含蜡原油管道蜡沉积研究进展

蜡沉积会减少管道的有效内径，增大输送压力，降低管道的输送能力，增加清管频率，甚至造成蜡堵事故。介绍了国内外有关析蜡的热力学模型、蜡沉积机理及蜡沉积的动力学模型的研究进展状况，提出了一些研究建议。     

含蜡原油管道蜡沉积放大模型（续完）

三、试验设备和步骤 我们设计了高压紊流试验环道(HPTFL),可以用来研究含蜡原油(包括含气原油)的蜡沉积。HPTFL的详情已在文献[6]中介绍。环道试验温度从32F～240F.试验压力可达1500psi:这个环道可以同时测量含蜡原油流变性(依据参比段压降)和蜡沉积速度(依据考比段与测试段的压降)     

原油组分对含蜡原油析蜡特征的影响规律

准确预测析蜡特征对于把握清防蜡时机尤为重要。在原油组分和组成分析的基础上制备了3个系列的模拟原油,利用高温气相色谱分析了油样的组分及其对应蜡组分的碳数分布,并应用差示扫描量热法(DSC)测量了模拟原油的析蜡点、析蜡高峰温度及平均放热焓等参数的变化规律。结果表明:胶质和沥青质质量分数增加对析蜡点和析蜡高峰温度影响较小;芳烃质量分数增加会显著降低析蜡点和析蜡高峰温度,但在一定质量分数下会造成沥青质析出;含蜡量增加会大幅提高析蜡点和析蜡高峰温度,不利于加热法解除近井蜡堵。试验结果有利于热力学预测高含蜡原油析蜡特征及指导油井清蜡。(图5,表1,参23)     

加剂高凝原油析蜡规律研究

以2008年西部原油管道加剂输送吐哈和哈油时油头油尾出现油品凝点超高现象为例,应用DSC热分析技术分析了加剂油品物性突变原因,测定了原油的析蜡点、析蜡高峰点、析蜡热焓等特性参数,并根据测试结果计算了原油含蜡量.     

剪切弥散对含蜡原油蜡沉积的影响

在定义剪切弥散的基础上，通过室内及现场试验，研究了有温差和无温差时剪切弥散对蜡沉积的影响，分析了悬浮颗粒在剪切流场中的迁移方向，指出在一定条件下剪切弥散对蜡沉积的影响非常小，在建立蜡沉积模型时可以忽略剪切弥散的影响。     

基于蜡晶显微图像的定量分析确定原油析蜡点

析蜡点是表征原油析蜡过程的重要参数,基于其传统的显微观察测试方法,引入蜡晶显微图像定量分析结果,以原油在温降过程中蜡晶颗粒个数增长的首个阶跃点温度判断析蜡点,从而减少人为视觉误差以及玻片上的微尘和缺陷等对析蜡点测试结果的影响.6种含蜡原油的测试结果表明,该方法具有良好的重复性,平行实验获得的析蜡点差值均在2℃以内,与差示扫描量热(DSC)法测得的析蜡点相比,上述析蜡点数值高1～4℃,6种原油析蜡点平均高2.1℃.     

含蜡原油管道蜡沉积放大模型（待续）

用建立的蜡沉积放大模型可以把实验室数据放大应用于含蜡原油管道。可以根据这个模型预测冷管沿线的蜡沉积分布、可能出现的蜡沉积问题和清管周期。由于考虑了紊流的影响，大大提高了预测的准确性。准确预测蜡沉积可以节约含蜡原油生产系统的建设和运行费用。许多蜡沉积模型只考虑了分子扩散而忽略了剪切的影响。但紊流对蜡沉积有很大影响，这在蜡沉积模型中是不能忽略的。提出了将临界蜡强度作为放大参数，对剪切影响的放大方法和蜡     

