环道法对蜡沉积规律实验研究

丁 慧，张新宇，张 煜，张嘉兴

（东北石油大学 石油工程学院，黑龙江大庆 163318）

环道法对蜡沉积规律实验研究

丁 慧，张新宇，张 煜，张嘉兴

（东北石油大学 石油工程学院，黑龙江大庆 163318）

环道法能够测量原油温度、原油与沉积面之间的温差、冷却速率、时间、剪切速率、流量等因素对含蜡原油管道蜡沉积规律的影响，测量的因素较全面；且环道法比其他蜡沉积实验装置更接近实际含蜡原油管道。在一定的工况下，研究了使用环道法实验装置的蜡沉积实验。通过对油温、壁温和流量这3个影响蜡沉积的主要因素的控制，得出了不同工况下管道的蜡沉积规律。

含蜡原油；蜡沉积；实验

我国大部分油田生产的原油具有高凝点和高含蜡量的特征，含蜡原油在输送过程中，油温逐渐下降，所含蜡的溶解度逐渐下降，当油温降至析蜡点后原油中所含的蜡开始结晶析出，并在温差、浓度梯度等因素的驱使下向管壁移动并沉积在管壁上。管壁上大量的蜡沉积会减少管道流通面积，增大输送压力，降低管道输送能力，增加清管频率，降低原油安全停输时间，甚至可能造成蜡堵事故，威胁管道安全运行。因此，研究含蜡原油管道的蜡沉积规律对指导管道的生产和输送具有极其重要的意义[1-4]。

1 实验设计

1.1 实验装置

实验装置为小型环道，现将其各组成部分简介如下：

（1） 测试段、参比段：管径φ14mm×1mm，管长 1.5m，外部水套φ30mm×1mm，通过循环水可控制管壁温度；

（2）水浴：用来控制油罐、测试段、参比段温度，控温精度0.2℃；

（3）差压传感器：测量测试段和参比段差压；

（4）流量计：测量环道的流量；

（5）螺杆泵 ：通过变频器调节电机转速来调节泵的流量；

（6）计算机：采集、记录实验数据，计算实验结果。

1.2 实验方法及原理

小型环道是根据压差法通过对比管道间的压力差，测算管道的结蜡厚度。测量装置的两个管段分别为：测试管段和参比管段。两管段的管壁温度通过可控温的水套进行调整，当管壁的温度低于油品析蜡温度时，测试管段就会出现结蜡现象，有蜡分子出现吸附在管壁上，从而使测试管段内径变小，管段两端压力差变大。同时，控制参比管段管壁温度高于析蜡温度，保证该管段不出现结蜡。两管段采用两组不同的水浴控温，并选用保温层和电伴热进行保温，以减少热损失。

1.3 实验油样

以庆哈输油管道输送的原油为例，取样分析，其基本物性指标如表1所示。

1.4 实验方案

考虑到影响蜡沉积的因素包括管壁温度、油品温度、流量等，结合具体实验条件，以测试管壁温、油温、流量为实验变量，设计了4组实验，具体实验参数见表2：

表1 油品物性指标

表2 实验方案及对应实验条件

2 实验数据处理及分析

2.1 原始数据整理

绘制测试 /参比管段压差 -数据采集时间折线图，初步判定实验数据是否合理。

2.2 实验数据处理

根据差压法[5]，将原始实验数据代入公式中，计算得出在不同实验条件下相对应的蜡沉积厚度随时间的变化。

2.3 实验数据分析

2.3.1 不同油温下的蜡沉积规律分析

绘制出在相同流量、相同测试管壁温、不同油温的条件下蜡沉积厚度随实验持续时间变化的折线图（见图1），对不同油温下的蜡沉积规律进行分析。

图1 其他条件相同、油温不同时蜡沉积厚度对比折线图

流量、测试管壁温相同的条件下，在实验进行的初始阶段，油温越低，蜡沉积的速度越快；随着实验的进行，油温越高，蜡沉积的速度反而越快。因为，在这组对比实验中，影响蜡沉积速率的因素有两个：油温和油壁温差。二者对蜡沉积速率的影响相反：油温越高，抑制蜡沉积；同时油壁温差越大，促进蜡沉积。在实验的初始阶段，油温对蜡沉积速率的影响占主导；随着实验的进行，油壁温差对蜡沉积速率的影响占主导。

2.3.2 不同测试管壁温下的蜡沉积规律分析

绘制出在相同流量、相同油温、不同测试管壁温的条件下蜡沉积厚度随实验持续时间变化的折线图（见图2）。

图2 其它条件相同、测试管壁温不同时蜡沉积厚度对比折线图

在这组对比实验中，影响蜡沉积速率的因素有两个：测试管壁温和油壁温差。二者对蜡沉积速率的影响相同：测试管壁温越低，促进蜡沉积；同时油壁温差越大，促进蜡沉积。

2.3.3 不同流量下的蜡沉积规律分析

绘制出在相同测试管壁温、相同油温、不同流量的条件下蜡沉积厚度随试验持续时间变化的折线图（见图3）。

在这组对比实验中，影响蜡沉积速率的因素只有一个：（体积）流量。流量越小，管道内油品流速越慢，对管壁蜡沉积层的剪切剥离作用越小，促进蜡沉积。

3 结论

图3 其他条件相同、流量不同时蜡沉积厚度对比折线图

1）影响蜡沉积速率的因素不止一个时，需分清各因素哪个影响更占主导，从而决定哪个因素影响更大。

2）流量、油温相同的条件下，在实验进行的过程中，测试管壁温越低，蜡沉积的速度越快。

3）壁温、油温相同的条件下，在实验进行的过程中，流量越小，蜡沉积的速度越快。

[1] Solaimany Nazar A R.Measurement and modeling of wax deposition in crude oil pipelines[R].SPE，69425，2002.

[2] Coutinbo A P.Reliable wax wrediction for wlow assurance[R].SPE，78324，2002.

[3] Leontaritis K J.Cloud point an wax deposition measurement techniques[R].SPE，80267，2003.

[4] 孙国超，王岳，尤国武.含蜡原油热输管道管壁结蜡厚度的计算[J].石油化工高等学校学报，2003，16（4）：48-51.

[5] 蔡均猛，张国忠.用差压新方法确定模型环道蜡沉积厚度[J].石油大学学报（自然科学版），2003，（6）：68-71+75-153.

Experimental Study on Wax Deposition Law of Annular Pipe

Ding Hui，Zhang Xin-yu，Zhang Yu，Zhang Jia-xing

Annular pipe to measurement of crude oil temperature，temperature difference between crude oil and sedimentary surface，cooling rate，time，shear rate and flow rate on the waxy crude oil pipeline law of wax deposition，the influence of measuring factors comprehensively；And the annular pipe method is closer to the actual wax-containing crude oil pipeline than other experiments with wax deposition.This paper mainly carried on，under certain conditions，the experiment of the wax deposition of the annular pipe experiment device.Through the control of three main factors affecting the wax deposition of oil temperature，wall temperature and flow rate，the principle of wax deposition of pipes under different operating conditions was obtained.

waxy crude oil；wax deposition；Experiment

TE65

A

1003-6490（2017）06-0147-02

2017-05-05

丁慧（1992—），女，山东梁山人，研究生在读，主要研究方向为原油流变学。