富气原油在湍流条件下的蜡沉积

采用自动化蜡沉积循环管道流动系统研究含蜡富气原油在现场的温度变化范围内和流动条件下的蜡沉积过程 .将油田现场取得的脱气原油在高压下加气加水配成富气油样 ,分别采用冷却测试和等温测试两种实验过程 ,测试在湍流条件下的蜡沉积规律 .冷却测试过程精确地测试含蜡原油从高于原油析蜡点温度到较低环境温度范围内在现场流速、油温和环境温度下的蜡沉积过程 ,同时结合等温测试过程研究蜡沉积的机理 .实验结果表明 :含蜡原油蜡沉积与环境温度、油温、油温与环境温度的温差有关 ;在湍流条件下 ,剪切效应不容忽视     

含蜡原油井筒结蜡剖面的预测模型

油井结蜡是含蜡原油开采中的不利因素。对含蜡原油在井筒流动过程中蜡沉积影响因素进行了分析，研究了石蜡的沉积机理。利用Ｆｉｃｋ扩散定律和剪切扩散理论，推导并建立了蜡分子扩散和蜡晶径向迁移过程中油井结蜡剖面的预测模型，该模型可用于计算油井井筒中各点的石蜡沉积速度以及沉积厚度的增长速度。对影响油井结蜡剖面的各因素进行了敏感性分析。研究结果表明，油井沿井筒的蜡沉积厚度分布随原油的性质、含水量、原油在井筒中的温度和压力条件、油井的产量以及生产时间的变化而变化。在实际生产中，对上述影响因素进行控制和调节，可以改善油井的结蜡状况。该预测模型可为进一步掌握油井蜡的沉积过程以及对油井的防蜡和清蜡措施提供理论基础     

多孔介质中蜡沉积规律的实验研究

多孔介质的本身及原油流动特征的复杂性,决定了研究含蜡原油在多孔介质中的蜡沉积规律的困难性。与地面管流状态下蜡沉积规律的实验方法不同,从满足油藏应用出发,结合油层物理理论,提出了等效毛细管的概念,利用天然岩心的油-油驱替实验结果,计算得到高含蜡原油在多孔介质中蜡沉积量、沉积速度等相关参数,实现了多孔介质中的蜡沉积规律的定量化表征。结果表明多孔介质中的蜡沉积量与岩心渗透率的降低比存在较好的线性关系,且随着原油注入PV数的增加,蜡的累计沉积量逐渐趋于稳定。而温度越低,蜡的沉积速度越快,对储层的伤害出现的时间越早,最终的损害程度也最大。     

胶凝原油临界损伤屈服应力计算模型研究

含蜡原油管道停输再启动压力与原油结构强度密切相关。为了理论上描述胶凝原油屈服应力,以胶凝原油微元强度服从Weibull分布为基础,结合统计力学理论及重正化群模型,建立了胶凝原油临界损伤屈服应力计算模型,并利用胜利及苏丹原油在胶凝点附近不同温度条件下的屈服应力对所建立模型进行可靠性验证。结果表明：在胶凝点附近温度条件下,随着测试温度的降低原油屈服应变呈下降的趋势;在测试范围内随着油温的升高,胶凝原油屈服应力越来越小,油温与屈服应力整体呈现幂律关系;相同温度条件下,随着剪切速率的增加,胶凝原油屈服应力逐渐增大;利用所建立的胶凝原油临界损伤屈服应力计算模型对不同温度条件下胜利原油屈服应力进行拟合,该模型能较好地描述原油屈服应力,计算结果可为含蜡原油管道停输再启动提供参考。     

含蜡原油结构的存在性研究

所谓含蜡原油结构是指一定条件下原油中蜡晶颗粒相互连接所形成的一种充满整个体系的网络。采用流变学测试及分析技术试验研究含蜡模拟油的特征温度、粘温特性、流变特性,采用偏光显微技术分析含蜡模拟油凝胶状态时的微观结构。试验结果表明:含蜡原油在一定条件下明显存在结构,共形成与原油所含蜡分子的大小与数量、蜡晶颗粒的对称性及大小密切相关,含蜡原油结构的存在是其粘异常和流动性丧失的主要根源。这为含蜡原油降凝降粘途径的进一步研究奠定了理论基础。     

