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塘燕原油管道蜡沉积规律研究赵丹;黄启玉;吕志娟;吕铭宽【摘要】塘燕原油管道输送原油种类多、油品切换频繁,增加了蜡沉积预测的难度.根据管输原油物性,运用普适性蜡沉积模型,研究了塘燕线不同季节、输送不同种类原油时的蜡沉积速率,并结合管道运行参数,预测了塘燕线管道沿线的蜡沉积层厚度及分布.塘燕线冬季的蜡沉积最多,春、秋季居中,夏季最少;输送埃斯坡、马西拉原油蜡沉积较少,输送杰诺、沙中、沙重原油蜡沉积相对较多;管道沿线的蜡沉积分布不均匀,主要集中在靠近进站管段处,在管道全线运行压力变化不大时,对于蜡沉积严重的管段,其压降迅速增加,造成管道安全运行隐患,建议每年秋季进行一次清管作业.【期刊名称】《石油化工高等学校学报》【年(卷),期】2016(029)001【总页数】6页(P80-85)【关键词】塘燕线;蜡沉积速率;结蜡厚度;蜡沉积分布【作者】赵丹;黄启玉;吕志娟;吕铭宽【作者单位】中国石油大学(北京)城市油气输配技术北京市重点实验室,北京102249;中国石油大学(北京)城市油气输配技术北京市重点实验室,北京102249;中国石油大学(北京)城市油气输配技术北京市重点实验室,北京102249;中国石化管道储运有限公司,江苏徐州221008【正文语种】中文【中图分类】TE812原油管道结蜡严重影响管道的安全经济运行[1-3]。
塘燕原油管道的输送介质为沙中、马西拉、埃斯坡等多种进口原油，且油品切换频繁还存在混输。
相比于输送油品单一的原油管道，塘燕线管道结蜡情况复杂，沿线蜡沉积分布更难确定。
虽然塘燕线所输油品均为进口油，但在清管的过程中发现有大量的蜡存在，并发生了蜡堵现象，严重影响了管道的安全运行。
为解决这一问题，有必要研究管道沿线的结蜡规律，为现场清管作业提供理论依据，进而实现管道的安全经济运行。
本文基于中国石油大学(北京)的普适性蜡沉积模型[4-7]，研究了塘燕线天津油库至牛口峪站，不同季节输送不同原油时的蜡沉积速率，并结合管道现场运行参数，预测了塘燕管道沿线的蜡沉积层厚度及分布。
中国石油大学（华东）现代远程教育毕业设计（论文）摘要本文主要介绍了几种用于大庆油田降低石油产品粘度化学技术的发展现状，并对大庆原油的流变性开展实验研究；着重研究了大庆油田含蜡原油的乳化降粘技术。
原油流变特性是输送工艺的主要基础，但多年来国内外对原油流变性的研究基本上都采用唯象的方法，即通过实验测定不同条件下的流变性参数，研究其规律，还讨论了各种方法及其优缺点的具体实现机制；在对原油的全分析、流型、触变性、粘温性等实验开展的基础上,对实验结果进行归纳分析,并对产生的实验结果的原因进行了探讨,初步确定了大庆油田原油的组分性质,流变模型、粘温特性及其影响因素等结论。
关键词：流变性；乳化降粘；粘度；乳化剂；大庆油田。
目录第1章前言 (4)第2章大庆原油流变性与蜡晶形态结构及原油组成间关系 (5)2.1大庆含蜡原油中蜡晶形态和结构的量化表征 (5)2.2蜡晶形态、结构及原油组成特征的多因素聚类分析 (6)2.3原油的粘度与蜡晶形态及结构特征以及原油组成间的关系 (6)2.4含蜡原油的粘弹性参数与蜡晶形态及结构特征以及原油组成间的关系 (8)2.5含蜡原油的屈服应力与蜡晶形态及结构特征以及原油组成间的关系 (9)2.6含蜡原油的凝点/倾点与蜡晶形态及结构特征以及原油组成间的关系 (9)第3章含蜡原油降凝剂与石蜡作用机理 (10)3.1降凝剂的结构特点与儿种已知降凝机理 (10)3.1.1结构特点 (10)3.1.2几种己知的高蜡原油降凝机理 (11)3.2 降凝剂与石蜡作用机理的研究进展 (12)3.3降凝剂分子结构的影响 (13)3.3.1烷基链长度 (13)3.3.2极性基团含量 (13)3.3.3平均分子量及分子量分布 (13)3.3.4石蜡组成的影响 (14)3.4降凝剂与石蜡分子作用机理的探讨 (14)3.5小结 (15)第4章化学降粘方法研究进展 (16)4.1乳化降粘技术 (16)4.1.1 研究与应用 (16)4.1.2发展趋势 (16)4.2油溶性降粘剂降粘技术 (16)4.2.1作用机理 (16)4.2.2存在的问题及研究进展 (17)第5章原油乳状液的流变性 (18)5.1原油乳状液的流型及转相 (18)5.2影响乳状液流变性的因素 (18)5.2.1内相浓度 (18)5.2.2连续相粘度 (18)5.2.3分散相颗粒大小及分布 (19)5.2.4温度 (19)5.2.5电粘效应 (19)5.2.6老化 (19)第6章大庆原油流变性的研究 (20)6.1大庆原油流变性的研究 (20)6.2流体模型划分实验开展及对原油流变性的认识 (20)6.3原油粘温曲线的测量 (21)6.4流变性影响因素及影响机理的探讨 (22)6.5外在条件变化的影响 (23)第7章结论 (25)参考文献 (26)致谢 (27)附录 (1)第1章前言目前，世界各国特别是大国那些富含含蜡稠油，正在作出巨大努力，研发的长距离管道运输在室温下的过程。
大庆的原油为什么在放喷是瞬间凝固因为它具有含蜡高粘度高凝固点高的特点“三高原油”停办和储运这是个大问题（尹相廷原大庆油田设计院党委宣传部部长）油田发现油田的原油拿（采）出来了怎么把它集起来集输在一起然后再把它外运这个问题是很大的当时也请教过（前）苏联专家（前）苏联专家也没多少好办法配音：尤其是在严寒的冬季要把大庆原油通过铁路油槽车运送到数千里之外的秦皇岛码头大庆装车的原油温度将高达100度这种加热原油造成的损失第年就要有几百万吨相当于十几个玉门油矿的产量十分可惜在大庆这样的自然条件下原油从地下出来以后如何找到一个合适的温度使和原油好装好缷顺利外运就成了油田建设中的一个难题（从油井出来的油）送到油库的时候（蔡升）（温度）才是35度我们装车的温度当时设计的是55度这时候进行（加温）考虑到沿途能保持一定的温度到终点的时候希望它能够少加温或者是不加温都很顺利地把油能够卸下来是这样一个目的配音：道理很简单少加温油会凝固装卸都有困难多加温又会造成浪费给国家造成不必要的损失只有找到最合适的温度才能做科学合理的谋划蔡升和当时许许多多著名的专家学者和教授以及刚走出校门的青年学子一样为搞清原油情况制定科学的开发方案开创新工艺新技术作了大量艰苦细致的工作1960年12月7日技术员蔡升和新毕业的大学生张孔法接到了领导布置给他们的任务原定装车的位置是东油库却临时改到了西油库这一改动他们需要多跑十多公里的冤枉路然而最让蔡升焦急的却是时间的紧迫离装车的时间越来越近了被蔡升看得置关重要的初始装车温度很可能测不到如果真是这样那么即便是以后的温度都测到了那也失去了最重要的对比参数但是要想测温的话你必须要测到装车的温度和以后车上陆续（经常）多长时间的变化和逐渐的变化情况一直到终点这你才能够知道它温度下降的情况开始装车温度测不着跟车测的数据那只能是装车以后的温度了不准了其实这项重要的任务交给蔡升领导是经过多方考察才作出的蔡升六十年代初毕业于兰州石油学校带着建设祖国第一大油田的美好理想来到艰苦创业的大庆同几万名创业者们一样他以革命加拼命的精神顽强的工作在会战前线同工人们一起摸爬滚打在阴暗潮湿的干打垒土房里他膝盖托着绘图板画出了一张又一张油田建设的图纸一座座集油站一座座油库在大庆创业者们的手下陆续建设起来火车道上不都是石头吗。
第３２卷 第３期２０２０年６月中国海上油气ＣＨＩＮＡＯＦＦＳＨＯＲＥＯＩＬＡＮＤＧＡＳＶｏｌ．３２ Ｎｏ．３Ｊｕｎ．２０２０ 国家自然科学基金项目“含蜡原油常温输送机理及流动改性方法研究（编号：５１５３４００７）”部分研究成果。
第一作者简介：江俊达，男，工程师，２００６年毕业于长江大学自动控制专业，主要从事生产管理、设备设施完整性工作。
地址：广东省深圳市南山区后海滨路（深圳湾段）３１６８号中海油大厦Ａ座。
Ｅ ｍａｉｌ：ｊｕｎｄａ＿ｊｉａｎｇ＠ｃｎｏｏｃ．ｃｏｍ．ｃｎ。
