垢对蜡沉积物强度及聚乙烯管道清管特性的影响

油井采出原油中含有泥沙、垢等颗粒物,在管输过程中颗粒物与原油中的蜡分子协同沉积,导致管道输量降低,严重时可能造成管道堵塞,影响原油管道安全输送。对掺垢蜡沉积物进行了屈服应力测试实验和显微特性实验;对室内聚乙烯管道进行了清管实验;基于清管实验结果,利用π定理建立了清管效率预测模型。结果表明,碳酸钙垢对蜡沉积物强度的影响存在临界垢质量分数;沉积物中含垢,会提高清管器的蜡层破坏力和清管效率;通过室内实验和第三方文献实验数据,验证了所建立的模型。

一种新的蜡沉积模型

在理论分析和室内试验的基础上 ,研究了原油温度、流速、管壁处温度梯度等参数对蜡沉积倾向系数的影响 ,提出了影响蜡沉积的主要因素 ,并在此基础上建立了新的蜡沉积模型 ,该模型考虑了管流剪切对蜡沉积的影响 ,利用该模型可以计算管道不同运行工况下的蜡沉积。

蜡沉积动态模型研究综述

原油中的蜡在地层、井筒、管线以及地面原油贮存设备中的沉积,常常给原油开采和集输带来许多困难。对国内外油气田开发过程,管道输送中石蜡沉积的动态预测模型作了系统的阐述,分析了各种模型的沉积机理,给出了求解方法以及各自的优缺点。并提出了以后研究动态模型的主要方向和待解决的问题。

青海原油蜡沉积特性试验

使用室内试验环道研究了青海原油的石蜡沉积特性。研究发现,青海原油在40℃左右存在析蜡高峰区。当管壁温度高于析蜡点时,管内基本不结蜡;当管壁温度低于凝点时,管内也基本不结蜡。试验证实,蜡晶粒子剪切扩散对石蜡沉积没有作用,管内壁石蜡沉积主要是分子扩散的作用所致。

利用模型环道研究原油蜡沉积

准确预测出含蜡原油管道中的蜡沉积对节约费用、管线设计以及确保管道安全输送有重要的意义。改造安装了模型环道蜡沉积测试装置。该装置上使用了 2个实验段 :测试段和参比段。通过 2个实验段两端压差的对比可确定出蜡沉积厚度。考虑了贴壁处油温下降及流场畸变对管段压差的影响 ,给出了确定蜡沉积厚度的压差计算方法。

油井结蜡规律及热洗方式对比研究

针对某油田史深100区块油井结蜡较严重现象,进行结蜡规律试验研究和井筒温度场模拟。在黄启玉等的结蜡模型基础上,通过旋转式原油结蜡试验确定油样的结蜡模型参数,结合Fluent模拟得到管壁处径向温度梯度及切应力,获得井史3-3-11结蜡速率计算公式,从而预测不同热洗方式不同天数下对应的结蜡量。同时建立热洗井筒流动换热模型并通过VB编程计算井筒温度场分布,分析不同的注水温度、注水流量对井筒温度场及热洗时间、用水量的影响。结果表明因井筒沿程热损失较大,提高注水温度和注水量均能降低热洗时间,提高油管内温度场,但敏感性逐渐降低;当注水温度为80℃,注水流量为2 t/h时,单次热洗的费用最低且热效率最高。

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。

油水两相流蜡沉积研究进展

在总结国内外多相流动中蜡沉积研究成果的基础上,着重分析了目前对油水两相蜡沉积机理、冷指实验、环道实验和蜡沉积动力学模型的研究,并提出了一些建议。

含蜡热油管道总传热系数新模型的实验研究

通过分析起点温度、油品密度、流速、动力黏度、比热容、埋深处地温及清管后运行时间等多种因素与热油管道总传热系数之间的相关性,用4种无量纲数对总传热系数物理特性进行表征。通过环道实验装置设计无量纲实验,确定最优预测模型的函数形式及各无量纲数的物理意义,进一步提出了由无量纲数构成用于总传热系数预测的新模型。对东北某输油管道进行预测的结果表明,新模型的预测结果与反算法计算结果相比,终点温度平均相对误差降低2.85%,在一定程度上解决了由于运行参数波动引起的预测误差偏大的问题。

模型环道蜡沉积装置测试段流场温度场数值模拟

对模型环道蜡沉积装置测试段流场温度场进行了数值模拟。模拟结果表明 :因为测试段管外壁冷却水的作用 ,近壁处油温会下降 ,越靠近管壁 ,温度下降越多 ;测试段流场发生了畸变 ,近壁处流速减小 ,管中心附近流速增大 ;近壁处油温下降及流场畸变造成管段压降增加。

