CN110080722A - 一种井筒动态结蜡防蜡教学实验模拟装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及井筒结蜡规律、结蜡影响因素分析、清防蜡剂效果评价，具体是一种教学使用的井筒动态结蜡防蜡实验模拟装置。它主要由外筒、限位筒、结蜡管、流量计、磁力搅拌器、恒温循环油浴锅、阀门、底座、管线组成。外筒与恒温循环油浴锅、结蜡管与恒温循环油浴锅分别形成两条回路，水或者含蜡原油以不同温度分别在两条回路中循环，在结蜡管内外温差的作用下，可观察到蜡在结蜡管内壁或者外壁析出。通过改变结蜡管中流量、改变结蜡管内外温差、选择结蜡管材质、添加清防蜡剂可开展静态结蜡、井筒动态结蜡、结蜡影响因素分析、井筒动态防蜡多个实验，同时缩短了实验时间。本发明结构简单，造价低，操作方便，对教学实验十分适用。
Description
技术领域
本发明涉及井筒结蜡规律、结蜡影响因素分析、清防蜡剂效果评价，具体是一种教学使用的井筒动态结蜡防蜡教学实验模拟装置。
背景技术
井筒结蜡是油井生产过程中的常见问题，含蜡原油在井筒的流动过程中，随着温度、压力的降低，便可能出现结蜡现象。影响井筒结蜡的因素较多，包括原油组分、温度、压力、产量、沉积表面粗糙度和表面性质等。沉积在油管内壁上的蜡导致井筒流道变窄，油井产量降低，重则导致油管堵塞，油井停产。因此掌握井筒结蜡规律以及结蜡影响因素，采取行之有效的清防蜡工艺对保证油井持续高效地生产十分重要。目前，常用的清防蜡工艺包括机械清防蜡、热力清防蜡、化学清防蜡三类，其中化学清防蜡工艺以适应性广、效率高、操作简单等特点被广泛采用。
“防蜡与清蜡”作为《采油工程》的重要章节，是石油工程相关专业必须掌握的课程内容，因此，本发明提出与该课程内容配套的一种井筒动态结蜡防蜡教学实验模拟装置。
发明内容
为了让学生更加直观、深刻地领悟“防蜡与清蜡”内容，掌握井筒结蜡规律、结蜡影响因素以及清防蜡剂效果评价，同时提高实验操作能力，本发明提供了一种井筒动态结蜡防蜡教学实验模拟装置，可用于开展静态结蜡实验教学、井筒动态结蜡实验教学、结蜡影响因素分析实验教学、井筒动态防蜡实验教学。
本发明所采用的技术方案是：两种材质的四根内外径相同、长度相同的结蜡管沿圆周对称且垂直地布置于外筒中，限位筒置于外筒中央，磁力搅拌器置于限位筒正下方，搅拌子置于限位筒中，外筒底端固定于底座上。外筒可通过管线与恒温循环油浴锅形成回路；结蜡管可通过管线、入口闸阀、流量计、中间球阀与恒温循环油浴锅形成回路；外筒、结蜡管可分别通过排液球阀与外界连通。结蜡管配有顶盖，外筒配有底盖，可拆卸，以便它们与管线的连接和清洗；入口闸阀与流量计用于控制与测定结蜡管与恒温循环油浴锅回路中的流量；中间球阀用于控制恒温循环油浴锅与流量计的连通；排液球阀用于排尽外筒与结蜡管中的废液；限位筒为壁面打孔结构，用于限制搅拌子的运动范围。限位筒、管线、阀门、底座、结蜡管顶盖、外筒底盖以及两根结蜡管采用不锈钢材质，其余两根结蜡管与外筒采用石英玻璃材质，便于观察实验现象。
以井筒动态结蜡实验为例，实验时，水以一定流量一定温度在外筒与恒温循环油浴锅回路中循环，通过磁力搅拌器的搅拌使外筒中的水温均匀一致，含蜡原油以一定流量高于水的温度在结蜡管与恒温循环油浴锅回路中循环。在结蜡管内外温差的作用下，含蜡原油中的蜡析出凝结在结蜡管内壁，实验后，通过排液闸阀分别排尽外筒与结蜡管中的废液。