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）     

基于差示扫描量热法的含蜡原油析蜡特性测试

含蜡原油析蜡特性是含蜡原油管道输送经济安全运行和流动安全保障技术的基础参数,传统差示扫描量热（Differential Scanning Calorimetry,DSC）实验方法测量结果受测试条件影响,且测量结果可重复性差。为此,采用DSC和调制差示扫描量热（Modelated Differential Scanning Calorimetry,MDSC）两种方法开展实验测试,分析含蜡原油的析蜡特性,结果表明：降温速率对传统DSC法测量含蜡原油的析蜡特性影响较大,相同条件下,MDSC实验测得的析蜡点温度、累计析蜡量明显高于DSC实验测得的数值;MDSC实验蜡晶析出终了温度明显高于传统DSC实验结果,但两种实验方式蜡晶析出终了温度的累计析蜡量相差不大,且MDSC实验受降温速率的影响较小;从获取含蜡原油析蜡特性效果看,MDSC实验测试结果优于传统DSC实验。研究成果可为含蜡原油析蜡特性测试实验方法及条件的选取提供依据。（图14,表3,参25）     

蜡对原油流变性的影响

蜡的组成、含量、性质及其在原油中的形态等是导致含蜡原油流变性复杂化的根本原因。论述了蜡含量、蜡的性质、蜡的形态和结构对含蜡原油流变性的影响。析蜡点和溶蜡点是表征蜡在原油中结晶析出和溶解的特征温度，溶蜡点一般高于析蜡点10℃以上。在析蜡点温度以上，含蜡原油具有牛顿流体的特性，其粘温关系符合Watther经验式和Arrhenius指数方程。研究表明，直接影响含蜡的油流变性的关键因素是已结晶析出的蜡量，而不仅仅是油中的蜡含量。另外，蜡晶的形态和结构对含蜡原油的流变性也有着重要的影响。     

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。     

W/O型乳状液蜡沉积影响因素

利用自行设计制造的冷指实验装置,在油-水两相体系下,系统研究了含水率、冷指温度、乳状液温度和温度区间对W/O型乳状液蜡沉积规律的影响,得到了W/O型乳状液蜡沉积规律的宏观特性:在相同温度区间下,蜡沉积速率随含水率的增大而减小,且冷指温度较高时,蜡沉积速率随含水率增大而减小的趋势明显,冷指温度较低时,该趋势较平缓;蜡沉积速率随乳状液与冷指表面温差的增大而增大;在乳状液和冷指表面温差相同的情况下,蜡沉积速率随乳状液温度的升高而减小.基于静态条件下W/O型乳状液中沉积物相对质量基本不随含水率变化这一特性,提出了利用沉积物相对质量预测W/O型乳状液蜡沉积速率的新方法.     

多相混输管道蜡沉积研究进展

海底管道蜡沉积已成为石油工业面临的一个严峻的流动安全保障问题。系统阐述了国内外蜡沉积的研究成果,着重分析了有关多相流动蜡沉积机理、多相流动蜡沉积实验装置和多相流动蜡沉积动力学模型的研究进展。阐述了建立在"剪切剥离"作用基础上的"老化"蜡沉积机理;介绍了冷板实验、冷指实验、旋转圆盘实验和环道实验装置,着重分析了环道实验装置的优缺点;介绍了Singh模型和Hernandez模型,在其基础上对油气和油水两相蜡沉积动力学模型进行了描述。根据多相蜡沉积的研究现状,提出多相管流蜡沉积问题的研究应从蜡沉积机理入手,通过实验寻求多相混输过程中影响蜡沉积行为的关键因素,并结合多相流动的规律,建立不同流型下的蜡沉积物理模型。     

分散相粒径对油水乳状液蜡沉积的影响

利用冷指实验装置,针对油包水型乳状液分散相粒径大小及分布,对油水体系中蜡沉积规律的影响进行实验研究,结果表明:在相同的搅拌时间下,随着配制乳状液时搅拌速率的增大,分散相中小液滴的数量增多,大液滴的数量减少;在相同的含水率下,随着乳状液体系中分散相液滴直径的减小和小液滴数量的增多,蜡沉积速率减小.对沉积物组分进行了高温气相色谱(HTGC)分析,指出在相同的实验时间条件下,油包水型乳状液分散相粒径大小及分布仅对蜡沉积层厚度有显著影响,对沉积层中蜡质量分数的影响可以忽略不计.该研究成果为进一步研究油水流动条件下的蜡沉积特性奠定了基础.     

