CN106018156A - 一种化学清蜡剂动态模拟评价装置及评价方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种化学清蜡剂动态模拟评价装置及评价方法。其技术方案是：恒温水浴槽的内腔通过管道固定支架固定实验模拟管道，所述实验模拟管道的下端连接到活塞泵，活塞泵通过电机驱动，所述活塞泵连接样品罐；所述实验模拟管道的上端连接排液管，排液管的末端设有排液口旋塞阀，排液口旋塞阀的下方设有回收槽。有益效果是：本发明通过设置实验模拟管道，可以实现压力、温度、流量、流速等调节控制，模拟石油和清蜡剂在管道中的动态过程；调变管径、结蜡组成等过参数，模拟现场应用过程中的实际工艺参数，实现对清蜡剂的动态模拟评价，较为直观地反映清蜡剂的现场应用效果，缩短清蜡剂的研制时间。
Description
技术领域
本发明涉及一种化学清蜡剂的应用评价技术，特别涉及一种化学清蜡剂动态模拟评价装置及评价方法。
背景技术
原油多含蜡、胶质、沥青质组分，属于高凝高粘原油。原油中的蜡、胶质和沥青质在一定的温度、压力、流速时开始析出，并沉积在管道、阀门、分离器、储罐等设备内表面，增加了流动阻力和能耗，降低了原油生产和管输生产，严重时引起管道堵塞、卡泵、抽油杆卡杆等事故，因此需要经常对管道和油井管进行清防蜡施工。目前已发展出机械、热力、化学、微生物、超声等清防蜡技术，其中化学剂清防蜡技术应用较为广泛，已发展出水基清蜡剂、油基清蜡剂和乳液清蜡剂、聚合物、表面活性剂防蜡剂等多个系列。
化学清防蜡剂研发过程，不论是清蜡作用机理，还是清蜡剂的开发，需要掌握结蜡和清蜡的过程机理，对清蜡剂的效果进行评价。清蜡剂效果评价和作用机理研究手段较为单一，目前主要采用静态减重法进行测量，即采用预先制作的蜡球或蜡块浸泡在清防蜡剂中，测定规定时间内蜡球重量的变化。2013年中石化胜利石油管理局企业标准《采油用清、防蜡剂通用技术条件》中提及静态清蜡剂性能评价装置和评价方法，测量样品蜡块的溶解时间计算溶蜡速率。2009年石油天然气行业标准SY/T6300-2009《采油用清、防蜡剂技术条件》中提到微动态溶蜡法，采用低速搅拌模拟原油流动过程，测量蜡溶解速率和清蜡率，进行清蜡效果评价。李敬波专利《清蜡剂清蜡速率测定装置》设计了多测量单元的清蜡剂静态评价装置，也是采用挂蜡块的静态方法。
静态和微动态评价装置和方法，均不能有效的模拟清蜡剂在应用过程中的动态过程，使得室内研究评价和现场的应用情况有着静与动的差别。本发明针对清蜡剂室内研发和现场际应用的需求，有针对性地构建清蜡剂室内评价和现场应用条件之间的差别，发明了化学清蜡剂动态模拟评价装置及评价方法。
发明内容
本发明的目的就是针对现有技术存在的上述缺陷，提供一种化学清蜡剂动态模拟评价装置及评价方法，模拟化学清蜡剂在管道内作用的动态过程，保证清蜡剂的开发和现场的一致性，提高化学剂开发的效率。
本发明提到的一种化学清蜡剂动态模拟评价装置，包括模拟管道出口温度表（1）、模拟管道出口压力表（2）、排液管（3）、排液口旋塞阀（4）、实验模拟管道（5）、回收槽（6）、管道固定支架（7）、水浴温度计（8）、恒温水浴槽（9）、电加热器（10）、模拟管道入口温度表（11）、模拟管道入口压力表（12）、水浴温度控制器（13）、止回阀（14）、活塞泵（15）、电机（16）、样品罐（17），恒温水浴槽（9）的内腔通过管道固定支架（7）固定实验模拟管道（5），所述实验模拟管道（5）的下端通过模拟管道入口温度表（11）和模拟管道入口压力表（12）连接到活塞泵（15），活塞泵（15）通过电机（16）驱动，所述活塞泵（15）通过止回阀（14）连接样品罐（17）；所述实验模拟管道（5）的上端通过模拟管道出口温度表（1）和模拟管道出口压力表（2）连接排液管（3），排液管（3）的末端设有排液口旋塞阀（4），排液口旋塞阀（4）的下方设有回收槽（6）。
上述恒温水浴槽（9）内腔设有电加热器（10），且电加热器（10）的外侧设有水浴温度控制器（13）。
