多约束条件清管周期优化模型研究

建立了多约束条件清管周期优化模型,同时考虑了管道运行的动力费用、热力费用以及单次清管费用等经济性条件和最大蜡沉积厚度小于2mm等安全性条件。利用多约束条件清管周期优化模型对某含蜡原油管道冬季不同输量和进站温度的清管周期进行计算,综合考虑管道运行的经济性和安全性,给出了合理的清管周期。研究表明,输量减小,清管周期先增加后减小;进站温度升高,清管周期增加。同时研究了燃料油价格、电力价格和单次清管费用等价格因素对清管周期的影响。电力价格增加会导致清管周期减小,燃料价格和单次清管费用增加会导致清管周期增加。     

不加热输油管道最佳清管周期影响因素研究

通过室内蜡沉积实验,建立了适用于杰诺原油的蜡沉积模型,并在满足安全运行的基础上,以日平均动力费用及日平均清管费用的总和即日平均运行成本为目标函数,建立了不加热输油管道的清管周期模型。结合临濮线临邑至赵寨子的站间运行数据,分析了不同出站温度、输量和季节对管道最佳清管周期的影响。结果表明,出站温度的降低会使管道日平均运行成本增加和最佳清管周期延长,输量的增加会使管道日平均运行成本增加和最佳清管周期缩短,地温的升高会使管道日平均运行成本先减小后增大,最佳清管周期延长。     

塘燕原油管道蜡沉积规律研究

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。     

长庆联合站间管线添加防蜡剂后的蜡沉积特性

长庆靖四至靖三联合站站间管线是靖安油田重要的外输含蜡原油管道。管线内壁蜡沉积给管道经济、安全、高效的运行带来了严峻的考验。首先制备了一系列的聚丙烯酸酯类防蜡剂,考察了防蜡剂的结构与结晶特性及其对长庆原油的流变性改善效果。结果显示,在添加400 mg/kg WI⁃2防蜡剂后,长庆原油凝点可下降10 ℃,反常点可下降8 ℃,非牛顿流体区黏度大幅降低。基于室内环道蜡沉积实验,研究了添加防蜡剂对长庆原油在不同管输条件下的蜡沉积特性的影响,回归了适用于靖四至靖三联合站站间管线的蜡沉积模型,并对现场的蜡沉积情况进行了预测,发现在不添加防蜡剂的情况下,结蜡模型对不同时间内结蜡层厚度的预测误差不超过5%;添加400 mg/kg WI⁃2防蜡剂的防蜡率可达88%~95%。     

实验环道结蜡层温度场计算

原油输送过程中因管壁结蜡而使输送能力降低,特别是在定压输送的情况下,当沉积层较厚的含蜡油管道在低温、低流速下输送时,可能发生初凝、停流现象,因此研究原油结蜡过程中管道结蜡层温度分布是非常有意义的。为此在实验室内,通过对试验环道上测试段相关数据的测试,对比分析测试段管壁有沉积物和无沉积物时测试段管壁内温度分布的不同表达式,根据能量方程建立了无量纲温度分布方程,利用贝赛尔函数推导出原油在层流状态下沉积层表面温度分布、沉积层热流密度、油流温度分布等相关温度场的计算公式,为研究蜡沉积规律,定性分析管路结蜡层厚度和制定合理的清管方案提供理论依据。     

实验环道结蜡层温度场计算

原油输送过程中因管壁结蜡而使输送能力降低，特别是在定压输送的情况下，当沉积层较厚的含蜡油管道在低温、低流速下输送时，可能发生初凝、停流现象，因此研究原油结蜡过程中管道结蜡层温度分布是非常有意义的。为此在实验室内，通过对试验环道上测试段相关数据的测试，对比分析测试段管壁有沉积物和无沉积物时测试段管壁内温度分布的不同表达式，根据能量方程建立了无量纲温度分布方程，利用贝赛尔函数推导出原油在层流状态下沉积层表面温度分布、沉积层热流密度、油流温度分布等相关温度场的计算公式，为研究蜡沉积规律，定性分析管路结蜡层厚度和制定合理的清管方案提供理论依据。     

管道输送原油蜡沉积速率模型研究

分别采用人工神经网络法和逐步回归分析法对原油管道蜡沉积实验数据进行分析处理,建立蜡沉积速率模型。利用建立的蜡沉积速率模型预测管道蜡沉积速率并与实际蜡沉积速率相比,结果表明,基于人工神经网络方法建立的蜡沉积速率比基于逐步回归分析法建立的蜡沉积速率精度高,但逐步回归分析法计算速度快且具有表达蜡沉积速率与其影响因素之间亲疏关系的优点,而人工神经网络方法没有此功能。综合考虑两种方法的优缺点,在建立蜡沉积速率模型时,先用逐步回归分析法对实验数据进行预处理,得出蜡沉积速率的主要影响因素,然后再把蜡沉积速率的主要影响因素作为神经元的输入,利用人工神经网络的方法建立蜡沉积速率模型。     