文章编号：１６７３１５０６（２０２０）０３?０１７５?０６ＤＯＩ：１０ １１９３５／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７３?１５０６．２０２０．０３．０２３流花１６ ２油田海底管道原油蜡沉积规律实验研究 江俊达１ 黄启玉２ 高雪冬２ 朱祥瑞２ 张 雨２（１．中海石油（中国）有限公司深圳分公司 深圳 ５１８０００； ２．中国石油大学（北京）城市油气输配北京市重点实验室 北京 １０２２４９）江俊达，黄启玉，高雪冬，等．流花１６ ２油田海底管道原油蜡沉积规律实验研究［Ｊ］．中国海上油气，２０２０，３２（３）：１７５ １８０．ＪＩＡＮＧＪｕｎｄａ，ＨＵＡＮＧＱｉｙｕ，ＧＡＯＸｕｅｄｏｎｇ，ｅｔａｌ．ＥｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｓｔｕｄｙｏｎｔｈｅｗａｘｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎｌａｗｉｎｓｕｂｓｅａｃｒｕｄｅｏｉｌｐｉｐｅｌｉｎｅｏｆＬＨ１６ ２ｏｉｌｆｉｅｌｄ［Ｊ］．ＣｈｉｎａＯｆｆｓｈｏｒｅＯｉｌａｎｄＧａｓ，２０２０，３２（３）：１７５ １８０．摘 要 针对流花１６ ２油田海底管道原油蜡沉积严重的问题，利用环道蜡沉积实验，研究了不同原油温度、流速、油流与管壁温度区间及长时间老化作用影响下的蜡沉积规律和蜡沉积物性质。
实验结果表明，在溶解度、剪切剥离、老化等不同的机理和作用下，原油温度、流速、油流与管壁温度区间及长沉积时间老化作用等因素不同程度地影响了蜡沉积物质量、沉积速率、含蜡量和实际沉积蜡质量。
一种新的蜡沉积模型
黄启玉;张劲军;严大凡
【期刊名称】《油气储运》
【年(卷),期】2003(22)11
【摘要】在理论分析和室内试验的基础上 ,研究了原油温度、流速、管壁处温度梯度等参数对蜡沉积倾向系数的影响 ,提出了影响蜡沉积的主要因素 ,并在此基础上建立了新的蜡沉积模型 ,该模型考虑了管流剪切对蜡沉积的影响 ,利用该模型可以计算管道不同运行工况下的蜡沉积。
【总页数】4页(P22-25)
【关键词】蜡沉积模型;原油;剪切应力;蜡沉积系数;温度梯度
【作者】黄启玉;张劲军;严大凡
【作者单位】石油大学(北京)油气储运工程系
【正文语种】中文
【中图分类】TE832.3
【相关文献】
1.沉积间断是大洋水体升降的指示标志：一种新模型 [J], 拉.,ATS;张充
2.原油中蜡的沉积和影响沉积的因素及防蜡原理 [J], 杜新媛;胡冬妮;兰利生
3.管输原油蜡沉积模型及清蜡周期制定 [J], 林俊岭;底国彬;邱琪;武玉双;于敏;孙丽娜
4.吐哈油田生产井蜡沉积物系统分析及蜡沉积机理探讨 [J], 董丽坚;王彪
5.灰色模型在原油管道蜡沉积速率预测中的应用 [J], 殷彦龙;王庆军;陈卓
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1引言锦西石化尿素脱蜡装置始建于上世纪60年代，是中石油唯一的尿素湿法脱蜡装置。
装置以大庆原油常压二线为原料，生产-35#军用坦克柴油和300#液体石蜡，二者均为高附加值产品，其中300#液体石蜡可以作为精细化工的珍贵原料，用途非常广泛，获国家银奖。
但由于近几年大庆油产量减少，需要不断掺炼外油，原料性质不断发生变化，这给生产带来极大挑战。
本文将从尿素脱蜡装置实际生产运行中存在的问题以及改进对策两个方面进行探讨。
2公司尿素脱蜡装置生产运行存在的问题2.1原料因素2.1.1原料性质的影响我公司尿素脱蜡工艺采用的原料是大庆常二线，大庆油是低硫石蜡基原油，含蜡量可以达到28.44%，是尿素脱蜡的理想原料[1]。
但是随着大庆油田逐年减产，原料的来源成了我们亟待解决的问题。
近年来，在加工大庆原油时必须不定期地掺炼外油，掺炼的外油中酸值和胶质含量较高，导致柴油的酸度和胶质含量不合格的现象频繁出现，然而上游蒸馏装置切割常二线馏分范围时有变化，也给生产带来影响。
同时，原料中芳烃含量也会直接影响液蜡质量。
2.1.2尿液组成的影响尿素脱蜡工艺中的尿液是由尿素、水、异丙醇按一定比例混合而成，随着大庆常二线原料中掺炼外油比例上升，尿液配比更加不好把握。
而且由于尿液循环使用，增加了尿素的损失。
异丙醇是非常好的有机溶剂，可以防止杂质吸附在反应物表面，保证络合反应的进行。
