含蜡原油粘弹性与微观结构间关系的研究现状与分析

含蜡原油粘弹性源于其内部的蜡结晶量与复杂的蜡晶形态及结构,但二者间的定量关系仍未建立起来。在概述含蜡原油蜡晶形态和结构的定量表征与总结粘弹性研究的基础上,进一步分析了二者间定量关系的研究现状,并指出了存在的问题与进一步的研究课题。建议在悬浮液及凝胶体系的有关理论框架下,结合大量的试验研究,利用数理统计分析方法,深入探索粘弹性与蜡晶形态及结构间的定量关系,以丰富对原油流变学微观机理的认识。

中洛输油管道输量和出站温度概率分布

管道输量和出站温度对凝管等管道流动风险具有重要影响,同时也是具有不确定性的两个重要运行参数,其概率分布模型是凝管概率分析所必需的基础资料。采用矩估计法对中洛管道濮阳首站2006年稳定运行时的外输输量和出站温度进行了参数估计,并使用Kolmogorov-Smirnov单样本检验进行非参数分布检验。结果表明,在按照开泵方案进行分组后,使用正态分布描述输量和出站温度的概率分布最合适。

油水两相管流宏微观流动特性进展研究

为揭示油水流动微观特性及宏微观之间的内在关联提供前期认知基础,对国内外关于油水两相宏微观流动特性的研究进展进行简述,涵盖测量方法、流型与压降、微观流场、掺混特性和分散特性五个方面.研究发现:油水两相流型受管壁属性(管径、粗糙度和润湿性等因素)、油品物性和流动边界条件的影响难以形成统一的划分准则,不同实验体系均存在特征流型,为普适性流型判别方法提出了挑战;光学方法的应用能够实现分层流动局部流速及速度波动的直接或间接测量;掺混特性研究集中于混合流速和含水率对掺混形成后界面形态、液滴分布及液滴速度的实验测量,掺混机理及模型有待深入研究;分散特性的研究聚焦分散相含量、黏度和表面活性剂等因素的影响,同时可引入液滴群平衡理论对其液滴分布进行预测,对分散体系乳状液黏度和反相点的实验和模型研究较为广泛.

油水两相管流测量方法应用进展

随着科学技术的发展,大量基于电学及光学基础的测量设备逐渐被学者们用于定量描述油水两相流动规律的研究中。通过简述国内外关于油水两相管流实验中所采用的测量方法及测量原理,总结电导探针、聚焦光束反射测量仪、光学测量设备及伽玛相分率仪在油水两相管流动中的应用进展,并在其基础上分析了各种测量方法的局限性。根据管流油水流动研究现状,提出油水两相管流研究应从两相流场信息测量及油水界面捕捉入手,通过实验确定影响油水两相相间作用的决定性因素,建立新的流型转化机理,明确局部及完全分散对有效黏度变化的影响趋势,并结合现有两相流动规律,改进及完善了现有压降计算模型。

多相混输管道蜡沉积研究进展

海底管道蜡沉积已成为石油工业面临的一个严峻的流动安全保障问题。系统阐述了国内外蜡沉积的研究成果,着重分析了有关多相流动蜡沉积机理、多相流动蜡沉积实验装置和多相流动蜡沉积动力学模型的研究进展。阐述了建立在"剪切剥离"作用基础上的"老化"蜡沉积机理;介绍了冷板实验、冷指实验、旋转圆盘实验和环道实验装置,着重分析了环道实验装置的优缺点;介绍了Singh模型和Hernandez模型,在其基础上对油气和油水两相蜡沉积动力学模型进行了描述。根据多相蜡沉积的研究现状,提出多相管流蜡沉积问题的研究应从蜡沉积机理入手,通过实验寻求多相混输过程中影响蜡沉积行为的关键因素,并结合多相流动的规律,建立不同流型下的蜡沉积物理模型。

苏丹3/7区海底装船原油管道的结蜡规律

苏丹3/7区海底装船原油管道是一条原油装船与柴油替换交替进行的海底管道,针对其工艺特点,将试验与理论模型相结合,模拟装船期管道沿线结蜡厚度和温度的变化规律,以及无船期柴油替换过程中柴油流速与冲刷溶解蜡量之间的关系。结果表明:装船运行时间长,蜡层厚且单位时间内的结蜡量下降;柴油替换流速越大,对蜡层的冲刷溶解效果越好。综合考虑柴油替换过程中能量消耗和对蜡沉积层的冲刷效果,指出柴油替换的经济流速为2m/s。综合分析蜡沉积规律和蜡层的冲刷溶解规律,是进行类似运行工况管道结蜡规律研究的有效方法。

W/O型乳状液蜡沉积影响因素

利用自行设计制造的冷指实验装置,在油-水两相体系下,系统研究了含水率、冷指温度、乳状液温度和温度区间对W/O型乳状液蜡沉积规律的影响,得到了W/O型乳状液蜡沉积规律的宏观特性:在相同温度区间下,蜡沉积速率随含水率的增大而减小,且冷指温度较高时,蜡沉积速率随含水率增大而减小的趋势明显,冷指温度较低时,该趋势较平缓;蜡沉积速率随乳状液与冷指表面温差的增大而增大;在乳状液和冷指表面温差相同的情况下,蜡沉积速率随乳状液温度的升高而减小。基于静态条件下W/O型乳状液中沉积物相对质量基本不随含水率变化这一特性,提出了利用沉积物相对质量预测W/O型乳状液蜡沉积速率的新方法。

分散相粒径对油水乳状液蜡沉积的影响

利用冷指实验装置,针对油包水型乳状液分散相粒径大小及分布,对油水体系中蜡沉积规律的影响进行实验研究,结果表明:在相同的搅拌时间下,随着配制乳状液时搅拌速率的增大,分散相中小液滴的数量增多,大液滴的数量减少;在相同的含水率下,随着乳状液体系中分散相液滴直径的减小和小液滴数量的增多,蜡沉积速率减小。对沉积物组分进行了高温气相色谱(HTGC)分析,指出在相同的实验时间条件下,油包水型乳状液分散相粒径大小及分布仅对蜡沉积层厚度有显著影响,对沉积层中蜡质量分数的影响可以忽略不计。该研究成果为进一步研究油水流动条件下的蜡沉积特性奠定了基础。(图5,参12)

气液两相间歇流流型下的蜡沉积规律

利用多相流动蜡沉积试验环道,以高含蜡量原油为试验介质,对气液两相流的蜡沉积规律开展试验研究,得到间歇流流型下蜡沉积层厚度随液相折算速度、气相折算速度和间歇频率等流型影响因素的变化规律。结果表明:在间歇流流型中,蜡沉积物在管壁环向分布较为均匀。当液相折算速度恒定,平均蜡沉积层厚度随气相折算速度的增大而减小。若气相折算速度保持恒定,液相折算速度较低时,平均蜡沉积层厚度随液相折算速度的增大而增大;液相折算速度较高时,平均蜡沉积层厚度随液相折算速度的增大而减小。若气相折算速度相同,段塞频率随液相折算速度的增大而显著增大,导致平均蜡沉积层厚度呈现减小趋势。研究结果为建立气液两相流动蜡沉积动力学模型奠定了基础。(图6,参6)