本发明的有益效果是：可开展静态结蜡、井筒动态结蜡、结蜡影响因素分析、井筒动态防蜡多个实验；垂直布置的结蜡管与从下而上的含蜡原油流动方向更加贴近现场工况；采用的石英玻璃材质便于实验现象的观察；配置两种材质的四根结蜡管缩短了实验时间；结构简单，造价低，操作方便，对教学实验十分适用。
附图说明
图1是本发明一种井筒动态结蜡防蜡教学实验模拟装置流程示意图。
图2是外筒、结蜡管、限位筒、搅拌子位置关系示意图。
图3是结蜡管与结蜡管顶盖示意图。
图中：1.恒温循环油浴锅a，2.液体流量计a，3.液体流量计b，4.磁力搅拌器，5.底座，6.入口闸阀a，7.入口闸阀b，8.搅拌子，9.限位筒，10.结蜡管a，11.结蜡管b，12.结蜡管c，13.结蜡管d，14.排液球阀a，15.排液球阀b，16.恒温循环油浴锅b，17.外筒，18.排液球阀c，19.管线，20.外筒底盖，21.结蜡管顶盖a，22.结蜡管顶盖b，23.结蜡管顶盖c，24.结蜡管顶盖d，25.入口闸阀c，26.出口闸阀d，27.中间球阀d。
具体实施方式
下面结合附图和实例对本发明的具体实施方式做进一步描述，并不因此将本发明限制在所述的实例范围之中。
实例一：井筒动态结蜡教学实验
用结蜡管a(10)开展井筒动态结蜡教学实验包括以下步骤：
步骤一：称量结蜡管a(10)的初始重量，记为m。
步骤二：关闭入口闸阀a(6)、入口闸阀b(7)、入口闸阀c(25)、出口闸阀d(26)、中间球阀d(27)、排液球阀a(14)、排液球阀b(15)、排液球阀c(18)；恒温循环油浴锅b(16)内加入足量水，循环加热至温度T1；恒温循环油浴锅a(1)内加入足量含蜡原油，静置加热至温度T2，保证T2大于T1，同时打开磁力搅拌器(4)，使外筒(17)中的水温均匀一致。
步骤三：打开入口闸阀a(6)，开启恒温循环油浴锅a(1)循环功能，开始计时，借助手电筒观察结蜡管a(10)内壁的结蜡情况。
步骤四：计时开始t时间后，关闭恒温循环油浴锅a(1)、入口闸阀a(6)，打开排液球阀c(18)将外筒(17)中的水排尽，打开排液球阀a(14)将结蜡管a(10)中的含蜡原油排尽。步骤五：取出结蜡管a(10)，干燥后进行称量，记为m′。
步骤六：收拾清洗仪器设备。
计算结蜡速率：
实例二：静态结蜡教学实验
用结蜡管b(11)开展静态结蜡教学实验包括以下步骤：
步骤一：称量结蜡管b(11)的初始重量，记为m。
步骤二：关闭入口闸阀a(6)、入口闸阀b(7)、入口闸阀c(25)、出口闸阀d(26)、中间球阀d(27)、排液球阀a(14)、排液球阀b(15)、排液球阀c(18)，将结蜡管a(10)两端管线(19)拆卸并转接到结蜡管b(11)两端。
步骤三：恒温循环油浴锅b(16)内加入足量含蜡原油，循环加热至温度T1，恒温循环油浴锅a(1)内加入足量水，静置加热至温度T2，且保证T1大于T2，同时打开磁力搅拌器(4)，使外筒(17)中的油温均匀一致。
步骤四：打开入口闸阀a(6)，开启恒温循环油浴锅a(1)循环功能，开始计时，借助手电筒随时观察结蜡管b(11)外壁的结蜡情况。
步骤五：计时开始t时间后，关闭恒温循环油浴锅a(1)、恒温循环油浴锅b(16)、磁力搅拌器(4)、入口闸阀a(6)，打开排液球阀c(18)将外筒(17)中的含蜡原油排尽，打开排液球阀a(14)将结蜡管b(11)中的水排尽。
