CN106442202A - 一种原油结蜡量测试装置及采用该装置的防蜡率测试方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及原油防蜡测试技术领域，特别涉及一种原油结蜡量测试装置及采用该装置的防蜡率测试方法，本发明的原油结蜡量测试装置，包括水浴箱,水浴箱内设有振荡器和若干排卡槽组件,卡槽组件用于卡装测试管,水浴箱与控温单元通过循环管路连接用于控制水浴箱内的水温，水浴箱内设有测温元件，测温元件与计算机控制单元连接，计算机控制单元用于控制水浴箱的温度和振动频率。本发明的原油结蜡量测试装置，将测试管置于水浴箱内，控温单元可以控制水浴箱内的温度变化，以模拟现场油管的温度变化；振荡器可以模拟原油在油管中的流动过程。因此，本发明的装置，可以使测试管模拟原油管道的流动过程和温度场的变化，从而提高测量的准确性和真实性。
Description
技术领域
本发明涉及原油防蜡测试技术领域，特别涉及一种原油结蜡量测试装置及采用该装置的防蜡率测试方法。
背景技术
我国开采出来的原油，很多都有“三高”的特点，即高含蜡、高凝点、高黏度。部分原油含蜡质量分数在15%-30%，含蜡量越高，析蜡温度越高。在开采和集输过程中，析蜡温度高会导致管道容易结蜡，蜡在油管中和输油管道内的结晶析出，会导致输油管道的有效流通内径逐渐变小，输送能力下降，严重情况下还将直接影响油井的正常生产活动。因此，油田防蜡已成为我国各大油田面临的共同问题。
目前油田的防蜡措施主要有化学清防蜡、机械清防蜡、热力清防蜡等。化学清防蜡技术以其高效的防蜡效果、较低的经济成本和简单的现场操作而成为我国油田清防蜡的首要手段。由于各个油田不同区块之间油品性质的差异，化学清防蜡剂的选择往往成为防蜡效率高低与否的关键。
化学清防蜡剂的选择通常是通过测量防蜡率的大小来决定的，其测量关键是模拟原油在管道中的流动状态和降温过程。防蜡剂作用效果的室内评价方法主要有“冷指法”、“毛细管阻塞法”和“环道法”三种。环道法的优点是不仅能测出防蜡剂的防蜡率，还能同时测出防蜡剂的降粘率，其缺点是检验设备的投资大和所需油样量大。冷指法的优点是设备投资小和所需油样量少，缺点是一次测定中仅能测定某一温度下的防蜡效果，要评价防蜡剂在整个油管或集输管道中的综合防蜡效果需要进行多次测试。在实际应用过程中，形成了一些改进的方法，如大庆油田的石蜡沉积杯法。但是,综合上述方法对防蜡率的测定，主要存在如下不足：
1、效率低：一次只能测量某一温差下的防蜡率。
2、工作量大：要评价防蜡剂在从井底到井口不同位置上的防蜡效果，必须重复进行多次试验。
3、实验结果准确性差：在采用石蜡沉积杯法时，部分石蜡不可避免的会沉积在搅拌转子上，使测得的结蜡量偏小。
发明内容
本发明针对现有技术中防蜡率测量中存在的不足，提供一种原油结蜡量测试装置，通过模拟原油在管道中流动过程及温度场变化，测试管壁结蜡量，以提高测量的准确性和真实性。
本发明的目的是这样实现的，一种原油结蜡量测试装置，包括水浴箱,所述水浴箱内设有振荡器和若干排卡槽组件,所述卡槽组件用于卡装测试管,所述水浴箱与控温单元通过循环管路连接用于控制水浴箱内的水温，所述水浴箱内设有测温元件，所述测温元件与计算机控制单元连接，所述计算机控制单元用于控制水浴箱的温度和振动频率。
本发明的原油结蜡量测试装置，将测试管置于水浴箱内，控温单元可以控制水浴箱内的温度变化，以实现测量时模拟现场油管的温度变化；振荡器的振动可以模拟原油在油管中的流动过程。因此，本发明的装置，可以使测试管模拟原油管道的流动过程和温度场的变化，从而提高测量的准确性和真实性。
为便于测试管的安装，每排所述卡槽组件包括与水浴箱箱壁固定的固定槽和与固定槽相对侧的箱壁通过弹簧固定的活动槽，所述固定槽和活动槽的相对面设有用于卡装测试管的安装孔。
为便于同时进行多组数据测量，每排卡槽组件的固定槽和活动槽相对面的安装孔对应设有若干组，每组分别用于弹性卡装一只测试管。
为便于实现水浴箱内的温度控制和振动参数的控制，所述计算机控制单元包括温度控制模块和振动频率控制模块；控温单元包括循环水箱，加热部件、冷却部件和循环泵，温度控制模块控制加热部件或冷却部件以调节循环水箱内的水温，并通过循环管路与水浴箱循环以控制水浴箱的水温；所述振动频率控制模块用于控制振荡器的振动频率和振幅。
本发明的另一个目的是提供一种采用上述测试装置进行防蜡率测试的方法，包括如下步骤：
1）清洗烘干若干空测试管，并分别称量各测试管的质量分别记为M管1、M管2、 …M管n；