剪切作用对含蜡原油凝固点的影响

基于含蜡原油可以在低于其凝固点条件下进行开采与输送,提出了原油动凝点的概念,以此来描述剪切作用对含蜡原油析蜡过程的影响,并用管路模型实验测定了不同剪切速率下原油的动凝点。结果表明,凝固温度随剪切速率增大而降低。在生产过程中,考虑到不同剪切条件下的凝固点,可以准确地评价含蜡原油的流变特性,确定井筒的最佳开采温度和最佳输送温度。     

含蜡原油—柴油顺序输送中柴油对蜡沉积物的冲刷作用

针对含蜡原油-成品油在顺序输送中管壁上会产生蜡沉积物的问题，利用管流实验环道模拟了0号柴油对管壁处蜡沉积物的冲刷实验。结果表明，柴油对靠近油流1/3厚度的蜡沉积物的冲刷速率远大于对其余2/3厚度的蜡沉积物的冲刷速率，说明这两层沉积物的性质和强度明显不同。但在一定油温和温流剪切应力下，每层中柴油对蜡沉积物的冲刷速率变化不大。对两层蜡沉积分别建立了冲刷速率与油流温度及剪切应力关系的经验模型。利用该模型和壁面蜡沉积模型，以库尔勒-鄯善输油管道为例，计算了0号柴油与原油顺序输送时管道末端受污染超标的柴油的量，说明原油批次输送时，在管道末段必须采取清管措施；否则，蜡沉积物对后输柴油的污染相当严重。     

含蜡原油低温粘弹性研究的现状与分析

我国盛产含蜡原油，在低温(凝点温度附近)条件下，含蜡原油具有一定的粘弹性。概述了国内外含蜡原油低温粘弹性研究的主要进展。含蜡原油粘弹性起因于其内部形成的蜡晶结构。振荡剪切实验方法最适合于含蜡原油的粘弹性测量。粘弹性与胶凝温度、胶凝强度、屈服应力和触变性等参数有关。含蜡原油经历的热历史、剪切历史以及析蜡特性是影响粘弹性的主要因素。分析了在含蜡原油低温粘弹性认识上和研究中存在的问题。建议进一步研究含蜡原油粘弹性与屈服应力、触变性的关系，在机理研究方面加大力度；通过研究粘弹性与热历史、剪切历史的关系。建立管道运行和停输期间含蜡原油胶凝特性的预测模型，以更加有效地指导管道的安全运行。     

含蜡原油井筒结蜡剖面的预测模型

油井结蜡是含蜡原油开采中的不利因素。对含蜡原油在井筒流动过程中蜡沉积影响因素进行了分析,研究了石蜡的沉积机理。利用Ｆｉｃｋ扩散定律和剪切扩散理论,推导并建立了蜡分子扩散和蜡晶径向迁移过程中油井结蜡剖面的预测模型,该模型可用于计算油井井筒中各点的石蜡沉淀速度以及沉淀厚度的增长速度。对影响油井结蜡剂面的各因素进行了敏感性分析。研究结果表明,油井沿井筒的蜡沉积厚度分布随原油的性质、含水量、原油在井筒中的     

含蜡原油中声速的超声试验研究

在静态、常压下、对含蜡的南海原油、丘陵 原油及不同含蜡量的１０号白油的声速进行了实验研究，结果表明，各油样的声速均随温度的下降而上升。对含蜡油样，在蜡晶析出较多至开始形成蜡晶网络结构所对应的温度范围内，声速温度变化率发生转折，转折的温度区间宽度约３℃，转折区两边声速与温度近似呈不同斜率的线性关系。与低频情况相比，高频下声速率的转折现象更明显。对相同油样，频率越高，反应出的转折温度区出稍微靠前。对白     

