模拟环道的蜡沉积实验研究

董良辰（东北石油大学，黑龙江大庆 163318）

模拟环道的蜡沉积实验研究

董良辰
（东北石油大学，黑龙江大庆 163318）

实验研究分析是一项十分重要且合理的科学研究方式，结蜡实验装置主要是模拟油品温度、管壁温度、油品流量等参数对蜡沉积的影响。着重介绍了一组以压差法为依据的室内环道仿真模拟装置，并以苏嵯原油为例来研究管道结蜡情况，通过得出的实验数据来分析其结蜡规律。

结蜡实验；压差法；结蜡规律

我国国内油田多生产含蜡原油，且输油管道内若输送含蜡原油常常会引起管道结蜡的问题，管道结蜡会使输油管道的输送能力降低，还会增多清管的次数，有时还会导致蜡堵事故。所以正确的预测管道结蜡情况对于降低管道运行费用，保证油品的安全运输和制定合理的清管方案都有十分重要的意义［1］。因此，本文根据一组室内环道管输模拟装置对给出了相应的实验介绍，并以苏嵯原油为例对管道内的结蜡情况进行模拟，以研究管道内的结蜡受温度等条件的影响情况。

1　实验原理

1.1实验装置

本实验设备是根据压差法通过对比管道间的压力差间接的测算管道的结蜡厚度。这个设备的原理是［2］：同时测量装置的两个管段，分别为测试管段和参比管段，再根据实时的测量的数据结果进行对比，以此来完成结蜡厚度的测量和计算。在测量试验过程中，通过可控制温度的水套来调整测试管段的管壁温度，以此保证管壁温度保持在一个特定的温度区间，如果管壁的温度低于管道内油品的析蜡点时，测试管段内就会产生结蜡的显现，进而会有蜡分子吸附在管壁上，导致测试管段的内径变小，从而使该管段的两端压力差增大。同时调整参比管段的管壁温度，保证其温度和管内油品的温度相同或稍大与管内油温，从而保证该管段内不会产生结蜡显现。因为试验中测试管段和参比管段的管壁温度各不相同，而且两管段的温度是由水温来保证，故参比管段和测试管段应分别采用两组不同的水浴，一组是用来为测试管段降温，另一组是用来为参比管段保温。除此之外的管段都采用保温层和电伴热带来保温，以此来填补设备的热损失。实验装置如图1所示。

图1　蜡沉积实验装置

1.2蜡沉积厚度计算

实验油品进入测试管段中后，由于管壁温度低于油品温度，导致靠近管壁处的油温会降低，此处的油品粘度会升高，形成不均匀的物性场，造成流场畸变，因此会影响管路内的压力差［3］。当计算结蜡厚度的时候应该考虑这一影响因素，文献［4］中已经对其进行了详细的阐述，本文不再重复叙述，只列出以下的计算方式。

结蜡后测试管段的内径计算方法如下：

式中，DT为测试管段结蜡后的内径，m；DR为参比管段的内径，m；ΔPT为测试管段的压力差，Pa；ΔPR为参比管段的压力差，Pa；（ΔPT/ΔPR）0为实验开始时测试管段的压差与参比管段的压差之比；D0为测试管段的内径，m；ξ为常数，当流动为牛顿流体层流状态时，ξ取0.25，在紊流光滑区状态下ξ=1/4.75，非牛顿流体层流状态时ξ=1/（3n+1），在紊流光滑区状态下ξ=1/［（3n-4）b+5］，其中n为幂律流体流变行为指数，b根据Dodge&Metzner［5］经验差值得到。

2　实验油样

为研究输油管道的结蜡规律及影响因素，本文以苏嵯油田输送的原油为例，对其进行室内结蜡实验，对该区块典型原油进行取样分析，其基本物性指标如表1所示。

表1　苏嵯原油基本物性指标

3　实验结果

在第一次的试验中，控制测试管段的水浴的水温在40℃，以此保证测试管段的管壁温度为40℃，控制参比管段水浴的水温和油品的温度在55℃。实验数据显示，参比管段基本不存在压力差，这说明参比管段没有出现结蜡现象，然而测试管段的压差在升高，这说明在管壁40℃时，测试管段的结蜡量在逐渐增多，且通过分析其升高的速度可以推测结蜡速度较快，详见表2。

表2　实验数据（T为测试管段，R为参比管段）

在第二次试验中，控制测试管段的水浴的水温在35℃，以此保证测试管段的管壁温度为35℃，控制参比管段水浴的水温在45℃。实验数据显示，参比管段基本不存在压力差，这说明参比管段没有出现结蜡现象，然而测试管段的压差在升高，这说明在管壁40℃时，试验管段的结蜡量在逐渐增多，但其结蜡速率相对较慢，详见表3。

表3　实验数据（T为测试管段，R为参比管段）

在第三次试验中，相对于上两组实验，降低1/3的油品流量，控制测试管段的水浴的水温在35℃，以此保证测试管段的管壁温度为35℃，控制参比管段水浴的水温在45℃。实验数据显示，参比管段基本不存在压力差，这说明参比管段没有出现结蜡现象，然而测试管段的压差在升高，这说明在管壁40℃时，试验管段的结蜡量在逐渐增多，但其结蜡速率相对较慢，详见表4。

4　实验结论

通实验结果可以得出，结蜡速率会随着时间的推移而减小；当关闭的温度高于输送油品的析蜡点时，不会产生结蜡现象。在相同的油壁温差的情况，结蜡速率会随着油品温度的升高而变慢；在相同的油品温度的情况下，结蜡速率会随着油壁温差的增大而变慢，结蜡速率不但与输送油品的含蜡量有关，油壁温差、输量等因素也会对其产生影响。

表4　实验数据（T为测试管段，R为参比管段）

［1］ 孙百超，王岳，尤国武.含蜡原油热输管道管壁结蜡厚度的计算［J］.石油化工高等学校学报，2003，（4）：48-51.

［2］ 王霞光，蔡均猛.模型环道的蜡沉积实验［J］.石油化工高等学校学报，2005，（02）：64-66；94.

［3］ 杨世铭，陶文铨.传热学［M］.第三版.北京：高等教育出版社，1998.

［4］ 蔡均猛，张国忠.用差压新方法确定模型环道蜡沉积厚度［J］.石油大学学报（自然科学版），2003，（6）：68-71；75-153.

［5］ Dodge D，Metzner A.Turbulent flow of non-Newtonian systems［J］. AIChE journal，1959，5（2）：189-199.

收稿日期：2016-05-12

作者简介： 董良辰（1992—），男，山东寿光人，研究生在读，主要研究方向为石油与天然气工程。

Experimental Study of Wax Deposition by Simulation Annular Pipe

Dong Liang-chen

Experiment study is a very important and reasonable way of scientific research，wax deposition experiment device mainly through simulating the oil temperature，the pipe wall temperature，oil flow rate and other parameters to influence wax deposition. Mainly introduces a loop simulation equipment In the interior based on differential pressure method，and researching wax the pipeline to Sue Cuo crude oil as an example，relying on the obtained experimental data to analyze the law of wax.

wax experiment；differential pressure method；wax deposition law

TE832.3

B

1003-6490（2016）05-0022-02

2016-05-12

安毅（1993—），男，黑龙江哈尔滨人，研究生在读，主要研究方向为石油与天然气工程。