上述实验模拟管道（5）选取管径DN20的实验模拟管道，100cm长，用石油醚反复清洗，晾干后再用蒸馏水和乙醇清洗各一次，放入100℃烘箱中烘干24h，冷却至室温后称量3次，取平均值，再置于35℃恒温干燥箱中；将100份石蜡、10份胶质、5份沥青质置于钢槽中，80℃加热融化，搅拌混合均匀；取干燥称量后的实验模拟管道并用报纸包裹外表面，插入不同直径的钢筋，采用支架固定于管道轴心，再将管道移至钢槽中，使其浸没，待蜡凝固后，取出，分别抽取钢筋，去掉管道外表面结蜡，称量3次，取平均值，称为结蜡的实验模拟管道。
本发明提到的一种化学清蜡剂动态模拟评价装置的评价方法，包括以下步骤：
第一步，按照要求选取规定管径的实验模拟管道一段，分别用石油醚、蒸馏水和乙醇清洗各一次，放入100℃烘箱中烘干24h，冷却至室温后称量3次，取平均值，恒温35℃待用；
第二步，将蜡加热融化，形成液体，搅拌均匀；取第一步的干燥称量后的实验模拟管道并用报纸包裹外表面，插入不同直径的钢筋，采用支架固定于管道轴心，再将管道移至融化石蜡的槽中，使其浸没，待石蜡凝固后，取出；再抽取钢筋，去掉管道外表面结蜡，称量3次，取平均值，记录，称为结蜡的实验模拟管道，待用；
第三步，将第二步处理好的结蜡的实验模拟管道（5）安装在空恒温水浴槽（9）中，采用固定支架（7）进行固定，连接好结蜡的实验模拟管道（5）进出口的压力和温度传感器；将水浴槽充满水，开启加热和控温装置，维持温度恒定；
第四步，按照实验安排，配制不同浓度的清蜡剂溶液，并移至样品罐中，待用；
第五步，根据所选管径和实验模拟要求，计算活塞泵往复运动频率，调节电机频率和功率，控制活塞泵输出压力和频次；
第六步，开启电机和活塞泵，开启止回阀（14）、排液口旋塞阀（4），使实验模拟管道充满清防蜡剂溶液，排液口出现清蜡剂溶液后，开始记录进出口温度和压力，以及流量数据，每几分钟记录一次；
第七步，待设定的实验时间结束后，关闭电机和活塞泵，停止水浴槽加热，并排干水浴槽；取出结蜡的实验模拟管道（5），排干内部液体，再将其置于35℃烘箱中干燥24h，称量3次，取平均值，并记录；
第八步，计算
蜡沉积量：
：蜡沉积量，g；
：蜡沉积量与实验模拟管道的总质量，g；
：实验模拟管道质量，g
溶蜡速率：
————溶蜡速率，；
————蜡沉积量，g；
————实验时间，min
其他参数，包括进出口压力、温度、液体流量，均为模拟实际情况设定，通过这些参数的测量，可以预测清蜡剂在实际应用过程中的效果，可以指导现场应用；
第九步，实验完成，清理实验模拟管道、排液管道、样品罐、回收槽，以备下次使用。
本发明的有益效果是：本发明通过设置实验模拟管道，可以实现压力、温度、流量、流速等调节控制，模拟石油和清蜡剂在管道中的动态过程；调变管径、结蜡组成等过参数，模拟现场应用过程中的实际工艺参数，实现对清蜡剂的动态模拟评价，较为直观地反映清蜡剂的现场应用效果，缩短清蜡剂的研制时间。
附图说明
附图1是本发明的结构示意图。
具体实施方式
结合附图，对本发明作进一步的描述：
实施例1：本发明提到化学清蜡剂动态模拟评价装置，如图1所示，包括模拟管道出口温度表（1）、模拟管道出口压力表（2）、排液管（3）、排液口旋塞阀（4）、实验模拟管道（5）、回收槽（6）、管道固定支架（7）、水浴温度计（8）、恒温水浴槽（9）、电加热器（10）、模拟管道入口温度表（11）、模拟管道入口压力表（12）、水浴温度控制器（13）、止回阀（14）、活塞泵（15）、电机（16）、样品罐（17），恒温水浴槽（9）的内腔通过管道固定支架（7）固定实验模拟管道（5），所述实验模拟管道（5）的下端通过模拟管道入口温度表（11）和模拟管道入口压力表（12）连接到活塞泵（15），活塞泵（15）通过电机（16）驱动，所述活塞泵（15）通过止回阀（14）连接样品罐（17）；所述实验模拟管道（5）的上端通过模拟管道出口温度表（1）和模拟管道出口压力表（2）连接排液管（3），排液管（3）的末端设有排液口旋塞阀（4），排液口旋塞阀（4）的下方设有回收槽（6）。