然而尿液中的异丙醇含量过高对生产是不利的，因异丙醇能很好地溶解油品，使络合物中的异丙醇溶解的油相组分增加，也会导致液蜡质量变坏。
2.2操作条件2.2.1尿料损失的影响尿素在与水反应生成氨和二氧化碳，氨与水反应生成一水合氨，它不仅会腐蚀设备，还会影响96%醇的纯度和尿液组成。
因此，本装置需要定期排放氨水，这样氮元素就会有损失，浅谈尿素脱蜡装置生产存在的问题及改进对策Talking About the Problems Existing in the Production of Urea Dewaxing Unit and theCountermeasures喆金楠（中国石油锦西石化分公司尿素车间，辽宁葫芦岛125001）JIN Zhe-nan(Petro ChinaJinxi Petrochemical CompanyBranchUreaWorkshop,Huludao125001,China)【摘要】尿素脱蜡工艺是我国自行研究、设计建成的，随着大庆油田的逐年减产，原油性质不断发生改变以及装置老化，生产运行过程中存在很多问题亟待解决。
第一章绪论1.1研究背景及意义我国最主要的原油运输方式是管道运输。
管道运输有输量大，能耗低，输送距离长等优点。
我国生产的原油大多含蜡高，凝点高，低温粘度大。
在输送过程中经常会有蜡析出，并有一部分蜡沉积到管道内壁形成结蜡层。
结蜡层会缩小管道的输送面积，降低管道输量，对管道经济运行有一定的影响，严重时甚至会造成凝管事故，给管道输送造成很大的安全隐患。
管道输送具有原油输量大,运行费用较低,安全性高的特点,这使其成为当前石油工业中普遍采用的输油方式。
含蜡原油在管道输送过程中经常会有析錯发生,并有一部分错沉积到管道内壁上形成结錯层,因此管道输送含錯原油不可避免地带来管道结蜡问题。
含錯原油中的錯在油层条件下处于溶解状态。
蜡的溶解度随原油温度的降低而下降,同时原油性质也发生一定改变在油温高于析蜡点时,錯溶解于原油中,原油具有牛顿流体特性;油温在析蜡点和反常点之间时,仍不易形成錯沉积;直至油温低于反常点时,原油为非牛顿流体。
当壁温低于析錯点时,蜡晶不断在管壁上析出,将减少有效管径、降低输量和增大压降甚至阻塞管道,形成蜡沉积。
蜡沉积是导致管道输送能力降低的主要因素,管道结蜡将减少管路的有效流通截面,增大输送压力,降低输送能力,同时还会给管道停输后的再启动带来困难,严重时还可能造成堵管事故。
高含錯原油的高粘度和输送过程中的高压力损失, 会严重影响延程摩阻、延程温降等;同时,蜡沉积是研究停输再启动、清管周期等的基础,因此研究我国含蜡原油管道的錯沉积规律及影响因素,进而给出合理的蜡沉积模型,从而预测实际管线中沿线结蜡分布,对节约费用、管线设计、确保管线安全输送以及制定合理的清管方案都具有重要的实际意义。
1.2蜡沉积研究现状1.2.1 蜡沉积机理管道内的原油在运输过程中，原油中析出的蜡结晶与沥青质，胶质，部分原油和杂质在管道内壁上沉积，是管道的输送截面积减少，增大原油输送摩阻，减小有效水头，降低管输能力。
国内外的学者运用最先进的研究工具和方法，对蜡沉积问题进行了深入的研究，包括蜡的析出，沉积机理和影响因素，已经取得了比较一致的认识，并建立了许多有效的蜡沉积模型，在实际的运用中有重要意义。
长庆油田油井结蜡治理工艺摘要：在一般油层条件下，石油中所含的蜡处于溶解状态。
对于溶有一定石蜡的原油在开采过程中，随着温度压力的降低和气体的析出，溶解的石蜡便以晶体析出。
随着温度的进一步降低，石蜡晶体析出量增多，其结晶便长大聚集和沉积在管壁上，即出现所谓的结蜡现象。
关键词：长庆油田油井结蜡治理工艺1油井结蜡机理1.1结蜡机理在一般油层条件下，石油中所含的蜡处于溶解状态。
对于溶有一定石蜡的原油在开采过程中，随着温度压力的降低和气体的析出，溶解的石蜡便以晶体析出。
随着温度的进一步降低，石蜡晶体析出量增多，其结晶便长大聚集和沉积在管壁上，即出现所谓的结蜡现象。
1.2结蜡的危害油井结蜡给自喷井带来的危害很大，使出油管道直径缩小甚至堵死，从而使油井产量递减或者停产。