基于激光法的含气高含蜡原油溶蜡规律

为获得高含蜡原油溶蜡规律,同时进一步探索含气原油溶蜡特征,采用了显微观测法和激光法进行实验。首先通过显微观测法获得了升温过程中蜡晶变化特征;其次采用激光法对脱气原油进行了测试并与显微观测法进行对比联系,验证了激光法的可靠性;最后采用基于Beer-Lambert定律的激光衰减曲线获得了含气原油溶蜡点以及升温过程中蜡含量、平均等积圆平均直径和颗粒宽度系数等参数的变化特征。实验结果表明：脱气原油蜡晶升温溶解过程以凝固点为界可划分为慢速和快速两个溶解阶段;原油溶蜡特征与不同碳数的正链烷烃熔点有着密切联系,质量累积计分数曲线上97%所对应的烷烃熔点接近或高于实测原油溶蜡点,质量累积计分数曲线相近的原油溶蜡点相同;含气原油凝固点比地面条件下脱气原油低约7℃,溶蜡点低约2.5℃,并且凝固点后含蜡量以平均0.15%/℃的快速下降,后稳定在0.076~0.087%/℃。该研究可以预估和评价不同温度、压力下原油粘度以及清蜡速率,避免保守设计带来的经济损失。     

南阳含蜡原油的分形特性

以南阳含蜡原油为研究埘象,通过偏光显微镜观察其析蜡过程,采用OLYMPUS图像分析软件分析蜡品图像,将蜡晶图像进行二值化处理,使蜡晶轮廓更分明,便丁颗粒统计,运用分形理论得出定量表征蜡晶图像的新方法,即利用计盒维数法算出反映蜡晶颗粒分布情况的分彤维数.针对不同的温度条件计箅蜡晶图像的分彤维数,并利用流变仪得到原油表观黏度与其对应条件下的图像分形维数的关系曲线.结果表明,蜡晶图像的分形维数随油温的降低呈线性增加,原油黏度随分形维数增大呈指数形式增加.     

含蜡原油低温粘弹性研究的现状与分析

我国盛产含蜡原油,在低温(凝点温度附近)条件下,含蜡原油具有一定的粘弹性。概述了国内外含蜡原油低温粘弹性研究的主要进展。含蜡原油粘弹性起因于其内部形成的蜡晶结构。振荡剪切实验方法最适合于含蜡原油的粘弹性测量。粘弹性与胶凝温度、胶凝强度、屈服应力和触变性等参数有关。含蜡原油经历的热历史、剪切历史以及析蜡特性是影响粘弹性的主要因素。分析了在含蜡原油低温粘弹性认识上和研究中存在的问题。建议进一步研究含蜡原油粘弹性与屈服应力、触变性的关系,在机理研究方面加大力度;通过研究粘弹性与热历史、剪切历史的关系,建立管道运行和停输期间含蜡原油胶凝特性的预测模型,以更加有效地指导管道的安全运行。     

用差示扫描量热法确定原油的含蜡量

应用DSC热分析技术得到了原油析蜡过程的热谱图，测定出了原油的析蜡点、析蜡高峰点、析蜡热焓等特性参数。给出了根据DSC实验结果计算原油含蜡量和一定温度区间内原油析蜡量的方法。分别对大庆、中原、胜利油田的原油进行了DSC热分析实验，根据其DSC热谱图计算了3种原油的含蜡量以及不同温度区间内的原油析蜡量。其计算结果与采用RIPP－90方法（氧化铝吸附法）的测量结果对比表明，二者吻合较好，从而验证了DSC方法的可靠性。计算原油含蜡量方法的关键是选取DSC热谱图基线及确定蜡的平均结晶热。蜡的平均结晶热与原油中蜡的分子结构、碳数值等因素有关。胜利原油蜡的平均结晶热取215J/g；对未知分子结构的原油，建议蜡的平均结晶热取为210J/g。     

基于激光法的含气高含蜡原油熔蜡规律

为获得高含蜡原油溶蜡规律,同时进一步探索含气原油溶蜡特征,采用了显微观测法和激光法进行实验。首先通过显微观测法获得了升温过程中蜡晶变化特征;其次采用激光法对脱气原油进行了测试并与显微观测法进行对比联系,验证了激光法的可靠性;最后采用基于Beer-Lambert定律的激光衰减曲线获得了含气原油溶蜡点以及升温过程中蜡含量、平均等积圆平均直径和颗粒宽度系数等参数的变化特征。实验结果表明:脱气原油蜡晶升温溶解过程以凝固点为界可划分为慢速和快速两个溶解阶段;原油溶蜡特征与不同碳数的正链烷烃熔点有着密切联系,质量累积计分数曲线上97%所对应的烷烃熔点接近或高于实测原油溶蜡点,质量累积计分数曲线相近的原油溶蜡点相同;含气原油凝固点比地面条件下脱气原油低约7℃,溶蜡点低约2. 5℃,并且凝固点后含蜡量以平均0. 15%/℃的快速下降,后稳定在0. 076～0. 087%/℃。该研究可以预估和评价不同温度、压力下原油黏度以及清蜡速率,避免保守设计带来的经济损失。     