步骤六：取出结蜡管b(11)，干燥后进行称量，记为m′。
步骤七：收拾清洗仪器设备。
计算结蜡速率：
实例三：结蜡影响因素分析教学实验
以流量对结蜡的影响分析教学实验为例，采用结蜡管a(10)、结蜡管c(12)开展实验包括以下步骤：
步骤一：称量结蜡管a(10)、结蜡管c(12)的初始重量，分别记为m1、m2。
步骤二：关闭入口闸阀a(6)、入口闸阀b(7)、入口闸阀c(25)、出口闸阀d(26)、中间球阀d(27)、排液球阀a(14)、排液球阀b(15)、排液球阀c(18)，恒温循环油浴锅a(1)内加入足量含蜡原油，静置加热至温度T，外筒(17)中加入足量常温水。
步骤三：开启恒温循环油浴锅a(1)循环功能，开始计时，打开中间球阀d(27)，打开并调节入口闸阀a(6)、入口闸阀b(7)，使含蜡原油以不同流量流经结蜡管a(10)、结蜡管c(12)，待流量稳定后记录流量分别为q1、q2。
步骤四：计时开始t时间后，关闭恒温循环油浴锅a(1)、入口闸阀a(6)、入口闸阀b(7)、中间球阀d(27)，打开排液球阀c(18)将外筒(17)中的水排尽，打开排液球阀a(14)、排液球阀b(15)将结蜡管a(10)、结蜡管c(12)中的含蜡原油排尽。
步骤五：取出结蜡管a(10)、结蜡管c(12)，干燥后进行称量，分别记为m1′、m2′。
步骤六：收拾清洗仪器设备。
计算结蜡速率：
实例四：井筒动态防蜡教学实验
用结蜡管a(10)、结蜡管c(12)开展井筒动态防蜡教学实验包括以下步骤：
步骤一：称量结蜡管a(10)、结蜡管c(12)的初始重量，分别记为m1、m2。
步骤二：关闭入口闸阀a(6)、入口闸阀b(7)、入口闸阀c(25)、出口闸阀d(26)、中间球阀d(27)、排液球阀a(14)、排液球阀b(15)、排液球阀c(18)，拆下恒温循环油浴锅b(16)，用管线(19)将其出口与液体流量计b(3)入口连接，其入口与结蜡管顶盖c(23)连接，使恒温循环油浴锅b(16)与结蜡管c(12)形成回路。
步骤三：外筒(17)中加入足量的常温水，恒温循环油浴锅a(1)中加入足量的含蜡原油，恒温循环油浴锅b(16)中加入相同的含蜡原油与一定量的清防蜡剂，均静置加热至温度T。步骤四：开启恒温循环油浴锅a(1)、恒温循环油浴锅b(16)循环功能，开始计时，打开中间球阀d(27)，打开并调节入口闸阀a(6)、入口闸阀b(7)，使流体以相同流量流经结蜡管a(10)、结蜡管c(12)，借助手电筒观察结蜡管内壁的结蜡情况。
步骤五：计时开始t时间后，关闭恒温循环油浴锅a(1)、恒温循环油浴锅b(16)、入口闸阀a(6)、入口闸阀b(7)、中间球阀d(27)，打开排液球阀c(18)将外筒(17)中的水排尽，打开排液球阀a(14)、排液球阀b(15)将结蜡管a(10)、结蜡管c(12)中的含蜡原油排尽。
步骤六：取出结蜡管a(10)、结蜡管c(12)，干燥后进行称量，分别记为m1′、m2′。步骤七：收拾清洗仪器设备。
计算结蜡速率：
Claims (5)