流花16-2油田海底管道原油蜡沉积规律模拟分析

流花16-2油田海底管道原油在深水不保温输送过程中,管壁结蜡对管道全线总传热系数的变化影响很大。本文通过室内环道蜡沉积实验建立流花16-2油田管道蜡沉积预测模型,模拟研究了不同沉积时间条件下管道沿线结蜡速率及结蜡厚度的变化,并引入单位时间管道全线总结蜡量概念对管道全线结蜡速率进行了描述。结果表明,在管壁结蜡层的保温作用下,管道沿线最大蜡层厚度位置处的总传热系数迅速降低导致后管段油流温度升高,管道沿线蜡沉积速率峰值向管段末端移动;随着沉积时间的增长,管道全线结蜡区域逐渐扩大,导致单位时间管道全线总结蜡量增大;根据管道沿线最大蜡层厚度2 mm或管道全线总结蜡量10 m^3的沉积时间,推荐流花16-2海底管道清管周期为3~5 d,以保障海底管道的安全运行。

流花16-2油田海底管道原油蜡沉积规律实验研究

针对流花16-2油田海底管道原油蜡沉积严重的问题,利用环道蜡沉积实验,研究了不同原油温度、流速、油流与管壁温度区间及长时间老化作用影响下的蜡沉积规律和蜡沉积物性质。实验结果表明,在溶解度、剪切剥离、老化等不同的机理和作用下,原油温度、流速、油流与管壁温度区间及长沉积时间老化作用等因素不同程度地影响了蜡沉积物质量、沉积速率、含蜡量和实际沉积蜡质量。尽管流花16-2原油为低凝、低黏、低含蜡原油,但其所在海域较低的水温仍可使管道发生严重的蜡沉积,因此建议在制定清蜡方案时考虑更短的清管周期,确保油田海底管道的安全运行。

化学自生热体系室内实验与应用

在油气田开采过程中,经常遇到由于地层温度不高,导致地层及井筒结蜡、原油无法流动的现象,造成开采成本提高,开采效果差。对油田常用的两种化学自生热体系做了室内实验分析,并对这两种化学生热体系的现场应用作了综述。

纳米降凝剂对含蜡油蜡沉积规律的影响研究

在深水高压、低温的恶劣环境条件下,油气管道极易发生蜡等重组分的固相沉积问题,由此引发的管道堵塞等严重威胁着输送管线的运行安全,已成为海上油气开发关注的重点问题。针对此问题,本文采用冷指实验装置,探究了纳米降凝剂对含蜡模拟油蜡沉积的影响,获得了加剂前后沉积物质量及碳数分布随时间的变化规律。在此基础上,借助环道实验装置,研究了管流条件下纳米降凝剂对含蜡模拟油蜡沉积的抑制性能,揭示了流体流速、沉积时间以及纳米降凝剂浓度对沉积层厚度的影响规律。冷指实验结果发现,纳米降凝剂的加入会使得沉积物质量减少,沉积物中重组分碳数质量分数增加;环路实验结果表明,加入纳米降凝剂的含蜡模拟油体系沉积层厚度显著减小。该研究为今后开展深水含蜡原油管道加剂改性输送奠定了基础。

海上油田大斜度井动态结蜡特性实验研究

针对海上油田大斜度定向井存在结蜡严重的问题,设计了一套油井井筒内壁动态结蜡规律的实验装置。该实验装置可对不同井斜的采油井生产过程中结蜡影响因素进行研究,通过模拟井筒温度、产液量、含水率、井斜角和油管壁内外温差等实验条件下蜡在井筒的沉积情况,得到了温度、流量及井斜等因素改变下的油井结蜡速度、厚度等参数。结合大斜度井动态结蜡特性实验研究,采用层次分析法对各影响结蜡的因素进行权重分析,并进一步对防蜡措施的权重进行分析,得出海上油田防蜡的优先措施为化学药剂防蜡和井筒加热防蜡。

苏嵯输油管道蜡沉积规律研究

采用差压法设计安装了一个室内环道管流设备,并以此设备对苏嵯管道的不同工况进行了室内结蜡实验。参照苏嵯输油管线现场运行数据,在通过计算得到管壁剪切率、蜡晶溶解度、油品粘度以及径向温度梯度等参数的基础上,采用最小二乘法回归确立了适用于苏嵯输油管线的管道蜡沉积模型。在数据分析和模拟实验结果的基础上,分析了流速、油温以及壁温等因素对苏嵯输油管道结蜡的影响,得出了该条管道的蜡沉积规律,为苏嵯输油管道的实际生产运行提供了参考依据。

SK管道蜡沉积影响因素及抑制措施

建立输油管道蜡沉积预测模型,掌握蜡沉积主控因素,对制定蜡沉积抑制措施至关重要。通过环道实验,分析了SK管道内油温、油壁温差和流速对蜡沉积速率的影响,采用灰色关联分析法分析了上述三种影响因素的敏感性;基于黄启玉模型,利用环道实验数据拟合得到含蜡原油蜡沉积预测模型;提出了抑制结蜡措施。结果表明:对含蜡原油沉积影响速率油壁温差>油温>流速;三种因素对管道原油蜡沉积速度都有影响,只有流速调整具有现场可操作性,可采用提高流速方式抑制结蜡量;模型计算表明出站温度相同条件下间歇输送清蜡量较连续输送减少24.9%,说明间歇输送具有可行性。两种工况下预测结蜡量约为实际收蜡量的2倍(部分蜡被油流冲刷进罐),说明建立的计算模型具有较高的实用价值。研究成果为含蜡原油管道结蜡特性分析及结蜡措施的制定提供了参考。