CN109991126A - 超稠油掺液化石油气流动性评价方法及其配套装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种超稠油掺液化石油气(LPG)流动性评价方法及配套的LPG注入与回收装置。本发明提供的评价方法主要是通过测试不同温度、不同液化石油气掺量条件下混合液的流量、压差等参数，模拟其管流特性，分析液化石油气对超稠油的降黏减阻效果，进而确定合理的掺量、操作温度及压力等参数，可为实际输油管道工艺设计提供理论依据。本发明提供的配套装置可通过开启和关闭不同的阀门及设备，在完全密闭的条件下完成液化石油气与超稠油掺混与液化石油气回收，方便与环道和温控装置配合使用，完成混合液流动性评价实验，装置具有实用性强、安全性好、操作灵活、安装于搬迁方便、不造成环境污染等优点。

Description

超稠油掺液化石油气流动性评价方法及其配套装置

技术领域

本发明涉及一种超稠油掺液化石油气流动性评价方法及其配套装置，属于超稠油开采、集输领域。

背景技术

目前，全球剩余石油资源中稠油和沥青砂占70％以上，我国新疆、辽河和胜利等油田均发现蕴藏有丰富的稠油资源。随着常规原油的不断开采，原油重质化趋势日益显著。稠油具有高黏、易凝的特点，其在管壁上的严重黏附给稠油生产和输送带来了极大的困难。稠油掺稀降黏工艺(即向稠油中掺入轻质、低黏油品等稀释剂以降低稠油黏度)可大幅改善稠油的流动性，且合理选择的稀释剂对油品性质及后续处理工艺影响较小，是解决超稠油开采、输送难题的有效途径之一。目前常用的稀释剂有轻质原油、石脑油和柴油等，随着稠油开采力度的加大和常规原油的日益衰竭，稀释剂来源成为了制约稠油掺稀开采和输送技术得以广泛应用的瓶颈问题。为扩大稀释剂来源，20世纪80年代，国外就提出利用液化石油气(LPG)替代部分常规稀释剂的思想。与常规稀释剂相比，LPG稀释降黏效果显著，来源丰富，价格便宜，应用前景广阔。然而，超稠油掺LPG开采、输送还存在诸多挑战性问题，比如，LPG在常温常压下为气态，其与超稠油的掺混、输送必须在密闭条件下进行；输送过程中需要严格控制操作温度、压力等参数，以防止LPG汽化后危害管道安全运行。

输送介质的黏度、可操作温度和压力等参数是输油管道设计过程中必要的基础数据。目前，国内外未见报道用于研究超稠油掺LPG开采、输送的实验评价方法及配套装置，更没有实际生产应用。建立超稠油掺LPG流动性评价方法，设计与之配套的实验装置，测试LPG对超稠油的降黏减阻效果，确定合理的LPG掺量及操作温度、压力等参数，可为实际输油管道工艺设计提供理论依据，这对扩大稀释剂来源、保证稠油正常开采和输送具有重要意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种超稠油掺液化石油气(LPG)流动性评价方法及其配套实验装置。

该技术是指采用流体管流特性测试的方法评价超稠油掺LPG后的流动性及配套实验装置，主要工艺过程包括LPG和超稠油密闭掺混、混合液管流特性评价和LPG回收及处理等，具体工艺步骤包括：

(1)用氮气置换装置中的空气，防止形成爆炸性混合物，避免引发安全事故；

(2)采用本发明的LPG注入与回收装置实现LPG与超稠油的密闭混合；

(3)测试LPG与超稠油混合液在不同温度下的流量、压差等参数，模拟其管流特性，评价LPG对超稠油的降黏减阻效果，确定合适的LPG掺量和输送温度；

(4)采用本发明的LPG注入与回收装置回收LPG；

本发明提供的超稠油掺LPG流动性评价方法的难点在于LPG与超稠油的充分混合及LPG回收，实施该混合及回收工艺的配套装置是：

所述实验装置包括LPG储罐，该LPG储罐为一耐压钢瓶，其顶部设有一个进出口，进出口上安装有减压阀和截止阀门；

所述实验装置包括油罐，该油罐为一带环形夹层的钢质圆柱形罐，罐顶盖通过螺栓与罐体相连接，其余部分均采用焊接；油罐的环形空间内主要流通控温介质，其上部、下部各开设一个小孔，与钢管、截止阀和法兰组成控温介质的进、出口；油罐顶端开设一个LPG注入与回收接口，接口处依次连接截止阀、压力表；油罐内层罐壁上部设实验流体入口，底部中心设置实验流体出口；所述油罐还包括电动搅拌装置，该搅拌装置包括驱动电机、搅拌桨和连接件，驱动电机安装在所述油罐顶端，电机、连接件、油罐顶盖和罐体按从上至下的顺序采用螺栓连接，搅拌桨轴与电机相连，桨叶位于油罐内下部，桨叶的搅动促使LPG与稠油充分混合。