1.一种井筒动态结蜡防蜡教学实验模拟装置，主要由恒温循环油浴锅a(1)、液体流量计a(2)、液体流量计b(3)、磁力搅拌器(4)、底座(5)、入口闸阀a(6)、入口闸阀b(7)、搅拌子(8)、限位筒(9)、结蜡管a(10)、结蜡管b(11)、结蜡管c(12)、结蜡管d(13)、排液球阀a(14)、排液球阀b(15)、恒温循环油浴锅b(16)、外筒(17)、排液球阀c(18)、管线(19)、外筒底盖(20)、结蜡管顶盖a(21)、结蜡管顶盖b(22)、结蜡管顶盖c(23)、结蜡管顶盖d(24)、入口闸阀c(25)、出口闸阀d(26)、中间球阀d(27)组成，其特征在于：所述结蜡管a(10)、结蜡管c(12)可经由外筒底盖(20)并通过管线(19)与恒温循环油浴锅a(1)出口连通，结蜡管a(10)、结蜡管c(12)可分别经由结蜡管顶盖a(21)、结蜡管顶盖c(23)并通过管线(19)与恒温循环油浴锅a(1)入口连通；液体流量计a(2)、入口闸阀a(6)设置在恒温循环油浴锅a(1)出口与结蜡管a(10)底端的连通管路上，液体流量计b(3)、入口闸阀b(7)、中间球阀d(27)设置在恒温循环油浴锅a(1)出口与结蜡管c(12)底端的连通管路上；外筒(17)下部经由入口闸阀c(25)通过管线(19)与恒温循环油浴锅b(16)出口连通，外筒(17)上部经由出口闸阀d(26)通过管线(19)与恒温循环油浴锅b(16)入口连通；结蜡管a(10)、结蜡管c(12)、外筒(17)分别通过排液球阀a(14)、排液球阀b(15)、排液球阀c(18)与外界连通。
2.根据权利要求1所述的一种井筒动态结蜡防蜡教学实验模拟装置，其特征在于：外筒(17)底端通过外筒底盖(20)固定于底座(5)上，限位筒(9)置于外筒(17)中且固定于外筒底盖(20)中央，结蜡管a(10)、结蜡管b(11)、结蜡管c(12)、结蜡管d(13)置于外筒(17)中且沿圆周对称固定于外筒底盖(20)上，磁力搅拌器(4)置于限位筒(9)正下方，搅拌子(8)置于限位筒(9)中。
3.根据权利要求1所述的一种井筒动态结蜡防蜡教学实验模拟装置，其特征在于：结蜡管a(10)、结蜡管b(11)、结蜡管c(12)、结蜡管d(13)底端分别与外筒底盖(20)螺纹密封连接；结蜡管a(10)、结蜡管b(11)、结蜡管c(12)、结蜡管d(13)顶端分别与结蜡管顶盖a(21)、结蜡管顶盖b(22)、结蜡管顶盖c(23)、结蜡管顶盖d(24)螺纹密封连接；结蜡管顶盖a(21)、结蜡管顶盖c(23)分别与管线(19)螺纹密封连接；外筒(17)底端与外筒底盖(20)螺纹密封连接；限位筒(9)底端与外筒底盖(20)螺纹密封连接；管线(19)与外筒底盖(20)螺纹密封连接。
4.根据权利要求1所述的一种井筒动态结蜡防蜡教学实验模拟装置，其特征在于：限位筒(9)顶端敞口，壁面打孔；外筒(17)顶端敞口；结蜡管a(10)、结蜡管b(11)、结蜡管c(12)、结蜡管d(13)内外径相同，长度相同。
5.根据权利要求1所述的一种井筒动态结蜡防蜡教学实验模拟装置及方法，其特征在于：底座(5)、入口闸阀a(6)、入口闸阀b(7)、限位筒(9)、结蜡管b(11)、结蜡管d(13)、排液球阀a(14)、排液球阀b(15)、排液球阀c(18)、管线(19)、外筒底盖(20)、结蜡管顶盖a(21)、结蜡管顶盖b(22)、结蜡管顶盖c(23)、结蜡管顶盖d(24)、入口闸阀c(25)、出口闸阀d(26)、中间球阀d(27)材质为不锈钢；结蜡管b(11)、结蜡管d(13)、外筒(17)材质为石英玻璃。
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