在有杆泵上，除了使管道内径缩小外，还会使泵失灵，严重时还会使泵卡死，损坏抽油设备。
2油井结蜡因素和结蜡规律2.1结蜡因素影响油井结蜡的因素有很多，主要分为以下四个因素：1、原油的组成。
2、油井的开采条件。
3、原油中的杂质。
4、管壁的光滑程度及表面性质。
2.2结蜡规律1、原油的性质和含蜡量1、原油的比重越大溶解的石蜡越少，比重越小溶解的石蜡越多。
2、蜡在原油中的溶解量随温度的降低而减少。
2、原油中的胶质和沥青质原油中都或多或少的含有胶质和沥青质，胶质是表面活性物质，它可以吸附在石蜡结晶的表面，从而来阻碍结晶的发展。
沥青质是胶质的进一步的聚合物，它不溶于油，仅以极小的颗粒分散于油相中，可成为石蜡结晶的凝结核，对石蜡结晶起到比较好的分散作用。
3、压力和溶解气当压力高于地层油饱和压力时，石蜡的初始结晶温度随压力的降低而降低；当压力低于地层油饱和压力时，这时就有气体析出，气体边分散边膨胀，同时发生的为吸热过程，这便更促进油流温度的降低，也使蜡更容易析出了。
4、原油中含水的影响当原油中含水量增加的时候，由于水的比热大于原油的比热，所以原油中含水的增加可以减少油流温度的降低。
海底原油管道蜡沉积预测研究陈瑞琪;牛振宇;李倩;李卫东;黄启玉【期刊名称】《油气田地面工程》【年(卷),期】2018(37)12【摘要】国内某海底原油管道长期未进行清管作业,在没有预测管线结蜡厚度的情况下进行清管,可能会导致卡球、蜡堵事故.为了预测管道蜡层分布情况,降低清管作业的卡球、蜡堵风险,采用普适性蜡沉积模型,对各油品在不同季节、不同地段的蜡沉积速率进行了预测,并与现场清管数据进行对比验证.统计分析该管道的运行环境、操作条件和油品物性,计算油品沿程温降;结合各油品的析蜡特性,确定可能产生蜡沉积的油品种类.结果表明:此条管线海底部分管道的蜡沉积速率远高于地面部分管道,约为地面部分管道蜡沉积速率的10倍;在海底管道的出海处,蜡沉积情况最为严重;蜡沉积总量预测结果与现场数据吻合良好,二者相差17.9％,证明了预测结果的准确性,为清管作业提供了依据.【总页数】5页(P56-60)【作者】陈瑞琪;牛振宇;李倩;李卫东;黄启玉【作者单位】中国石油大学(北京)机械与储运工程学院;西安长庆科技工程有限责任公司;西安长庆科技工程有限责任公司;中国石油大学(北京)机械与储运工程学院;中国石油大学(北京)机械与储运工程学院【正文语种】中文【相关文献】1.温度对海底含蜡原油管道蜡沉积的影响 [J], LI Rong-bin;LI Wei-dong;HUANG Qi-yu;WANG Wen-da;DONG Xue;ZHAO Qi2.海洋深水海底含蜡原油管道中蜡沉积预测和清管模拟 [J], 叶兵;喻西崇;彭伟;邬亚玲3.流花16-2油田海底管道原油蜡沉积规律实验研究 [J], 江俊达; 黄启玉; 高雪冬; 朱祥瑞; 张雨4.流花16-2油田海底管道原油蜡沉积规律模拟分析 [J], 张在孝;黄启玉;张汛;单锦旭;朱祥瑞;张雨5.轻质低粘含蜡原油海底输送管道蜡沉积模拟研究 [J], 张在孝;徐龙;曹恒广;张天俭因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
一种新的原油析蜡量测定方法
黄启玉;赵晨阳;陈达卫
【期刊名称】《油气储运》
【年(卷),期】2005(24)9
【摘要】提出了通过原油DSC曲线计算原油析蜡量的方法,其结果与常规方法测量的蜡含量一致,而且能计算不同温度段析出的蜡量。
热力学方法计算的析蜡点和通过DSC曲线计算的析蜡点相差0.6℃,不同温度段析出的蜡量相差比较大。
与热力学模型相比,该方法简便实用。
【总页数】5页(P34-38)
【关键词】含蜡原油;析蜡量;数学模型;计算方法;测定方法;原油;曲线计算;热力学方法;热力学模型;常规方法
【作者】黄启玉;赵晨阳;陈达卫
【作者单位】石油大学(北京)油气储运工程系;中国石油管道公司秦皇岛输油公司;中国石油管道公司塔里木输油气分公司
【正文语种】中文
【中图分类】TE358.2;TE624.1
【相关文献】
1.预测原油的云点和析蜡量 [J], 曾流芳
