5.3含蜡原油管道的蜡沉积及清管

含蜡原油管道蜡沉积速率的计算赵露【摘要】@@%影响含蜡原油管壁蜡沉积的因素主要有黏度、管壁剪切应力、蜡分子浓度梯度和管壁处温度梯度等,在分析它们对蜡沉积的影响时,需综合考虑.根据测试结果,由压差法计算蜡沉积；由黏温测试结果,拟合原油黏温曲线；根据蜡沉积的热力学模型,计算管壁蜡分子浓度梯度；由热平衡计算管壁径向温度梯度,将所得数据作为基础数据,对蜡沉积系数进行非线性拟合.管道在起始阶段,蜡沉积速率较小；随油流向前,油温降低,原油中的蜡逐渐结晶析出,蜡沉积速率逐渐增大；油流继续前进,与管壁的温差减小,蜡沉积速率逐渐减小.【期刊名称】《油气田地面工程》【年(卷),期】2012(031)010【总页数】2页(P31-32)【关键词】含蜡原油;析蜡点;蜡沉积速率;模型【作者】赵露【作者单位】大庆油田采油五厂【正文语种】中文以东北某输油管道为例计算管道蜡沉积速率，此管道所输原油为高含蜡原油，且自运行以来从未进行过清蜡，管道蜡沉积严重。

了解管道沿线蜡沉积情况，可为确定合理的清管周期做准备。

目前对蜡沉积机理的解释，主要是分子扩散和剪切弥散机理，所提出的蜡沉积速率模型大都是在理论分析的基础上建立起来的，在应用于实际管道的蜡沉积计算时，需对实验结果进行数据拟合，确定模型所需的系数[1]。

Burger等人认为，管壁蜡沉积是分子扩散、剪切弥散的结果，蜡沉积速率计算式为Burger模型忽视了油流对蜡分子的冲刷作用，扩散到管壁的蜡分子可能因油流冲刷而无法沉积在管内壁；且剪切弥散对原油蜡沉积的影响，一直未得到环道试验的验证支持。

Hsu考虑了分子扩散和剪切弥散对蜡沉积的影响，提出的蜡沉积模型为该模型提出了“临界蜡强度”的概念，当试验环道流速、流态与实际管道相同时，即可用于实际管道的蜡沉积计算， fs由实验数据拟合得到。

该模型探索了蜡沉积放大的问题，但是过于牵强[2]。

黄启玉等通过大量试验研究认为，剪切弥散对蜡沉积的影响基本可以忽略，建立了新的蜡沉积模型[3]，并提出了蜡沉积倾向系数的概念，表达式如下式中W 为蜡沉积速率（g/(m2·h)）；μ为原油黏度（Pa·s）；为管壁处蜡晶溶解度系数为管壁处剪切应力向温度梯度（℃/mm）。

325目前国内长输油气管道总里程已超过12万公里，其中原油管道总里程也超过了2万公里。

而2000年之前我国铺设的长输管道，由于受当时管道管理理念和技术条件的制约，大部分的管道在铺设完成后的运行期间从未进行过管道通球清管，更未开展常规的定期清管工作，这给长输油气管道的安全运营造成了严重的威胁。

长输油气管道首次清管存在的风险因素较多，但引发后果较严重的风险因素主要有以下三种：管道失效溢油，清管器卡堵，管道蜡堵等[1]。

而对于长期未进行清管通球的原油管道，管道蜡堵的风险因素首当其冲。

本文主要针对该风险因素进行分析，并在此基础上提出了针对该风险因素进行控制的具体措施。

1 管道蜡堵风险识别1.1 蜡堵危害 当管道清管过程中产生蜡堵后，不仅会产生压力骤变引起的管道失效情况，还会引起管道内大量的蜡堆积堵塞管道，导致管道无法正常输送，甚至有可能造成管道部分管段薄弱处因憋压而发生原油泄漏事故，导致不可估量的经济损失并对周边环境造成后果严重的污染现象。

