保证入口油温低于析蜡点且整个管输过程中高于凝点5℃左右。（图6,参12）     

管输含蜡原油蜡沉积速率影响因素权值的确定

含蜡原油蜡沉积速率影响因素多而复杂,确定各影响因素的主次对于建立蜡沉积预测模型尤为重要。从蜡沉积影响因素中选择7个主要影响因素,采用主成分分析法确定了蜡沉积速率影响因素之间的关系,量化了各影响因素的权值,并对这7个影响因素的影响程度进行排序。对青海原油两种实验条件下的蜡沉积速率实验数据进行分析,结果表明:管壁剪切应力、油温、蜡分子浓度梯度这3个影响因素对蜡沉积速率的贡献较大,且两种实验条件下各因素权值大小顺序基本一致,这也证实了该方法确定蜡沉积影响因素权值的可靠性。     

终冷温度对加剂改性大庆原油蜡沉积的影响

为了分析终冷温度对加剂改性原油蜡沉积规律的影响,保持油壁温差相同,控制不同的终冷温度,采用搅拌槽蜡沉积装置、流变仪、差热扫描量热仪等试验仪器,对添加纳米降凝剂的大庆油、添加EVA降凝剂的大庆油以及大庆空白油进行静态蜡沉积对比试验与动态剪切对比试验。同时,结合分子扩散、胶凝等机理,分析不同试验条件下加剂改性大庆油的结蜡规律。结果表明:当终冷温度较低时,加剂油结蜡总量明显高于空白油,但结蜡总量中含凝油多、蜡晶结构较弱;空白油结蜡总量低,但蜡晶结构较强;随着终冷温度升高,加剂油与空白油的结蜡量逐渐降低并趋于一致。终冷温度较低且剪切剥离强度较弱时,添加降凝剂会增加管输蜡沉积量;一旦经过高剪切或提高终冷温度,加剂油的结蜡量将明显降低,管输安全性提高。     

含蜡热油管道结蜡区对整体运行工况的影响

建立了两站间无旁接含蜡热油管道蜡沉积分布和运行工况数学模型：出站油温、周围环境温度及流量决定着含蜡热油管道的结蜡方位;管道结蜡后,结蜡段传热系数、流速、管道摩阻及管道沿线各流态长度等运行工况将发生变化。算例分析表明：管道沿线因存在结蜡层而使散热量降低,但提高管道出站油温,进站油温升高并不明显;随着结蜡起始点与出站之间距离的增加,管道沿线总摩阻基本呈线性降低且直线斜率较大;管输油品不同流态长度与管道沿线结蜡位置基本呈线性变化关系。（图3,表3,参11）。     

管道输量对柴油蜡沉积作用的试验分析

针对流速对油品结蜡的影响,柴油管壁的结蜡规律与管内流速的关系还尚未明确的问题,在理论推导的基础上进行了室内环道试验,通过分别模拟柴油在有温差段和恒温段时管内流速对管壁结蜡规律的影响,得出了相应的规律,对于指导反季节输送柴油,减少蜡沉积有一定的参考价值。     

原油管道清管蜡层剥离研究进展

蜡沉积是含蜡原油在管输过程中面临的重要流动保障难题,生产上常采用机械清管的方法清除管壁蜡沉积物。由于目前对蜡层剥离机理认识不足,现场清管作业仍然依赖操作经验,卡球蜡堵事故时有发生。通过对原油管道通球清蜡研究的关键问题进行系统阐述,分别从蜡层剥离机理、清蜡效率、蜡层破坏力3个方面详细梳理当前原油管道通球清蜡领域的研究进展,指出蜡层强度、清管器前油蜡浆液流变特性和流动规律以及蜡沉积物积聚成塞条件应是该领域今后研究的关键问题和主要方向。     

成品油管道蜡沉积倾向的实验分析

为解决长输成品油管道在地温较低的季节输送高凝成品油时易出现混油大量增加的非正常混油变化的问题,在理论推导的基础上建立了成品油管道蜡沉积的理论模型,确定出成品油管道蜡沉积倾向与输油温度、输量和运行时间有关.并通过室内管流蜡沉积实验,分析了蜡沉积层倾向与输油温度、输量和运行时间的关系.运用sigmaplot软件建立了实验室蜡沉积倾向与各影响因素之间的计算公式,为成品油管道的实际操作提供了一定的理论依据.     

不同约束值变化对输油管道优化运行的影响

在提出结蜡处理方法的基础上，探讨了管壁结蜡及主要约束条件值变化对输油管道优化运行的影响，同时，又提出了结蜡危险区的概念，分析了管道承压能力与出站节流损失的关系。结果表明，由于结蜡、管道承压、进站压力、末站进站油温及泵特性等约束条件值不同，优化方案也不同。合理确定相关约束条件值对优化结果的实用性、安全性及经济性具有重要意义。在结蜡及管道低承压情况下，末站油温的确定尤应慎重，否则有可能形成末段瓶颈，影响管道的正常运行。     

管道沿线结蜡分布不均匀对蜡层厚度计算的影响

根据原油管道的结蜡规律,分析了蜡层分布不均匀对管道蜡层厚度计算的影响。在管道直径长度相同、沿程摩阻增加相同的条件下,随管道结蜡段长度的减少,有效平均结蜡厚度减小。根据站间压降反算得到的水力学平均蜡层厚度,并不能说明管道的实际结蜡情况。对于压降上升较快的管道,利用压降反算得到的蜡层厚度会夸大管道结蜡的严重程度,而忽视某些区段的潜在隐患。