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，在小型环道上对太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。     

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%。     

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。     

含蜡原油在模型环道中温度场的数值模拟

结合室内模型环道装置进行蜡沉积实验,应用Fluent软件对环道测试段温度场进行数值模拟计算。模拟了不同壁温、油温条件下管道轴向不同位置内管壁的径向温度场,利用等效导热系数的方法对不同蜡沉积层厚度下管道内管壁的温度分布进行模拟。模拟结果表明,油温与壁温间温度差、蜡沉积层厚度均会对内管壁处温度梯度产生影响;油温与壁温间的温度差越大,内管壁处的温度梯度越大;随着沉积层厚度增加,保温效果变得明显,内管壁处的温度梯度减小。随着轴向位置距离的增加,内管壁的温度梯度值呈现减小的趋势。     

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。     

含蜡原油管道化学防蜡剂研究进展

化学防蜡剂广泛应用于含蜡原油采输领域,为含蜡原油采输过程安全高效运行提供重要保障。目前已经开展了很多关于化学清蜡基础实验研究以及数值模拟研究,对化学防蜡剂的类型、作用机理及其应用范围进行了探究。常见的化学防蜡剂主要有稠环芳烃型防蜡剂、表面活性剂型防蜡剂、高分子聚合物降凝剂型防蜡剂以及新型纳米粒子防蜡剂,它们通常通过水膜理论或蜡晶改性理论防止蜡晶发生联合和沉积。其中,稠环芳烃型防蜡剂、表面活性剂型防蜡剂、高分子聚合物降凝剂型防蜡剂存在环境友好性差、环境适应性差或经济性差等缺点。今后的研究重点应该是探索绿色、高效且通用的化学防蜡剂,利用纳米粒子提高防蜡剂的性能,并且继续探索更加环保的化学防蜡剂。     

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。     

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。     

结蜡厚度对输油成本的影响

含蜡原油管道 ,尤其是北方的含蜡原油管道 ,普遍存在结蜡现象 ,必须及时进行清蜡才能实现管道的经济运行。当输量高于或等于设计输量时 ,保证完成输送任务是生产中优先考虑的问题 ,因此清蜡后的残余蜡层应尽可能小。当输量低于设计输量时 ,管道运行的经济性上升为主要问题 ,清蜡后的残余蜡层是否还应尽可能小值得研究。在输量一定的情况下 ,随着结蜡层的增厚 ,管道的总传热系数减小 ,热力费用下降 ;同时 ,管道的有效内径减小 ,摩阻变大 ,动力费用增加。为此 ,建立了以输油成本为目标函数 ,以结蜡厚度为决策变量的数学模型 ,从结蜡厚度的角度研究管道的经济运行。采用黄金分割法对模型进行了求解。结果表明 ,对于给定输量 ,存在一个结蜡厚度 ,使得输油成本最小 ;当输量低于设计输量时 ,允许存在一定量结蜡厚度在经济上是合理的     

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。     

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。     

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。     

深层凝析气结蜡规律的软件模拟与实验研究

塔里木油田博孜区块属于典型致密砂岩凝析气藏,存在较为严重的蜡堵问题。通过对博孜区块井流物进行气藏条件下的相态与析蜡规律的实验研究,获得凝析气相态包络线相图,为凝析气井防蜡工艺提供理论支撑。以博孜104井凝析气为研究对象,采用可视化多功能高温高压流体PVT测试仪和可视化高倍显微固相沉积测定仪对其进行高温高压相态与析蜡规律的实验研究,并结合软件模拟结果和生产数据,对凝析油和析蜡情况进行分析。结果表明,凝析气随温度、压力变化过程中,产生气相区、气⁃液两相区、气⁃固两相区、气⁃液⁃固三相区等不同相态区域;利用实验结果对软件模拟结果进行校正获取了实验温度、压力以外的相态包络线,用于预判生产井处于不同生产阶段时析液与析蜡情况;博孜104井析液与结蜡区域位于地面输送管线,应做好相应的防蜡措施。