油水乳状液蜡沉积规律与扩散系数

蜡沉积问题是含蜡原油输送管路中面临的突出问题之一,而针对油水乳状液中蜡沉积问题的研究较少。以大庆原油(含水率为0)及其配置的含水率为10%、20%和30%的乳状液为实验样品,利用冷指实验装置,通过改变冷指温度、冷指和罐壁间温差以及含水率等变量,分析了油水乳状液中的蜡沉积规律。实验发现,相同温差下油壁温度降低会使蜡沉积质量增加,沉积量随含水率增大而减小。推导了蜡沉积扩散系数的计算方法,并得到了扩散系数的分布规律。平均温度的降低和含水率的升高会使扩散系数减小,高温区间下水相对扩散系数的影响比低温区间更明显。研究结果对大庆含蜡原油混输管道中蜡沉积规律的认识和清管周期的确定具有现实意义。     

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）     

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.     

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。     

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。     

气液两相间歇流流型下的蜡沉积规律

利用多相流动蜡沉积试验环道,以高含蜡量原油为试验介质,对气液两相流的蜡沉积规律开展试验研究,得到间歇流流型下蜡沉积层厚度随液相折算速度、气相折算速度和间歇频率等流型影响因素的变化规律。结果表明：在间歇流流型中,蜡沉积物在管壁环向分布较为均匀。当液相折算速度恒定,平均蜡沉积层厚度随气相折算速度的增大而减小。若气相折算速度保持恒定,液相折算速度较低时,平均蜡沉积层厚度随液相折算速度的增大而增大;液相折算速度较高时,平均蜡沉积层厚度随液相折算速度的增大而减小。若气相折算速度相同,段塞频率随液相折算速度的增大而显著增大,导致平均蜡沉积层厚度呈现减小趋势。研究结果为建立气液两相流动蜡沉积动力学模型奠定了基础。（图6,参6）     

W/O型含蜡原油乳状液触变特性

海上油田多产高含蜡原油,W/O型含蜡原油乳状液是油水混输管道输送介质的一种常见存在状态,其触变性是管道停输再启动计算和可泵性评价的重要基础资料。滞回环是物料触变特性表征方法之一,通过应力线性增加又线性减小形成滞回环的加载模式研究了W/O型含蜡原油乳状液凝点温度附近胶凝状态的触变特性。结果表明:W/O型含蜡原油乳状液胶凝体系触变性的强弱不依赖于加载条件,随着含水率的增加,滞回环面积减小,原油乳状液触变特性减弱,表征结构恢复的滞回环面积比减小,胶凝体系结构恢复程度变小,这是由于分散相液滴的存在,阻碍了蜡晶空间网状结构的恢复。     

稠油水包油型乳状液的黏度和稳定性变化规律

稠油O/W乳状液的性质复杂,其静态稳定性和黏度是选择确定输送工艺的重要指标。使用两种稠油和3种乳化剂成功地在高温及高矿化度等条件下,制备出O/W乳状液,确定了乳状液的制备条件,筛选出适合不同条件的乳化剂。通过测量O/W乳状液在不同制备条件下的黏度和析水率随时间的变化,分析各因素对乳状液性质的影响规律,得到了O/W乳状液黏度和稳定性随含水率、搅拌条件、温度、矿化度以及p H值的变化规律,完善了O/W乳状液黏度的预测模型。     

高频脉冲交流电场对W/O型原油乳状液的破乳作用

通过考察电场参数对吉林油田W/O型乳状液中水颗粒聚结效果的影响,发现了高频脉冲交流电场的脱水规律:脱水率随脉冲频率的增大呈现先增大而后减小的趋势,当脉冲频率达到4.43kHz时,达到峰值;脱水率随脉冲幅度的增大亦呈现先增大后减小的趋势,当脉冲幅度为1320V时,达到峰值;脱水率随脉宽比的增大逐渐增大,当脉宽比为85%时,达到最大值。破乳剂可以缩小高频脉冲电场对乳状液的破乳脱水范围,包括降低最佳脉冲频率和脉宽比,但破乳剂对最佳脉冲幅度没有影响。吉林油田原油乳状液的最佳破乳参数:脉冲频率为3.86kHz,脉冲幅度为1320V,脉宽比为75%,PR929破乳剂加量为60mg/L,脱水温度为55℃,脱水时间为10min,此时,W/O型乳状液脱水率接近100%。     

易凝高黏含蜡原油蜡沉积规律及老化现象

分别选取含蜡量为20.95%、27.5%、35.0%的3种易凝高黏原油,利用冷指实验装置进行蜡沉积实验,并结合高温气相色谱仪分析沉积物组分的变化,探究了蜡沉积层的老化现象以及温度条件对老化的影响。结果表明:随着时间的延长,沉积速率呈增大趋势,且含蜡量越高的油品增长幅度越大;随着时间的延长,高碳数蜡分子不断向沉积层中扩散,低碳数蜡分子则从沉积层中向油流中反扩散,即老化过程,这一过程导致沉积层中的高碳数蜡分子含量不断增加,低碳数蜡分子比例不断减小,且高温度区间时的扩散与反扩散作用更加强烈,相应碳数变化幅度更加明显;温度区间越低,沉积层含蜡量的最大值出现时间越早。