2.含蜡原油黏弹性参数与析蜡量定量关系研究 [J], 陈雷;陈放;刘刚;滕厚兴;刘士元;李慕珂
3.蜡、胶质沥青质对易凝原油析蜡特性及凝点影响研究 [J], 胡鑫杰;张淇;许仁辞
4.原油析蜡量和结蜡量关系的研究 [J], 黄启玉;苗青
5.长10原油析蜡特性分析及化学防蜡剂筛选 [J], 林罡;张小龙;郭刚;王春晖;何毅因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
大庆原油停输后结蜡层强度的变化规律
苗青;康焯
【期刊名称】《油气储运》
【年(卷),期】2005(24)10
【摘要】利用室内结蜡模拟环道进行了大庆原油在不同停输条件下的停输再启动试验,并据此考察了不同停输条件下形成的结蜡层强度,试验结果表明,不同停输温度下形成的结蜡层强度差别较大,大庆原油停输后形成的结蜡层强度随停输时间的延长而增强。
【总页数】3页(P29-31)
【关键词】大庆原油;停输;启动;结蜡层;强度;停输时间;强度差;结蜡;变化规律;启动试验
【作者】苗青;康焯
【作者单位】中国石油管道公司科技中心;中国石油天然气管道工程有限公司【正文语种】中文
【中图分类】TE832.3;TE357.46
【相关文献】
1.埋地含蜡原油管道停输后管内原油温度场变化规律研究 [J], 李玉春
2.原油管输结蜡规律与清管周期的确定探究 [J], 景剑
3.《管道科学技术论文选集》文摘(八) 管输大庆原油结蜡规律研究 [J], 苗青;石蕾
4.大庆原油管输结蜡规律与清管周期的确定 [J], 刘扬;王志华;成庆林;李玉春
5.加剂大庆原油结蜡规律研究 [J], 苗青;石蕾
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第27卷 第4期2006年7月石油学报AC TA PETROL EI SIN ICAVol.27 No.4J uly2006基金项目:中国石油天然气股份有限公司科技攻关项目“管输大庆原油结蜡规律研究”(200021)的部分成果。
作者简介:黄启玉,男,1969年9月生,2000年获石油大学(北京)博士学位,现为中国石油大学(北京)油气储运工程系副教授,研究方向为原油流变性及原油蜡沉积。
E 2mail :ppd @文章编号:0253Ο2697(2006)04Ο0125Ο05大庆原油蜡沉积规律研究黄启玉1 张劲军1 高学峰2 张祖华3(1.中国石油大学石油天然气工程学院 北京 102249; 2.中国石油管道公司长庆输油分公司 宁夏银川 750006;3.中国石油管道公司大连输油分公司 辽宁大连 116601)摘要:在理论分析及室内试验的基础上,系统研究了油温、流速、管壁处温度梯度等参数对大庆原油蜡沉积的影响。
在原油与管壁温差相同时,不同温度段蜡沉积速率并不相同,存在蜡沉积高峰区。
在壁温相同时,随油温升高,蜡沉积速率逐渐增加。
在油温、壁温相同的条件下,随流速增加,蜡沉积速率下降。
建立了大庆原油蜡沉积模型,并利用该模型预测了铁岭—秦皇岛输油管线不同季节、不同时间沿线蜡沉积分布。
铁—秦线冬季存在蜡沉积高峰区;春、秋季出站时蜡沉积最严重,下一站进站时蜡沉积最轻;夏季蜡沉积速率更小,且沿线变化不大。
关键词:大庆原油;蜡沉积;输油管道;蜡沉积速率;数学模型中图分类号:TE 78 文献标识码:AStudy on w ax deposition of Daqing crude oilHuang Qiyu 1 Zhang Jinjun 1 Gao Xuefeng 2 Zhang Zuhua 3(1.Facult y of Pet roleum Engineering ,China Universit y of Pet roleum ,B ei j ing 102249,China;2.Changqing Oil T rans portation Com pany ,CN PC Pi peline ,Yinchuan 750006;China;3.Dalian Oil T rans portation Com pany ,CN PC Pi