上述恒温水浴槽（9）内腔设有电加热器（10），且电加热器（10）的外侧设有水浴温度控制器（13）。
上述实验模拟管道（5）为钢制管道，管径根据需要进行选择；上述实验管道的沉积的蜡由石蜡、胶质、沥青质按照一定比例混合而成，或直接采用现场收集的管道沉积物，根据需要进行调变。
上述的活塞泵运动频率和压力调节是根据所选模拟管道管径、现场压力和流速参数，进行计算得到的。
根据现场应用的要求，选取规定管径DN20的实验模拟管道5，100cm长，用石油醚反复清洗，晾干后再用蒸馏水和乙醇清洗各一次，放入100℃烘箱中烘干24h，冷却至室温后称量3次，取平均值，再置于35℃恒温干燥箱中；将100份石蜡、10份胶质、5份沥青质置于钢槽中，80℃加热融化，搅拌混合均匀。取干燥称量后的实验模拟管道并用报纸包裹外表面，插入不同直径的钢筋，采用支架固定于管道轴心，再将管道移至钢槽中，使其浸没，待蜡凝固后，取出。分别抽取钢筋，去掉管道外表面结蜡，称量3次，取平均值，称为结蜡的实验模拟管道，待用；将结蜡的实验模拟管道5安装在空恒温水浴槽9中，采用固定支架7进行固定，连接好实验模拟管道进出口的压力2、12和温度传感器1、11；水浴槽充满水，开启电加热器10和控温装置13，维持温度35℃恒定，水浴箱温度计8辅助测量水浴温度。
本发明提到的一种化学清蜡剂动态模拟评价装置的评价方法，包括以下步骤：
第一步，按照要求选取规定管径的实验模拟管道一段，分别用石油醚、蒸馏水和乙醇清洗各一次，放入100℃烘箱中烘干24h，冷却至室温后称量3次，取平均值，恒温35℃待用；
第二步，将蜡加热融化，形成液体，搅拌均匀；取第一步的干燥称量后的实验模拟管道并用报纸包裹外表面，插入不同直径的钢筋，采用支架固定于管道轴心，再将管道移至融化石蜡的槽中，使其浸没，待石蜡凝固后，取出；再抽取钢筋，去掉管道外表面结蜡，称量3次，取平均值，记录，称为结蜡的实验模拟管道，待用；
第三步，将第二步处理好的结蜡的实验模拟管道（5）安装在空恒温水浴槽（9）中，采用固定支架（7）进行固定，连接好结蜡的实验模拟管道（5）进出口的压力和温度传感器；将水浴槽充满水，开启加热和控温装置，维持温度恒定；
第四步，按照实验安排，配制不同浓度的清蜡剂溶液，并移至样品罐中，待用；
第五步，根据所选管径和实验模拟要求，计算活塞泵往复运动频率，调节电机频率和功率，控制活塞泵输出压力和频次；
第六步，开启电机和活塞泵，开启止回阀（14）、排液口旋塞阀（4），使实验模拟管道充满清防蜡剂溶液，排液口出现清蜡剂溶液后，开始记录进出口温度和压力，以及流量数据，每3分钟记录一次；
第七步，待设定的实验时间结束后，关闭电机和活塞泵，停止水浴槽加热，并排干水浴槽；取出结蜡的实验模拟管道（5），排干内部液体，再将其置于35℃烘箱中干燥24h，称量3次，取平均值，并记录；
第八步，计算
蜡沉积量：
：蜡沉积量，g ；
：蜡沉积量与实验模拟管道的总质量，g ；
：实验模拟管道质量，g
溶蜡速率：
————溶蜡速率，；
————蜡沉积量，g；
————实验时间，min
其他参数：包括进出口压力、温度、液体流量，均为模拟实际情况设定，通过这些参数的测量，可以预测清蜡剂在实际应用过程中的效果，可以指导现场应用；
第九步，实验完成，清理实验模拟管道、排液管道、样品罐、回收槽，以备下次使用。
本例由于模拟了清蜡剂在管道内动态作用的过程，通过压力、温度、流量、流速的控制，较为真实的反映了流体在管道中的流动、清蜡剂在管道内对沉积蜡的作用，实现对清蜡剂的动态模拟评价，较为直观地反映清蜡剂的现场应用效果，缩短清蜡剂的研制时间。
以上所述，仅是本发明的部分较佳实施例，任何熟悉本领域的技术人员均可能利用上述阐述的技术方案加以修改或将其修改为等同的技术方案。因此，依据本发明的技术方案所进行的任何简单修改或等同置换，尽属于本发明要求保护的范围。
Claims (4)