2）配制符合测试要求的模拟采出液，分别装入测试管中，再将测试管分为两组,一组为空白组,另一组为测试组，并向测试管中加入防蜡剂实际使用浓度的剂量，混合均匀，然后将测试管端口密封，卡装至水浴箱中的卡槽组件上；
3）通过计算机控制单元设置水浴箱的初始温度、终止温度，降温速率及振动频率和振幅；
4）开启温控单元和循环管路，将水浴箱的温度升至初始温度，并保温30—40min,然后开启振荡器以设定的振幅和频率开始振动，同时，通过控温单元以设定的降温速率开始降温至终止温度，并将测试管在终止温度保温5—10min，关闭振荡器和温控单元；
5）将测试管从水浴箱移至与终止温度相同的保温箱内，然后将各测试管内的液体缓慢倒出，并倒空10—15min,然后分别称量各倒空后测试管的质量，并分别记录为M蜡管1、M蜡管2、…M蜡管n；
6）分别计算各测试管结蜡试验前后的重量差，记为各测试管的结蜡量Mw1、Mw2、…Mwn:
Mwn = M蜡管n- M管n 公式（1）；
防蜡率：
EW= (（Mw空白- Mwn）/ Mw空白）×100% 公式（2），
其中，Mw空白为空白组未加防蜡剂的测试管的结蜡量。
为便于振荡时真实模拟测试管内的流动过程，所述步骤2）中测试管的装液量为测试管总体积的50%-70%。
作为本发明的优选方案，所述步骤3）中，初始温度为模拟采出液析蜡点以上5℃-7℃，终止温度为纯油样的国标凝点以上1℃-3℃，降温速率为1℃/min；所述振动频率和振幅满足v=2πfd，其中V为模拟的现场原油的流动速度，f为振荡频率，d为振幅。
附图说明
图1为本发明的原油结蜡量测试装置的示意图。
图2为卡槽组件的安装示意图。
具体实施方式
实施例1
如图1和图2所示为本发明的原油结蜡量测试装置，包括水浴箱1,水浴箱1内设有振荡器2和若干排卡槽组件3,卡槽组件3用于水平或垂直卡装测试管4,测试管4内预先封装有一定量的模拟采出液,水浴箱1与控温单元5通过循环管路连接用于控制水浴箱1内的水温，水浴箱1内设有测温元件，测温元件与计算机控制单元6连接，计算机控制单元6用于控制水浴箱1的温度和振动频率。其中，振荡器2分为两个部分，下部为不可动的部分，不可动的部分固定在水浴箱底部，并在水浴箱底部通过电缆连接到计算机，可以由计算机控制其振动频率；振荡器上部为可动部分，可以水平振荡或者垂直振荡。
实施例中，每排卡槽组件3包括与水浴箱1箱壁固定的固定槽301和与固定槽301相对侧的箱壁通过弹簧303固定的活动槽302，固定槽301和活动槽302的相对面设有用于卡装测试管4的安装孔。
每排卡槽组件3的固定槽301和活动槽302相对面的安装孔对应设有若干组，每组分别用于弹性卡装一只测试管4。为便于模似不同的油管使用条件下的管内液体动态，卡槽组件3可以水平卡装测试管，也可以垂直卡装测试管，可以分别模拟原油在输油管线中的流动动态，或模拟采油管内的流动状态。
计算机控制单元6包括温度控制模块和振动频率控制模块；控温单元包括循环水箱，加热部件、冷却部件和循环泵，温度控制模块控制加热部件或冷却部件以调节循环水箱内的水温，并通过循环管路与水浴箱循环以控制水浴箱的水温；所述振动频率控制模块用于控制振荡器的振动频率和振幅。
本实施例的原油结蜡量测试装置，将测试管置于水浴箱内，控温单元可以控制水浴箱内的温度变化，以实现测量时模拟现场油管的温度变化；振荡器的振动可以模拟原油在油管中的流动过程。因此，本发明的装置，可以使测试管模拟原油管道的流动过程和温度场的变化，从而提高测量的准确性和真实性。
实施例2
本实施例采用以上述原油结蜡量测试装置,进行防蜡剂防蜡效果的测试评价。具体过程如下：
1）清洗烘干若干15支空测试管，并分别称量各测试管的质量分别记为M管1、M管2、 …M管15；
2）分别配制江苏某油田堡1-7、范19、高6-46井的模拟采出液，其含水率分别为39.2%、90%、54%；将步骤1）中的15支测试管分成3组，每组5支，每组分别装入上述模拟采出液，装液量为测试管容积的70%，其中每组有一支为空白组不添加防蜡剂，另外四支按实际使用量200 mg/kg的比例添加防蜡剂，并混合均匀，然后将各测试管端口密封，卡装至水浴箱中的卡槽组件上；
3）通过计算机控制单元设置水浴箱的初始温度、终止温度，降温速率及振动频率和振幅；水浴箱的初始温度为模拟采出液析蜡点以上5℃-7℃，既50℃，终止温度为33℃，降温速率为1℃/min；根据振动频率和振幅满足v=2πfd，设置振荡器的振幅和频率，其中V为模拟的现场原油的流动速度，振幅设定为3cm ，具体确定振动频率时，堡1-7日产液9.4t/d，范19日产液13.4t/d，高6-46日产液12.2t/d,换算成原油在油管中的流动速度分别为：堡1-7，0.89cm/s，范19，1.28cm/s，高6-46,1.16cm/s。根据公式v=2πfd，计算振荡频率范围：0.05-0.07Hz。以上是单井生产的计算结果，如果是几口井的产液并入一个输油管线，经过输油管线到达计量站的话，其输油管线中的液量将会达到50m3-100m3/d,可以用同样的计算方法，计算其振荡频率。