1.2 原油结蜡现象 原油沿着管线方向流动，油温不断降低，当油温降低到析蜡点以下时，原油中的石蜡就在管壁出现结蜡现象，逐渐析出并沉积在管壁上。

管道运行一段时间后，管道内壁上会出现结蜡现象，即管道内壁会沉积某一厚度的石蜡、胶质、凝油、砂和其它机械杂质的混合物。

其结果是使管线的流通面积缩小，压降增大，最终使输量降低，输送费用增加。

因此，输送含蜡原油的管道应定期清管。

图1为某管道封堵开孔时，从管道切割下的部分管材，可以清晰看到管壁沉积了大量的蜡。

1.3 管壁结蜡影响因素管壁结蜡因素有很多，其中包括：1.3.1 油壁温差当原油温度与管壁温度差值较大时，蜡沉积速率增大。

例如在冬季，地温较低时，油温较高，油壁温差较大，此时的蜡沉积速率最大，夏季时相反。

1.3.2 流速影响随着流速的增大，管壁处的剪应力增大，使得蜡沉积速率降低，管壁不易结蜡。

实验表明，当流速大于1.5m/s时，管内结蜡较少。

专利名称：原油管道蜡沉积物清管模拟实验装置
专利类型：实用新型专利
发明人：王国涛,李亚平,王军防,曹旦夫,张春,王长保,余红梅,赵新颖,孙丽,刘欣,王爱菊,张高平
申请号：CN201921007253.6
申请日：20190701
公开号：CN210534149U
公开日：
20200515
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本实用新型公开一种原油管道蜡沉积物清管模拟实验装置，包括清蜡环道系统、收发球系统以及数据测量与采集系统，清蜡环道系统包括油罐、清蜡测试段、透明测试段、螺杆泵、保温系统，收发球系统包括收发球筒、清管器、旁通管路，数据测量与采集系统包括压力传感器、热电偶温度传感器、电磁流量计。

本实用新型模拟实际管道输送条件下蜡组分沉积在管内壁上形成蜡沉积层，随后清管器在油流推动作用下在管道内前进并进行清蜡，利用清蜡测试段前后的压力传感器对清管过程不同清蜡阶段进行量化，同时通过开关透明测试段上下游截断球阀，实现对球前油蜡浆液的动静态研究及控制，以提供更科学的理论指导，解决实际管道通球清蜡过程中面临的难题。

申请人：中国石油化工股份有限公司,中国石化管道储运有限公司
地址：100000 北京市朝阳区朝阳门北大街22号
国籍：CN
代理机构：北京淮海知识产权代理事务所(普通合伙)
代理人：孟洁
更多信息请下载全文后查看。