成品油管道顺序输送中柴油蜡沉积研究进展

在成品油管道顺序输送过程中,当环境温度较低时,柴油可能形成蜡沉积物,污染后行汽油,造成混油损失。开展柴油蜡沉积研究,对保障成品油管道经济高效运行具有重要意义。对此,总结了现有的主要蜡沉积理论;从静态实验和动态实验两个方面梳理了柴油蜡沉积实验研究现状;分析了基于分子扩散和剪切弥散两种理论建立的柴油蜡沉积速率预测模型。指出加强对柴油结蜡机理的研究,建立柴油蜡沉积模型,定量表征后行汽油溶蜡后主要质量参数的变化规律,是成品油管道顺序输送的重要研究方向。通过对柴油蜡沉积研究进展的系统阐述,为将来深入开展相关研究提供了重要参考。(图1,参29)     

海底管道蜡沉积在线检测技术新进展

调研了国际上最新的海底管道蜡沉积在线检测技术。压力波传播技术可以准确检测管道蜡沉积的堵塞位置,但对堵塞长度和严重程度的检测可靠性较低;放射性同位素技术可以在线检测管道蜡沉积的位置和厚度,能够提供实时在线检测结果,可靠性较高;热脉冲蜡沉积检测技术可以对管道蜡沉积进行连续测量,可靠性也较高。现有海底管道蜡沉积在线检测技术基本限于在小型模拟环道中试验应用,极少部分试用于实际海底管道。因海底管道距离海上平台较远,故远程测试技术发展前景广阔。（图7,参13）     

黑皮冬瓜不同整枝方式比较试验

[目的]研究不同整枝方式对黑皮冬瓜生长发育及产量的影响,为华南地区黑皮冬瓜优质、高效栽培提供技术支持.[方法]在1.2 m2/株的种植密度下,调查黑皮冬瓜开花期、测定生长势指标和果实性状,探讨单蔓单瓜、双蔓单瓜、双蔓双瓜3种不同整枝方式对黑皮冬瓜开花期、叶片大小、单瓜重及产量的影响.[结果]黑皮冬瓜整枝方式对叶面积大小、茎粗、单瓜重、纵横径大小及果肉厚等植株生长势指标影响大小依次为单蔓单瓜＞双蔓单瓜＞双蔓双瓜.单蔓单瓜整枝方式的单瓜重最大（14.10 kg）,但其单位面积产量最低,仅为128927.25 kg/ha,其次是双蔓单瓜整枝方式,产量为143234.70 kg/ha,双蔓双瓜整枝方式的产量最高,为203567.40 kg/ha.[结论]在相同种植密度下,不同整枝方式对黑皮冬瓜生长发育及产量的影响不同,单蔓单瓜整枝方式的单瓜重最大,双蔓双瓜整枝方式的黑皮冬瓜产量最高,生产上可以根据实际选择合适的整枝方式.     

Boundary layer profiles in plasma chemical vapor deposition

A nonlinear optical spectroscopy based on degenerate four-wave mixing has made possible direct measurements of species temperature and concentration profiles through the boundary layer of a reactive plasma at atmospheric pressure. Spectra were obtained for CH and C(2) radicals over a range of conditions including those for the plasma chemical vapor deposition of diamond films. Numerical simulations based on a one-dimensional stagnation-point flow model are in good agreement with the measurements. The CH mole fraction is shown to rise and fall as a function of distance from the substrate, which is compelling experimental evidence for the complex chemistry that is occurring in the plasma boundary layer.     

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。(图7,表4,参21)     

Coking- and sintering-resistant palladium catalysts achieved through atomic layer deposition

We showed that alumina (Al(2)O(3)) overcoating of supported metal nanoparticles (NPs) effectively reduced deactivation by coking and sintering in high-temperature applications of heterogeneous catalysts. We overcoated palladium NPs with 45 layers of alumina through an atomic layer deposition (ALD) process that alternated exposures of the catalysts to trimethylaluminum and water at 200°C. When these catalysts were used for 1 hour in oxidative dehydrogenation of ethane to ethylene at 650°C, they were found by thermogravimetric analysis to contain less than 6% of the coke formed on the uncoated catalysts. Scanning transmission electron microscopy showed no visible morphology changes after reaction at 675°C for 28 hours. The yield of ethylene was improved on all ALD Al(2)O(3) overcoated Pd catalysts.