1.一种化学清蜡剂动态模拟评价装置，其特征是：包括模拟管道出口温度表（1）、模拟管道出口压力表（2）、排液管（3）、排液口旋塞阀（4）、实验模拟管道（5）、回收槽（6）、管道固定支架（7）、水浴温度计（8）、恒温水浴槽（9）、电加热器（10）、模拟管道入口温度表（11）、模拟管道入口压力表（12）、水浴温度控制器（13）、止回阀（14）、活塞泵（15）、电机（16）、样品罐（17），恒温水浴槽（9）的内腔通过管道固定支架（7）固定实验模拟管道（5），所述实验模拟管道（5）的下端通过模拟管道入口温度表（11）和模拟管道入口压力表（12）连接到活塞泵（15），活塞泵（15）通过电机（16）驱动，所述活塞泵（15）通过止回阀（14）连接样品罐（17）；所述实验模拟管道（5）的上端通过模拟管道出口温度表（1）和模拟管道出口压力表（2）连接排液管（3），排液管（3）的末端设有排液口旋塞阀（4），排液口旋塞阀（4）的下方设有回收槽（6）。
2.根据权利要求1所述的化学清蜡剂动态模拟评价装置，其特征是：所述恒温水浴槽（9）内腔设有电加热器（10），且电加热器（10）的外侧设有水浴温度控制器（13）。
3.根据权利要求1所述的化学清蜡剂动态模拟评价装置，其特征是：所述实验模拟管道（5）选取管径DN20的实验模拟管道，100cm长，用石油醚反复清洗，晾干后再用蒸馏水和乙醇清洗各一次，放入100℃烘箱中烘干24h，冷却至室温后称量3次，取平均值，再置于35℃恒温干燥箱中；将100份石蜡、10份胶质、5份沥青质置于钢槽中，80℃加热融化，搅拌混合均匀；取干燥称量后的实验模拟管道并用报纸包裹外表面，插入不同直径的钢筋，采用支架固定于管道轴心，再将管道移至钢槽中，使其浸没，待蜡凝固后，取出，分别抽取钢筋，去掉管道外表面结蜡，称量3次，取平均值，称为结蜡的实验模拟管道。
4.一种如权利要求1-3中任一项所述的化学清蜡剂动态模拟评价装置的评价方法，其特征是包括以下步骤：
第一步，按照要求选取规定管径的实验模拟管道一段，分别用石油醚、蒸馏水和乙醇清洗各一次，放入100℃烘箱中烘干24h，冷却至室温后称量3次，取平均值，恒温35℃待用；
第二步，将蜡加热融化，形成液体，搅拌均匀；取第一步的干燥称量后的实验模拟管道并用报纸包裹外表面，插入不同直径的钢筋，采用支架固定于管道轴心，再将管道移至融化石蜡的槽中，使其浸没，待石蜡凝固后，取出；再抽取钢筋，去掉管道外表面结蜡，称量3次，取平均值，记录，称为结蜡的实验模拟管道，待用；
第三步，将第二步处理好的结蜡的实验模拟管道（5）安装在空恒温水浴槽（9）中，采用固定支架（7）进行固定，连接好结蜡的实验模拟管道（5）进出口的压力和温度传感器；将水浴槽充满水，开启加热和控温装置，维持温度恒定；
第四步，按照实验安排，配制不同浓度的清蜡剂溶液，并移至样品罐中，待用；
第五步，根据所选管径和实验模拟要求，计算活塞泵往复运动频率，调节电机频率和功率，控制活塞泵输出压力和频次；
第六步，开启电机和活塞泵，开启止回阀（14）、排液口旋塞阀（4），使实验模拟管道充满清防蜡剂溶液，排液口出现清蜡剂溶液后，开始记录进出口温度和压力，以及流量数据，每几分钟记录一次；
第七步，待设定的实验时间结束后，关闭电机和活塞泵，停止水浴槽加热，并排干水浴槽；取出结蜡的实验模拟管道（5），排干内部液体，再将其置于35℃烘箱中干燥24h，称量3次，取平均值，并记录；
第八步，计算
蜡沉积量：
：蜡沉积量，g ；
：蜡沉积量与实验模拟管道的总质量，g ；
：实验模拟管道质量，g
溶蜡速率：
————溶蜡速率，；
————蜡沉积量，g；
————实验时间，min
其他参数，包括进出口压力、温度、液体流量，均为模拟实际情况设定，通过这些参数的测量，可以预测清蜡剂在实际应用过程中的效果，可以指导现场应用；
第九步，实验完成，清理实验实验模拟管道、排液管道、样品罐、回收槽，以备下次使用。
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