peline ,Dalian 116601,China )Abstract :A wax deposition model of Daqing crude oil was developed on the basis of theoretical analysis and laboratory experiment.The effects of oil temperature ,flow velocity and temperature gradient of pipeline wall on wax deposition of Daqing oil were studied.When the temperature difference between crude oil and wall of pipeline is same ,the wax deposition rate is different.There is wax deposition peak along a pipeline.At the same temperature of pipeline wall ,the wax deposition rate increases with increase of oil tem 2perature.At the same oil and wall temperature ,the wax deposition rate increases with increase of flow velocity.The wax deposition model was used to predict wax deposition profile along Tieling 2Qinhuangdao pipeline at different seasons.The results show that there is an area where wax deposition rate is serious between pump stations in winter.In autumn and spring ,the wax deposition rate is the highest in outlets of pump stations.In summer ,the variation of wax deposition rate is little along the Tieling 2Qinhuangdao pipeline.K ey w ords :Daqing crude oil ;wax deposition ;oil transportation pipeline ;wax deposition rate ;mathematical model 国内外学者对原油蜡沉积进行了系统研究,提出了多个的蜡沉积模型[126]。
大庆原油属于高含蜡原油,在管输过程中蜡沉积严重。
笔者在室内实验的基础上,系统研究了大庆原油蜡沉积规律,并对输送大庆原油的铁岭—秦皇岛输油管线的蜡沉积进行了预测。
1 大庆原油的物性及实验装置大庆原油的含蜡量为28144%,凝点为3315℃,析蜡点为4412℃,胶质含量为12159%,20℃时的原油密度为860kg/m3。
为了研究大庆原油蜡沉积规律,设计安装了管流蜡沉积环道,该环道的流程见图1。
该装置有以下特点:①原油蜡沉积在管流条件下进行;②用计算机采图1 蜡沉积试验装置Fig.1 W ax deposition flow loop集、记录试验数据,自动化程度较高;③试验过程中可以通过参比段、测试段的差压计算并显示蜡沉积厚度,126 石 油 学 报2006年 第27卷 可以通过参比段差压监测试验过程中原油的流动性及其变化;④测试段、参比段用软管连接,拆卸方便,操作简单,试验结束后可以回收沉积物样品,供物性研究使用。
2 大庆原油蜡沉积的主要影响因素211 油 温在实验流速为013m/s 、原油管壁温差为5℃时,不同温度区间大庆原油蜡沉积实验结果见图2。
