结蜡对含蜡原油管道安全影响分析

对低输量含蜡原油管道,每次清蜡时都保留一定的结蜡厚度,这是因为蜡的"保温"效果有利于管道的经济运行。然而,从安全的角度考虑,管线保留一定的结蜡厚度存在一定的风险。保留一定的结蜡厚度,管径变小,一旦管线停输或输量下降,管线中单位体积的原油所携带的热量减少,相对降温速率加快,原油形成胶凝结构的速度加快,管线允许的停输时间大大降低,并且管径越小管线停输后的再启动越困难。同时,管线停输后,在某些特殊管段特别是上倾管段,石蜡沉积物会发生破坏滑脱并聚集在管道低洼处,造成蜡堵凝管。因此,建议定期彻底清除管壁结蜡。     

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%。     

含蜡原油结构形成机理研究

基于蜡与沥青的红外光谱、含蜡模拟油微观结构以及结晶学理论，对含蜡原油结构形成机理进行了探讨。研究表明，含蜡原油结构形成的机理就是晶核形成、蜡晶生长和蜡晶颗粒连接的机理，其基本条件包括：高分子蜡或沥青质、胶质等大分子物质形成晶核；蜡晶随蜡分子与晶核间的相互作用增大而不断形成与生长，并形成蜡晶颗粒；蜡晶颗粒相互作用增强，致使颗粒彼此接触、“搭架”形成结构。弄清含蜡原油的结构形成机理，有助于含蜡原油的降凝降粘机理及其低温流动改进技术的研究。     

含蜡原油热输管道管壁结蜡厚度的计算

根据石蜡沉积机理,考虑到在含蜡原油热输管道的实际运行中油温高、热流强度大、油流粘度比较小、剪切弥散的作用非常小,因此石蜡在管壁处的沉积主要是由于分子扩散形成的。应用Fick扩散方程来计算石蜡沉积扩散速率,并根据含蜡原油比热容随温度变化的一般规律,采用热力学与动力学相结合的方法推导出了计算含蜡原油热输管道管壁结蜡厚度的计算公式,并用对分法对公式进行求解,得到了管壁结蜡厚度与运行时间以及输送距离之间的关系,并画出了其关系曲线。采用该计算方法能够计算出任意时刻管道沿线任一点处的管壁结蜡厚度,模拟了沿管线长度管壁结蜡厚度的分布规律。此方法为确定管道的经济清蜡方案及保证管道安全运行提供了一定的理论依据。     

含蜡原油结构的存在性研究

所谓含蜡原油结构是指一定条件下原油中蜡晶颗粒相互连接所形成的一种充满整个体系的网络,采用流变学测试及分析技术试验研究含蜡模拟油的特征温度,粘温特征,流变特征,采用偏光显微技术分析含蜡模拟油凝胶状态时的微观结构。试验结果表明：含蜡原油在一定条件下明显存在结构,共形成与原油所含蜡分子的大小与数量,蜡晶颗粒的对称性及大小密切相关,含蜡原油结构的存在是其粘度异常和流动性丧失的主要根源,这为含蜡原油降凝降粘途径的进一步研究奠定了理论基础。     

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。     

模型环道的蜡沉积实验

利用模型环道进行了一系列蜡沉积测试。实验结果表明,蜡沉积速率随时间逐渐减小;当壁温高于原油的析蜡点或低于凝点时,没有蜡沉积;相同油壁温差下,蜡沉积速率随油温的升高而减小;在相同油温下,蜡沉积速率随油壁温差的增大而增大,当壁面温度较低时随油壁温差的增大而减小;蜡沉积速率不仅与原油的蜡含量有关,还与原油的粘度等物性有关;剪切弥散机理对蜡沉积的作用不大。     

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。     

复配菌对含蜡原油微观结构影响分析

含蜡原油中的蜡是原油流动性差的主要原因之一,为解决含蜡原油的流动性给原油开采和集输带来的巨大困难,需对原油进行降蜡处理。微生物降蜡利用微生物的代谢作用直接降解原油中的蜡组分,将长链烃类降解为中短链烃类,从而降低原油中的蜡含量。通过检测复配菌处理前后原油中的蜡含量及蜡晶形态,研究复配菌对原油中蜡组分的降解及原油中蜡晶形态、大小的影响,从宏观上分析复配菌的降蜡特性;通过检测降蜡处理后油样的粒径分布,从微观角度对复配菌的降蜡效果进行了验证。     

微生物降解含蜡原油机理研究进展

微生物清防蜡具有成本低、操作安全、对地层无任何损伤等优点。介绍了复杂环境对微生物降解的影响,分析了微生物降解酶的作用,阐述了微生物产生的有机溶剂和生物表面活性剂降解含蜡原油的情况。基于此,指出应加强研究微生物降解酶的产生机理、有机溶剂的产生机理和表面活性剂的产生机理,使微生物对含蜡原油的降解技术有更为广阔的应用前景     

复配菌对含蜡原油含蜡量及其黏度作用分析

微生物能改善含蜡原油的流动性,提高运输效率。将已培养的枯草芽孢杆菌6#和铜绿假单胞菌3#按2∶3的体积比复配培养,并优化其生长条件。采用DSC、偏光显微镜、HAKEE流变仪和界面张力仪对复配菌与含蜡原油的作用效果进行分析。经复配菌处理后,含蜡原油的析蜡点降低了2.23 ℃,析蜡高峰点降低了2.71 ℃,原油含蜡量（原油中蜡质量分数）降低51.64%;蜡晶结构发生了明显变化;37 ℃下测得原油表观黏度降低了64.72%;复配菌对液体石蜡的乳化指数为55.39%,液体石蜡培养基的表面张力从79.89 mN/m 降低至38.83 mN/m。与单菌相比,复配菌在除蜡降黏方面效果更为优异,应用前景更为广阔。     

CO2预处理对含蜡原油胶凝屈服特性影响

利用自主研发的CO2⁃原油PVT装置,在模拟地层条件下对含蜡原油进行CO2预处理,并通过气相色谱分析、DSC热分析、流变测量、显微观察等手段研究了不同压力CO2预处理对含蜡原油的物性及胶凝特性的影响。结果表明,经CO2预处理后,含蜡原油中的轻烃含量减少,使原油对蜡晶的溶解能力降低,含蜡原油的析蜡点和析蜡量升高;CO2预处理使原油析出蜡晶尺寸更加细小,结构更加致密,导致含蜡原油胶凝结构的弹性增加,屈服值增大,低温流变性恶化;随着CO2预处理压力的增大,含蜡原油胶凝屈服特性变化越来越明显     

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。     

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。     

含特殊管段的含蜡原油管道热力计算与分析

针对含蜡原油长输管道管内外情况均十分复杂的特点,详细研究了含特殊管段的含蜡原油长输管道,利用有限元法对热油管道处于不同工况下的热力模型进行了求解,并在计算过程中对特殊管段进行了巧妙的处理,最后通过算例详细分析了特殊管段对处于不同工况的原油管道热力特性的影响。结果表明,结蜡层的存在会使处于正常运行管道中的原油散热能力减弱,但却会使停输管道内的原油温降速率增大;而管道沿线浸水段的存在,不仅会使管道正常运行中末端油温偏低,还可能使管道在停输中中间浸水段的油温远远低于末端温度,严重影响对停输管道顺利再启动的判断。