一种表征原油流变结构随温度变化的新方法

含蜡原油在从高温到低温的变化过程中 ,由于蜡晶析出而具有不同的粘弹特性。粘弹性的强弱与原油中的蜡晶浓度、蜡晶聚集状态和相互作用性质以及液态油的组成等所形成的流变结构有关。对中原和长庆原油的实验表明 ,原油在小振幅剪切振荡实验条件下粘弹性参数的大小及其特殊变化温度可以综合反映原油的流变结构随温度变化的特点 ,并可用于评价改性原油的改性效果。     

一种表征原油流变结构随温度变化的新方法

含蜡原油在从高温到低温的变化过程中,由于蜡晶析出而具有不同的粘弹特性。粘弹性的强弱与原油中的蜡晶浓度,蜡晶聚集状态和相互作用性质以及液态油的组成等所形成的流变结构有关。对中原和长庆原油的实验表明,原油在小振幅剪切振荡实验条件下粘弹性参数的大小及其特殊变化温度可以综合反映原油的流变结构随温度变化的特点,并可用于评价改性原油的改性效果。     

含蜡原油柴油顺序输送中柴油对蜡沉积物的冲刷作用

针对含蜡原油成品油在顺序输送中管壁上会产生蜡沉积物的问题 ,利用管流实验环道模拟了 0号柴油对管壁处蜡沉积物的冲刷实验。结果表明 ,柴油对靠近油流 1/ 3厚度的蜡沉积物的冲刷速率远大于对其余 2 / 3厚度的蜡沉积物的冲刷速率 ,说明这两层沉积物的性质和强度明显不同。但在一定油温和油流剪切应力下 ,每层中柴油对蜡沉积物的冲刷速率变化不大。对两层蜡沉积物分别建立了冲刷速率与油流温度及剪切应力关系的经验模型。利用该模型和壁面蜡沉积模型 ,以库尔勒鄯善输油管道为例 ,计算了 0号柴油与原油顺序输送时管道末端受污染超标的柴油的量 ,说明原油批次输送时 ,在管道末段必须采取清管措施 ;否则 ,蜡沉积物对后输柴油的污染相当严重。     

含蜡原油中声速的超声试验研究

在静态、常压下 ,对含蜡的南海原油、丘陵原油及不同含蜡量的 10号白油的声速进行了实验研究 ,结果表明 ,各油样的声速均随温度的下降而上升。对含蜡油样 ,在蜡晶析出较多至开始形成蜡晶网络结构所对应的温度范围内 ,声速随温度变化率发生转折 ,转折的温度区间宽度约 3℃ ,转折区两边声速与温度近似呈不同斜率的线性关系。与低频情况相比 ,高频下声速变化率的转折现象更明显。对相同油样 ,频率越高 ,反应出的转折温度区也稍微靠前。对白油 (含 5 %蜡 )的油样进行了理论计算 ,与实验结果相符。     

海洋深水海底含蜡原油管道中蜡沉积预测和清管模拟

针对含蜡原油管道蜡沉积会引起回接管道的流动安全问题,研究深水含蜡原油管道蜡沉积规律以及控制措施。使用OLGA软件,对中国南海某深水油田2根233 mm水下回接不保温含蜡原油管道中蜡沉积速度、蜡沉积在管壁的厚度以及清管周期等进行模拟分析,综合考虑蜡沉积厚度和蜡沉积引起的压力增加确定清管周期。结果表明:在投产后前2年,清管周期约35 d,从第3年开始,随着含水量大幅增加,清管周期约60 d;单根233 mm管道最大输液量为7 000 m~3/d,输液量高于7 000 m~3/d时需要采用双管输送, FPSO平台上清管所需的最大输液量为4 200 m~3/d(175 m~3/h),发球所需的最大外输泵压力为6 000 kPa。