所述实验装置包括由增压抽吸泵、4个阀门和若干管线组成的可切换LPG注入与回收管路，管路两端分别与LPG储罐与油罐上的LPG注入与回收接口相连通；

所述实验装置包括电子计量装置，所述电子计量装置位于LPG储罐下，用于计量掺入的LPG；

本发明具有如下特点：

(1)率先建立了超稠油掺LPG输送流动性评价方法，用于研究LPG和稠油混合液在管道中的流动规律，这对于拓宽稀释剂来源、保证稠油正常采输具有重要意义；

(2)提出了LPG注入和回收方法，利用增压泵的抽吸作用注入和回收LPG，整个过程在全封闭的条件下进行，安全性好，操作方便。

实施本评价方法的实验装置具有以下优点：

(1)安全性好：本发明装置采用高质量阀门，焊接接头经过严格检查，采用液体和气体介质多次对整套装置进行气密性测试，气密性好，承压能力强；实验开始前采用氮气置换装置中的空气，严防形成爆炸性混合物，安全系数高。

(2)操作灵活：本发明装置通过合理的管线组合，通过阀门的切换即可实现LPG的注入与回收，操作简单方便。

(3)无污染：实验完成后，加热油罐使混合液体中的LPG挥发溢出，通过阀门的切换，使用增压泵将油罐内的LPG蒸气抽回LPG储罐中，从而在完全密闭的情况实现LPG的回收，对环境零污染。

(4)占地面积小，安装方便，易于搬迁：本发明装置将所有设备安装成撬，搬迁十分方便；实验流体和恒温介质进出口均采用法兰连接，易于与环道、温控装置配合使用。

(5)功能强大，实用性强：本装置不但可以完成LPG与超稠油的密闭掺混，还可用于向原油中注入溶解气，研究溶气原油的流动性；

(6)经久耐用：本发明装置所用元件全部由不锈钢材料制成，各元件合理布置成撬，易于与环道、控温装置配合使用，实验过程中无需大幅拆卸，使用寿命长；

附图说明

图1为本发明的LPG注入与回收系统工艺流程示意图；图2为本发明的LPG注入与回收装置中的油罐结构示意图。

1LPG储罐、2电子计量装置、3增压抽吸泵、4压力表、5电动机、6连接件、7油罐夹层、8油罐罐体、9搅拌桨、10实验流体入口、11实验流体出口、12恒温介质入口、13恒温介质出口、14氮气入口、V1～V11截止阀。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

本发明的配套实验装置包括LPG储罐，储罐进出口设置截断阀V1；本实验装置包括由若干阀门和管线组成的LPG的注入与回收管路，LPG注入管路包括依次连接的油管、截止阀V2、增压抽吸泵3和截止阀V5，回收管路包括依次连接的油管、截止阀V3、增压抽吸泵3和截止阀V4，注入与回收管路共用一台增压泵，通过阀门的切换分别实现LPG的注入与回收；本实验装置还包括油罐及其附件，主要包括电机5、连接件6、油罐8、搅拌桨9和实验流体进出口10～13，其结构示意图如图2所示。从上至下，电机、连接件、油罐顶盖、罐体之间依次两两通过螺栓连接；搅拌桨叶深入到油罐中下部，其转动杆穿过油罐顶盖(设置机械密封)与电机相连。油罐上部和底部中心均开有小孔，上部小孔与截止阀V7和接口10组成实验流体入口，底部小孔与截止阀V8和接口11组成实验流体出口；实验时，接口10与管流特性测试环路出口相连通，接口11与配合使用的环道入口相连通。罐体四周设有环形夹层7，主要用于流通控温介质，夹层上、下两端分别设有恒温介质入口12和恒温介质出口13。