低输量含蜡原油管道清蜡周期与清蜡工艺研究当油田进入生产后期,油井产液量不足,甚至部分油井枯竭关闭,绝大部分油田的输油管道输量减少,进入低输量运行时期。

而我国开采出原油中的含蜡原油占80%以上。

相比于正常运行的管道,含蜡原油在低输量运行中更容易结蜡,其清蜡周期更为频繁。

文中主要针对低输量含蜡原油管道蜡沉积严重的问题,计算低输量含蜡原油管道的蜡沉积速率,优化清蜡周期,并提出切实可行的清蜡工艺。

文中首先分析了在低输量状态下的管道的运行参数变化,在进行最低输量计算时,考虑摩擦生热,考虑蜡沉积层对管道运行的影响。

其次通过分析低输量管道上的含蜡原油沉积状况和机理,计算沉积层厚度。

在计算沉积速率的过程中,考虑蜡沉积层与管道运行之间的相互影响,划分小管段,通过编程的手段以迭代求解的方法计算沉积层的厚度。

通过对蜡沉积预测的算例的分析,得到低输量含蜡原油管道蜡沉积冬季和夏季沉积层在管道分布规律不同的结果。

然后针对以上结果,分别提出冬季以结蜡最厚处沉积层厚度大于2mm,夏季管道沉积层厚度超过5.1mm的比例大于30%为安全清蜡界限。

接着计算管道经济清蜡周期,与安全清蜡周期相比,选取周期较小的作为管道最优的清蜡周期。

最后通过分析管道清蜡工艺,针对低输量含蜡原油管道清蜡易卡堵的问题,设计改进了圆柱形清蜡器。

结蜡对现代含蜡原油管道的影响及处理分析摘要本文首先对蜡沉积对管道输送的影响进分析，之后分析了预留结蜡对管道的影响，最后阐述了积蜡的处理方法。

旨在对积蜡进行妥善处理，保障管线的安全运行。

关键词蜡沉积；管道输送；预留结蜡；处理方法我国的原油具有含蜡量高、凝点高、黏度大等特点。

含蜡原油管道在运行一段时间后会产生蜡沉积，也就是结蜡现象。

原油管道积蜡的原理是指其中的液态蜡结晶析出与其他部分沉积在管壁上。

从经济运行角度来说，一定的结蜡厚度能起到“保温”作用；但是从安全角度来说，一定结蜡厚度的保留会存在风险，比如会使管径变小，在管线停输或输量下降的情况下，因其原油携带的热量减少，其降温的速度快，导致了停输时间变短，并且启动管线重新运输造成困难。

本文就结蜡对含蜡原油管道硬性和处理进行分析。

1 结蜡对管道输送的影响积蜡在管道中的分布是在管道中间的温度范围内是其结蜡的集中地区，在集中区之后的结蜡层逐渐变薄。

因为管道在起始阶段的油温较高，因此不易形成结蜡，随着温度的变低，结蜡逐渐变厚，但是当原油和管壁的温度差进一步增大，结蜡层又会随之减薄。

结蜡层对管道所消耗的热能以及压能影响是不一样的，特别是在低输量运行时，结蜡层的热阻会降低热能的消耗；结蜡层越厚，使其内径逐渐减小，这就使所消耗的压能增加；还有的影响就是使管道流通截面减少，即使是在输量不变的情况下，摩阻也会增大。

总而言之就是结蜡会降低管道的运输能力，使管道运输的成本增加；还有其他危害就是可能诱发安全事故，比如说凝管事故，为管道的安全运行埋下安全隐患。

2 预留结蜡对管道的影响2.1 从经济性方面来说在结蜡厚度已经达到一定的程度后，要进行清管工作。

就经济方面来说，结蜡层虽然增加了摩阻，但是结蜡层的热绝缘体性质又为管道起到了保温作用。

从当前的经济情况而言，运输量逐渐下降，燃油价格又高的情况下，预留一定的结蜡层会减少总成本。

虽然增加了动力消耗，但是燃料油的消耗又相对减少。

2.2 从安全性方面来说虽然从经济方面考虑，保留结蜡层具有一定的有益作用，可以降低生产成本，但是就安全方面考虑的话，结蜡层的存在对安全留有隐患。

鄯兰原油管道清管效果郭鹏;沈亮;丁俊刚;李佳函【摘要】含蜡原油管道运行一段时间后，会有石蜡沉积到管壁上，需进行清管作业。

为了研究鄯兰原油管道清管的效果，文中结合生产数据和长输油管道输油技术理论，对2012年8月—2014年8月的清管数据进行对比，分析清管的效果，为清管作业提供数据参考。