4）开启温控单元和循环管路，将水浴箱的温度升至初始温度50℃，并保温35min,然后开启振荡器以设定的振幅和频率开始振动，同时，通过控温单元以设定的降温速率1℃/min开始降温至终止温度33℃，并将测试管在终止温度保温5—10min，关闭振荡器和温控单元；
5）将各测试管从水浴箱移至与终止温度相同的保温箱内，然后将各测试管内的液体缓慢倒出，并倒空10—15min, 然后分别称量各倒空后测试管的质量，并分别记录为M蜡管1、M蜡管2、…M蜡管15；
6）分别计算各测试管结蜡试验前后的重量差，记为各测试管的结蜡量Mw1、Mw2、…Mw15:
Mwn= M蜡管n- M管n 公式（1）；
防蜡率：
EW= (（Mw空白- Mwn）/ Mw空白）×100% 公式（2），
其中，Mw空白为各组测试管中，空白管未加防蜡剂的测试管的结蜡量。通过对各测试数据的计算得到如表1所述的测试结果。
。
Claims (7)
1.一种原油结蜡量测试装置， 其特征在于，包括水浴箱,所述水浴箱内设有振荡器和若干排卡槽组件,所述卡槽组件用于卡装测试管,所述水浴箱与控温单元通过循环管路连接用于控制水浴箱内的水温，所述水浴箱内设有测温元件，所述测温元件与计算机控制单元连接，所述计算机控制单元用于控制水浴箱的温度和振动频率。
2.根据权利要求1所述的原油结蜡量测试装置，其特征在于，每排所述卡槽组件包括与水浴箱箱壁固定的固定槽和与固定槽相对侧的箱壁通过弹簧固定的活动槽，所述固定槽和活动槽的相对面设有用于卡装测试管的安装孔。
3.根据权利要求1所述的原油结蜡量测试装置，其特征在于，每排卡槽组件的固定槽和活动槽相对面的安装孔对应设有若干组，每组分别用于弹性卡装一只测试管。
4.根据权利要求1所述的原油结蜡量测试装置，其特征在于，所述计算机控制单元包括温度控制模块和振动频率控制模块；控温单元包括循环水箱，加热部件、冷却部件和循环泵，温度控制模块控制加热部件或冷却部件以调节循环水箱内的水温，并通过循环管路与水浴箱循环以控制水浴箱的水温；所述振动频率控制模块用于控制振荡器的振动频率和振幅。
5.一种采用权利要求1—4任一项所述的测试装置进行防蜡率测试的方法，包括如下步骤：
1）清洗烘干若干空测试管，并分别称量各测试管的质量分别记为M管1、M管2、 …M管n；
2）配制符合测试要求的模拟采出液，分别装入测试管中，再将测试管分为两组,一组为空白组,另一组为测试组，并向测试管中加入防蜡剂实际使用浓度的剂量，混合均匀，然后将测试管端口密封，卡装至水浴箱中的卡槽组件上；
3）通过计算机控制单元设置水浴箱的初始温度、终止温度，降温速率及振动频率和振幅；
4）开启温控单元和循环管路，将水浴箱的温度升至初始温度，并保温30—40min,然后开启振荡器以设定的振幅和频率开始振动，同时，通过控温单元以设定的降温速率开始降温至终止温度，并将测试管在终止温度保温5—10min，关闭振荡器和温控单元；
5）将测试管从水浴箱移至与终止温度相同的保温箱内，然后将各测试管内的液体缓慢倒出，并倒空10—15min,然后分别称量各倒空后测试管的质量，并分别记录为M蜡管1、M蜡管2、…M蜡管n；
6）分别计算各测试管结蜡试验前后的重量差，记为各测试管的结蜡量Mw1、Mw2、…Mwn:
Mwn = M蜡管n- M管n 公式（1）；
防蜡率：
EW= (（Mw空白- Mwn）/ Mw空白）×100% 公式（2），
其中，Mw空白为空白组未加防蜡剂的测试管的结蜡量。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述步骤2）中测试管的装液量为测试管总体积的50%-70%。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述步骤3）中，初始温度为模拟采出液析蜡点以上5℃-7℃，终止温度为纯油样的国标凝点以上1℃-3℃，降温速率为1℃/min；所述振动频率和振幅满足v=2πfd，其中V为模拟的现场原油的流动速度，f为振荡频率，d为振幅。
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