上述实验装置可实现超稠油与LPG的密闭掺混与回收，与环道、温控装置配合使用，完成超稠油掺LPG流动性评价实验，具体的实施步骤为：(1)关闭阀门V1～V11，将接口14与高压氮气瓶连通，开启阀门V2～V5、V6、V8和V11，向装置内注入氮气，空气从接口11处不断被排出；(2)关闭阀门V3、V4、V8和V11，开启阀门V7，通过接口10向油罐中加入指定量的稠油；(3)关闭阀门V7，开启V1，打开增压抽吸泵3，向油罐内注入LPG，通过电子计量装置2监测并计量LPG的注入量，通过压力表4监测增压抽吸泵出口压力；(4)LPG注入完成后，关闭计量装置、增压抽吸泵和阀门V2、V5、V6，同时打开阀门V9与V10，利用配套使用的油浴控温装置使油罐内混合液温度维持在所需实验值；(5)开启电机5带动搅拌桨转动，促使罐内LPG与稠油充分混合均匀；(6)将接口10和接口11分别与配合使用的环道出、入口相连通，开启阀门V8和V7，测试不同温度下混合液的流量、压差等参数，模拟其管流特性，评价LPG对超稠油的降黏减阻效果；(7)测试完成后，升高恒温介质的温度，加热油罐内混合油使其中的LPG蒸发溢出，开启阀门V1、V3、V4、V6和增压泵，将油罐内LPG蒸气抽回至LPG储罐内，待压力恢复至常压后(压力表4监测)，停泵，关闭阀门V1、V3、V4、V6；(8)利用压缩空气将测试环道内的残油吹扫至油罐内，由出口11排出；(9)分析由数据采集系统所采集的流量、压降等参数，完成超稠油掺LPG流动性评价实验。

Claims (7)

1.一种超稠油掺LPG流动性评价方法及其配套装置，其特征在于所述评价方法包括如下步骤：(1)利用高压氮气将LPG注入与回收管路及油罐中的空气全部置换；(2)通过油罐上的实验流体入口10添加超稠油，开启电子计量装置2及LPG注入管路(开启阀门V1、V2、V5、V6和增压泵3)，向油罐中注入指定量的LPG；(3)开启阀门V9和V10，通入循环流动的恒温介质，使罐内混合液达到实验所需温度；(4)开启电机5带动搅拌桨9，促使油罐内LPG与超稠油充分混合；(5)将接口10和接口11分别与配合使用的环道进、出口相连通，开启阀门V7和V8，测试混合液流量、压差等参数，模拟其管流特性，评价LPG对超稠油的降黏减阻效果；(6)测试完成后，升高恒温介质温度，加热油罐内混合油使LPG蒸发溢出，保持LPG回收管路畅通(开启阀门V1、V3、V4、V6和增压泵)，增压泵将油罐内LPG蒸气抽回LPG储罐内；(7)利用压缩空气将测试环道内的油吹扫回油罐，由出口11排出。

2.根据权利要求1所述的评价方法，其特征在于：通过测试超稠油与LPG混合液流量、压降等参数，模拟其管流特性来评价其流动性。

3.根据权利要求1所述的评价方法，其特征在与：通过阀门的切换和增压泵的抽吸作用在密闭条件下注入与回收LPG。

4.一种实施权利要求1所述的评价方法的配套LPG注入与回收装置，其特征在于：所述装置包括LPG储罐、电子计量装置、增压泵、油罐及附件、若干阀门和管线；所述电子计量装置用于计量LPG注入量，该法简单高效；所述增压泵可抽吸LPG蒸气，该增压泵与4个截止阀和若干管线组成可切换的LPG注入与回收管路；所述油罐顶端设有LPG注入口，该注入口上安装有阀门和压力表，实时监测LPG注入与回收管路压力；油罐上部和底部分别设有实验流体进、出口。

5.一种实施权利要求3所述的LPG注入与回收方法的可切换管路，其特征在于：所述注入与回收管路包括增压泵、4个阀门和若干管线，通过同时开启阀门V2和V5(关闭V3和V4)即开启LPG注入管路，同时开启阀门V3和V4(关闭V2和V5)即开启LPG回收管路。

6.根据权利要求4所述的实验装置，其特征在于：所述油罐上安装有搅拌装置，该搅拌装置包括安装在油罐顶端的电动机和置于油罐内的双层搅拌桨，双层搅拌桨叶分别位于油罐中下部，以便超稠油与LPG充分混合。

7.根据权利要求4所述的实验装置，其特征在于：所述油罐四周设有环形夹套，夹套上设有恒温介质进、出口，可通过恒温介质的循环流动控制罐内实验流体温度。