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含蜡原油在管输过程中易发生蜡沉积,导致管道流通面积减小,甚至堵塞管道。目前普遍采用向管道中投加清管器的方法清除管壁沉积蜡,但传统清管器本身不具备可溶性,清管过程中易发生卡球或蜡堵等安全事故。针对目前清管器存在的问题,通过室内实验与现场测试,在传统橡胶球的基础上研发了一类适用于油田集输系统的可溶性清蜡球,此外,利用自制的管道结蜡模拟装置研究了不同条件下管道结蜡规律,对降低清管风险和制定合理的清蜡方案意义重大。
设计了一种原油管道结蜡模拟实验装置及其配套实验工艺。研究分析了不同条件下管道中的结蜡速率,总结了管道结蜡规律。基于结蜡模拟实验结果,根据分子扩散机理,建立了管道结蜡模型。采用所建立的结蜡模型对结蜡量进行模拟,对不同条件下管道中的结蜡情况进行了分析,结果表明,(1)所选油样在设定的温度区间内,结蜡速率随原油温度的增加先升高后降低,当油温处于20℃左右时,为结蜡高峰区。(2)随原油含水率、流量的增加,管道中结蜡速率逐渐降低。(3)所选油样在设定的温度区间内,随着油壁温差的增加结蜡速率升高。
在传统橡胶清蜡球的基础上,研发了4种可溶性清蜡球。(1)设计了一套能快速给橡胶球内部添加化学防蜡剂的装置,此外经过筛选,将硬脂酸钠作为防蜡剂,乙醇作为助剂,最终得到了担载型清蜡球QL-1,室内实验结果表明,QL-1在不同含水率的条件下可持续释放防蜡剂48h以上。(2)非回收型清蜡球QL-2由防蜡剂硬脂酸钠与增稠剂羧甲基纤维素钠经乙醇作为助剂,利用球型模具制成,室内实验结果表明,QL-2机械性能良好,在不同管线条件下能持续作用50h。(3)通过药剂筛选、配方优化,选择将C9氢化石油树脂与硬脂酸钠复配作为外壳,高密度聚乙烯球体作为内核,得到了回收型清蜡球QL-3,室内实验结果表明,不同配方的清蜡球QL-3承压能力均在2MPa以上,此外,通过改变球体中C9氢化石油树脂的含量,可改变球体外壳溶解速度,能在确保物理清蜡效果不变的前提下,满足不同条件管线的清蜡需求。(4)以放热量和放热速率为主要指标,对生热体系加入量、催化剂种类及加入量、压片填充剂加入量进行了优选实验,得到了自生热内核,其中氯化铵5.4g,亚硝酸钠6.9g,催化剂柠檬酸2g,压片填充剂硬脂酸钠6g。利用QL-3的外壳包裹自生热内核,得到了定点自生热型清蜡球QL-4,室内实验结果表明,QL-4最高可承受1.3MPa压力,持续放热30min,且随着蜡层厚度的增加,清蜡率逐渐升高。同时筛选了7条管线对QL-3与QL-4进行了现场试验,制定了合理的投球方案。试验结果表明,球体性能稳定,对结蜡较严重的管线清蜡效果尤为显著,为解决区块管线结蜡的生产困境提供了必要的指导。
设计了一种原油管道结蜡模拟实验装置及其配套实验工艺。研究分析了不同条件下管道中的结蜡速率,总结了管道结蜡规律。基于结蜡模拟实验结果,根据分子扩散机理,建立了管道结蜡模型。采用所建立的结蜡模型对结蜡量进行模拟,对不同条件下管道中的结蜡情况进行了分析,结果表明,(1)所选油样在设定的温度区间内,结蜡速率随原油温度的增加先升高后降低,当油温处于20℃左右时,为结蜡高峰区。(2)随原油含水率、流量的增加,管道中结蜡速率逐渐降低。(3)所选油样在设定的温度区间内,随着油壁温差的增加结蜡速率升高。
在传统橡胶清蜡球的基础上,研发了4种可溶性清蜡球。(1)设计了一套能快速给橡胶球内部添加化学防蜡剂的装置,此外经过筛选,将硬脂酸钠作为防蜡剂,乙醇作为助剂,最终得到了担载型清蜡球QL-1,室内实验结果表明,QL-1在不同含水率的条件下可持续释放防蜡剂48h以上。(2)非回收型清蜡球QL-2由防蜡剂硬脂酸钠与增稠剂羧甲基纤维素钠经乙醇作为助剂,利用球型模具制成,室内实验结果表明,QL-2机械性能良好,在不同管线条件下能持续作用50h。(3)通过药剂筛选、配方优化,选择将C9氢化石油树脂与硬脂酸钠复配作为外壳,高密度聚乙烯球体作为内核,得到了回收型清蜡球QL-3,室内实验结果表明,不同配方的清蜡球QL-3承压能力均在2MPa以上,此外,通过改变球体中C9氢化石油树脂的含量,可改变球体外壳溶解速度,能在确保物理清蜡效果不变的前提下,满足不同条件管线的清蜡需求。(4)以放热量和放热速率为主要指标,对生热体系加入量、催化剂种类及加入量、压片填充剂加入量进行了优选实验,得到了自生热内核,其中氯化铵5.4g,亚硝酸钠6.9g,催化剂柠檬酸2g,压片填充剂硬脂酸钠6g。利用QL-3的外壳包裹自生热内核,得到了定点自生热型清蜡球QL-4,室内实验结果表明,QL-4最高可承受1.3MPa压力,持续放热30min,且随着蜡层厚度的增加,清蜡率逐渐升高。同时筛选了7条管线对QL-3与QL-4进行了现场试验,制定了合理的投球方案。试验结果表明,球体性能稳定,对结蜡较严重的管线清蜡效果尤为显著,为解决区块管线结蜡的生产困境提供了必要的指导。