%After waxy crude oil pipeline operation for a period , there exist paraffin wax deposition on pipe wall , and pigging operations are needed .In order to study the ShanLan crude oil pipeline pigging effects ,in this paper , combining with the produc-tion data and long pipeline oil transportation technology theory ,comparing the pigging data from August 2012 to August 2014, the influence of pigging effect was analyzed , providing data reference for the pigging works in the future .【期刊名称】《管道技术与设备》【年(卷),期】2015(000)005【总页数】3页(P45-47)【关键词】原油管道;清管;结蜡【作者】郭鹏;沈亮;丁俊刚;李佳函【作者单位】北京油气调控中心，北京 100007;北京油气调控中心，北京 100007;北京油气调控中心，北京 100007;北京油气调控中心，北京 100007【正文语种】中文【中图分类】TE8含蜡原油管道在运行一段时间后，会有石蜡沉积到管壁上。

1.3 布朗扩散在管输过程中，原油分子会持续不断地撞击悬浮于油流中的蜡晶颗粒，形成布朗运动。

1.4 重力沉降由于蜡晶与液态油相比密度较大，故此蜡晶相互无作用，则蜡晶沉降，沉积至管道底部。

和布朗扩散一样，重力沉降已被普遍认为对蜡质沉积的影响可以忽略。

2 蜡质沉积模型目前有关结蜡的数学模型大致分为两类，一类是从热力学角度研究蜡分子析出的模型，另一类是从动力学角度研究蜡分子沉积的模型。

2.1 热力学模型热力学模型是由热力学的视角出发，利用相平衡等方面的基础理论，预测了集输过程中原油的析蜡温度节点和析蜡数量。

其中，最为经典的是Won模型。

此模型将原油中蜡质视为单一的固相，将其余组分视为液相；在固液平衡中，两者所包含同组分拥有同逸度，并可使用平衡常数表示该组份在两相平衡中摩尔含量的关系比值。

进一步据此提出了溶解热焓和熔点温度的计算方法，但没有对正构烷烃、异构烷烃及芳香烃做出区分，认为他们的分子量相同。

该模型还假设结构不同的组份具有一致的熔点温度与溶解热焓，这与实际有不一样之处。

最终可以根据修正后的溶解理论计算两相中各组份的活度系数。

总的来说，Won模型较为方便，但计算误差较大。

析蜡温度节点与实测值的误差在8℃的区间内，最大误差接近20℃。

后来的研究者对Won模型进行了不断修正，提出了一系列新的模型。

Galeana等研究者认为不是所有的C7+组分都能进入蜡相，假定蜡质沉积混合物是由多种固态组分组成，并引入相平衡计算方程的方法，相平衡计算确定单一组份固相存在的可能性，状态方程确定了气液相的性质，在此基础上得到了一个新的多固相模型。

该模型计算的析蜡点和析蜡点温度以下的固相蜡浓度与试验结果吻合较好。

2.2 动力学模型Burger等研究者将蜡质沉积中的分子扩散和剪切弥散分别进行计算，提出相应的蜡质沉积动力学模型。

该模型思路清晰，容易理解。

事实上，这两种蜡质沉积机理的关联性很大。

由于原油组分相对较繁杂，在计算原油蜡分子溶液中的扩散系数时，误差相对较大。

信息化背景下含蜡原油管道运行及清管问题分析摘要本文首先针对含蜡原油管道管壁蜡沉积的原理进行分析，并在此基础上，简要阐述了对管壁结蜡现象能够造成影响的主要因素，最后列举了我国常用的含蜡原油管道清管办法。

希望本文能够为从事含蜡原油运输工作的人员提供有价值的参考。

关键词含蜡原油管道；蜡沉积；影响因素；处理办法就我国原油产品的整体品质进行分析，含蜡量高是其最为显著的特征。

中国原油当中的蜡含量，普遍在20%以上，最多的甚至达到了50%。

在地下原油当中，蜡通常溶解于其中，伴随着原油开采过程中油品自身所受到的压强、温度等逐渐降低，原油中的蜡逐渐在运输的过程中被析出，而且在输油管道当中大量沉积，给原油的运输工作带来了很大的困难。