图2 温差为5℃时不同温度区间蜡沉积速率Fig.2 W ax deposition rate at different temperature area 从图2的结果看,在实验流速相同、原油管壁温差相同时,不同温度段蜡沉积速率并不相同,在油温为38～45℃时形成蜡沉积高峰区。
高于或低于这个温度段时蜡沉积速率相对较小。
212 原油管壁温差在壁温相同、油温不同情况下大庆原油蜡沉积实验结果见图3。
图3 不同油温时蜡沉积速率Fig.3 W ax deposition rate at difference oil temperature 从图3的结果看,对于大庆原油,油温在35℃～45℃范围内,在壁温相同时,随油温的升高,蜡沉积速率逐渐增加。
213 流 速在壁温、油温保持不变,流速不同条件下大庆原油蜡沉积速率见图4。
图4 流速对蜡沉积速率的影响Fig.4 E ffect of flow velocity on w ax deposition rate 从图4的结果看,在试验的流速范围内,在油温和壁温保持不变的条件下,随流速增加,蜡沉积速率下降。
3 大庆原油不同温度段析出蜡量根据差示扫描量热仪的工作原理,通过测量输入到试样和参比样之间的能量随温度变化的函数关系,选择在整个温控过程中无相变、热焓小的空气作为参比样,与试样同放在DSC 池中。
在程序降温区域内,由于原油析蜡放出一定的热量,造成试样温度高于参比样,其间温差ΔT 由零转为非零。
为使ΔT 继续为零,并保证试样、参比样与程控温度相同,仪器自动调节供给试样和参比样的热流量,同时将该热流量的差值对温度作热谱图。
在热谱图中可看到,由于相变热的产生和增加,样品热流曲线逐渐偏离参比基线而形成热流峰;随着析蜡逐渐减少至结束,相变热与温差均相应减少,并最终至零,两条曲线又重合。
曲线偏离基线的点对应的温度就是油样的析蜡点,曲线峰值对应于析蜡高峰点。
对热流曲线和基线包围的面积进行积分,可计算平均析蜡潜热;根据蜡的平均结晶热,可以计算出试样的含蜡量。
根据大庆原油DSC 曲线计算 第4期黄启玉等:大庆原油蜡沉积规律研究127 不同温度段析出的含蜡量,结果见图5。
图5 大庆原油不同温度段析出的蜡量Fig.5 W ax 2precipitation of Daqing crude oilat different temperature4 大庆原油蜡沉积模型Burger 根据Fick 扩散定理计算了分子扩散产生的蜡沉积速率,他认为所有扩散到管壁上的蜡分子都能结晶析出并沉积[7]。
而实际上原油在管线内是流动的,由于油流的冲刷作用,并不是所有扩散到管壁的蜡分子都能结晶析出并沉积下来,即使沉积下来的蜡也有可能被油流冲刷掉。
因此,用Fick 扩散定理计算分子扩散产生的蜡沉积速率有一定局限性。
考虑到油流对蜡沉积层的冲刷,在Fick 扩散定理的基础上,假设蜡沉积速率为W =f W m =f ρwaxBμd Cd T d T d r(1)式中 W m 为单位时间内扩散到管壁单位面积上可结晶析出的蜡分子的量,g/(m 2・h );W 为单位时间内沉积到单位面积上的蜡沉积物量,g/(m 2・h );f 为蜡沉积系数,随管壁剪切应力、管壁温度梯度等因素不同而变化;d C /d T 为每降1℃时析出的蜡量,即蜡在原油中的溶解度系数,1/℃;d T /d r 为径向温度梯度,℃/m ;ρwax 为蜡的密度,kg/m 3;对于给定的油样,在不同试验油温、壁温及流速条件下,ρwax 是常数;B 为系数,对于某一种原油近似为常数。
这样,式(1)可以表示为W =f ′1μd Cd T d T d r(2) f ′为蜡沉积倾向系数,f ′=f ρm B 。
根据式(2)可以求得蜡沉积倾向系数f ′为f ′=W μ/d Cd T d T d r(3) 对于每一组实验,可以通过蜡沉积的热力学模型计算求得d C /d T ,通过传热计算求得d T /d r ,根据压差求得μ,通过实验求得W 。
这样就可以计算不同条件下的蜡沉积倾向系数f ′。
根据室内研究结果,对于大庆原油,管壁剪切应力、管壁处温度梯度对蜡沉积倾向系数有较大影响。