保温原油管道蜡沉积速率模型的建立

在管道运行中,时常伴随着蜡沉积现象的发生,这种现象会导致输量减少,严重时还会出现凝管事故。针对输送庆吉混油的松山⁃葫芦岛保温原油管段,自制了室内保温环道实验装置,建立了蜡沉积速率的逐步回归模型和支持向量机模型,对比验证结果表明,支持向量机模型的稳定性和准确性高于逐步回归模型。应用建立的蜡沉积速率模型对现场管段进行了不同季节的蜡沉积预测,为管道现场最优清蜡周期的确定提供理论参考。     

蜡沉积速率的逐步回归模型

含蜡原油在管道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上形成结蜡层。结蜡层对管道经济运行有一定的影响,它使管道的输送能力下降,严重时甚至会造成凝管事故,给管道运输造成很大的安全隐患。为了解决上述问题,必须研究含蜡原油管道的蜡沉积规律。针对影响蜡沉积速率的主要因素有管壁处的剪切应力,管壁处温度梯度,管壁处蜡分子浓度梯度和原油的动力粘度,在小型环道上对大庆原油进行管道蜡沉积试验,采用逐步回归的方法对实验数据作回归处理,从而建立了大庆原油蜡沉积速率模型,为进一步研究原油管道蜡沉积规律和管道优化运行奠定了基础。     

析蜡温度确定方法的研究与分析

选择合适的析蜡点测试方法可降低方案成本。采用4种测试方法测定了SY油田和KF油田高凝油在不同条件下的析蜡点。研究发现,显微观测法、差示热量扫描法、激光法、流变法所测析蜡温度依次降低,根据测试条件可依次划分为析蜡结晶温度、临界蜡沉积温度、沉积影响温度;析蜡温度与含蜡量高低无关,受高碳数石蜡影响较大;饱和压力附近含气原油析蜡温度最小,与脱气原油相比下降9 ℃;脱气原油压力从0.1 MPa增至24 MPa析蜡温度增加3.1 ℃;含气原油相同压力下剪切速率从10 s-1增至1 191 s-1时析蜡温度下降了2.9 ℃;受沥青质沉积影响,压力低于15 MPa后沉积影响温度高于临界蜡沉积温度;流变法测试结果满足工程需要,结合实验结果建议采用活化能法处理。该研究可以为工程中析蜡温度的选取提供理论和技术支持。     

秦京线输送冀东原油低输量运行特性研究

根据中国石油股份公司规划,针对 2008年以后秦京线输送冀东原油低输量运行需求,研究了冀东原油基本物性和流变特性,冀东原油最佳热处理温度是 60℃。筛选出针对冀东原油最佳改性效果的降凝剂,凝点降低幅度13 .5℃,降粘率86 .6%。制定了秦京线输送冀东原油 2 .8×106 t/a的运行方案。针对秦京线在低输量条件下的管道运行特性,包括热负荷能力、结蜡规律、能耗费用、最优清管方案和加剂原油流动性变化规律进行了深入研究,秦京线冬季工况下结蜡厚度最大值50 .24 mm,经济清管周期是 34 d。研究成果为秦京线 2008年以后输送冀东原油提供了安全保障和技术支持。      

原油管道结蜡规律的灰色预测模型

原油结蜡是影响管道安全、经济和高效运行的一个重要因素。为了对输油管道的结蜡状况进行预测,掌握输油管道结蜡的基本规律,应用灰色系统理论中的模型对输油管道的结蜡速度和结蜡厚度等指标的实际统计数据进行了灰色动态拟合,建立了相应的灰色微分方程和时间响应函数,结果表明,残差小于2％,模型精度满足工程实际需要;并在此基础上对实际输油管道的结蜡速度和结蜡厚度进行了预测。     

原油管道蜡沉积若干问题的研究综述

我国多数油田生产的原油为含蜡原油。管道输送含蜡原油会带来很多问题：减少管道的有效通流截面,增大输送压力,降低输送能力,严重时还可能堵塞管道。为了解决沉积蜡的问题,应从原油管道蜡沉积的危害,原油管道蜡沉积的测试,影响管道蜡沉积的因素,以及原油管道如何防蜡、脱蜡、清蜡等方面去进行研究。