因此，针对含蜡原油管道管壁蜡沉积现象进行了解，并合理针对其影响因素进行控制，是保障我国原油运输通畅的重要办法，必须要引起有关工作人员的高度重视。

1 含蜡原油管道管壁蜡沉积现象的产生原理含蜡原油在运输管道当中进行运送时，会渐渐地在管壁上累计并产生一层由凝油、石蜡、胶状物、细沙等物质混合而成的结蜡。

在我国含蜡原油运输的工作中，管壁结蜡的现象大量存在，这在很大程度上削弱了管道的运输能力，并且还会在一定程度上影响原油产品的质量，降低运输管网的工作效能，对原油运输管网的内壁和相关精密设备仪器造成影响。

通常对管壁当中蜡沉积现象的认识，可以分成分子扩散运动、剪切分散、布郎扩散以及重力沉降四种理论，其中分子扩散运动理论被业界普遍认为是管壁蜡沉积现象的主要产生原因。

一般情况下，含蜡原油从挖掘到开始运输的这一过程当中，自身温度处于不断降低的状态。

在原油温度下降至某一临界点时，因为管壁的温度总是比原油温度更低，因此临近管壁位置上被溶解的石蜡一定会先进入到饱和状态；若油温持续降低，便会出现饱和，凭借管道内壁所提供的杂质、粗糙凸起等所构成的结晶中心，管壁上便会先析出石蜡。

随着石蜡的析出，原油中石蜡的含量将会有所降低，将会在管壁与紊流中心之间产生蜡浓度的差异。

临济复线结蜡机理分析及清管实践摘要：含蜡原油管道随着运行温度降低，蜡分子逐渐从原油中析出，与胶质、沥青质以及机械杂质等沉积在管道内壁上。

蜡沉积缩小了管道的有效流通面积，增加了管道摩阻，降低了管道输送能力。

清管是保证原油管道安全运行、提高输送效率的有效手段。

关键词：结蜡；机理；清管临济复线原油管道2018年投产，全长76.6Km，规格为φ355.6*7mm，设计压力为8.5MPa，设计输量为330×104t/a，常温输送进口和鲁宁混合原油。

该管道自投产以来，定期实施常规清管，并于2019年7月进行深度清管及内检测。

由于清出蜡质胶状物较多，多次发生过滤器和污油线堵塞的情况，给管线的平稳运行造成较大影响。

因此加强原油析蜡特性分析，制定有效改进措施，对管线的安全运行是十分必要的。

1 蜡沉积影响因素蜡沉积的机理主要有分子扩散、剪切弥散、布朗扩散和重力沉降四种解释。

其中分子扩散在其中占据主导因素。

按照分子扩散机制，原油管道蜡沉积主要受原油组分、原油温度、油壁温差、原油流速以及管道投运时间等因素的影响。

2 临济线析蜡原因分析2.1 原油组成的影响原油含蜡是管壁结蜡的根本原因，含蜡量越高，石蜡沉积速率越大。

大多数含蜡原油中含有数量不等的胶质和沥青质。

胶质和沥青质的存在会削弱蜡分子向管壁的迁移动力。

在胶质和沥青质含量较小时会协同蜡分子的沉淀作用；随着含量的增加，对于蜡沉积速率的影响逐渐减弱。

蜡分子的碳数越高，迁移能力将越弱，结蜡层中的蜡含量就越少。

但由于碳数高的蜡分子具有较长的碳链，容易与原油中的各自胶质产生共晶作用，从而更容易沉积于管壁上。

通过对输送油品化验分析，混油蜡含量为4.1%，这是管线析蜡的根本原因。

2.2 油温的影响原油在输送过程中温度会逐渐降低，当温度低于原油析蜡点时，蜡晶颗粒便会逐渐析出。

在析蜡点温度以下存在一个析蜡高峰区，此时蜡质将大量析出，此时蜡沉积速率也在不断增大。

当油温降低到接近凝点时，油品黏度增大造成剪切应力也逐步增大，开始在蜡沉积过程中占据主导地位，可冲刷带走沉积蜡层。