CN111122643A - 一种油品管输在线凝点测量系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种油品管输在线凝点测量系统，包括输送组件和测试组件，输送组件包括进液段、测试段、出液段；测试组件包括一高低温水浴，测试段全部浸没在高低温水浴中，进液段安装有第一阀门，在第一阀门与测试段之间还设置有一调压管道，在调压管道上安装有第一压力表，调压管道安装有第二阀门，出液段安装有第三阀门，在第三阀门与测试段之间还安装有一三通阀，三通阀其中一个接口连接有第二压力表，另外两个接口分别与测试段和出液段相连。本发明通过高低温水浴以及两个压力表来实现对测试段内的原油凝点的测试，并通过多个阀门的配合来阻隔测试段与外界压力，确保测试的准确性。

Description

一种油品管输在线凝点测量系统

技术领域

本发明涉及一种油品凝点测量系统，具体是一种油品管输在线凝点测量系统，属于石油勘探技术领域。

背景技术

原油凝点是指在一定热力和剪切条件下，原油开始失去流动性的最高温度，它依赖于原油的物化组成和聚集状态。油品的胶凝和纯化合物的凝固有很大的不同，油品并没有明确的凝固温度，所谓“凝固”只是作为整体来看失去了流动性，并不是所有的组分都变成了固体。在确定管道输油温度、安全停输时间等计算中，原油凝点是一个重要的参数，其测量的准确性不仅关系到石油产品储存、运输的节能降耗问题，还是其流动安全保障的重要依据。

油品在低温下失去流动性有两种不同情况：含蜡量少的油品，随着自身温度的降低，油品粘度较为迅速地增大，形成比较均匀的玻璃结晶状物质，当粘度逐渐增大到一定程度时，油品本身将失去流动性，这种失去原有流动性的情况被称为粘温凝固；对含蜡量较多的石油产品，在温度逐渐降低的过程中，蜡晶将逐渐析出、长大形成空间网络骨架结构，将周围尚未凝固的油品逐渐吸附、包围起来，从而使油品整体失去流动性，这种变化称之为结构凝固。可见，油品凝点只是反映其在特定温度下失去流动性能，并不是真正的凝固。

目前，原油凝点多采用离线采样的机械法测定，主要依照国标GB/T510-1983和行业标准SY/T0541-2009。近年来，亦有相关学者提出了介电常数法、近红外光谱法等原油或成品油凝点测定方法的构想。

例如，在专利CN108593701A中就公开了一种全自动凝点测定装置，是一种采用两种检测方式来测量油品凝点的装置，包括凝点试管、温度传感器、摄像探头、应力片、电机、位置传感器、角度传感器、加热-制冷循环器、PC机、PLC控制器、调制处理器和注射泵，加热-制冷循环器与液箱和储液罐连接并且与液箱和储液罐构成循环回路，凝点试管内壁镶嵌有应力片，摄像探头监控和判断样品凝固程度，且置于凝点试管旋转至45°油样刻度线处，电机带动凝点试管旋转时，摄像探头和应力片同时对油品进行测量，效率高、可靠性强，在技术方面上大大地节省人力资源，属于高性能智能化和自动化仪器。

上述的这种油品凝点测量装置，其是需要将石油注入凝点试管中，然后再通过加热-制冷液体循环器、PLC控制器、储液罐等部件的配合来对凝点试管内的石油的凝点进行测量，但是，上述的这种测量装置实现的只是对已经开采出来或是已经收集存储的石油进行凝点的测量，适用于常压下脱气原油的凝点的测量，而在石油刚被发现还未被进行大量开采时，这类石油属于未经过处理的原油，本身就是多种液态烃的混合物，而且不可避免的会混杂有气体或固体颗粒等杂质，这就导致这类原油的凝点本身就存在着一定的不确定性，即凝点是会发生变化的，因此，原油在管道内输送的过程中，就容易出现凝固现象而影响到开采的顺利进行；另外，现有的测量装置其测量精度受检测人员操作水平的影响较大，且检测时间滞后，精度不高。因此，希望能够提出一种能够对管路输送过程中的石油的凝点进行精确测量的装置或方法。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种油品管输在线凝点测量系统，能够对输送管道内输送的原油的凝点进行检测，且检测过程不受检测人员操作水平的影响，检测时间快，精度高。

本发明一种油品管输在线凝点测量系统，该测量系统包括输送组件和测试组件；

输送组件包括依次分布的进液段、测试段和出液段，其中，进液段的进口与出液段的出口均与原油输送管道相连通，且连接处沿着原油的输送方向依次分布，在进液段上安装有齿轮泵，进液段、出液段靠近原油输送管道的一侧分别安装有进液球阀和出液球阀，

测试组件包括一高低温水浴，所述测试段全部浸没在高低温水浴中，在进液段靠近高低温水浴的一侧安装有第一阀门，在第一阀门与测试段之间还设置有一调压管道，在调压管道上安装有第一压力表，在调压管道靠近测试段的一侧安装有第二阀门，出液段靠近高低温水浴的一侧安装有第三阀门，在第三阀门与出液段上的球阀之前还设置有一单向阀，在第三阀门与测试段之间还安装有一三通阀，三通阀的一个接口与测试段相连，一个接口与出液段相连，一个接口连接有第二压力表，在三通阀与第三阀门之间还安装有一温度表。

进一步，进液段上还设置有一过滤组件，该过滤组件包括一过滤器，该过滤器的侧端具有一进液口，底端具有一出液口，顶端具有一反冲洗口，在反冲洗口处连接有一反冲洗机构，过滤器设置于齿轮泵与第一阀门之间。

进一步，反冲洗机构包括一反冲洗管道，该反冲洗管道的进口与出液段相连，且反冲洗管道与出液段之间的连接处位于单向阀与出液球阀之间，反冲洗管道的出口与过滤器的反冲洗口B相连，在反冲洗管道上还设置有第四阀门。

进一步，在调压管道上设置有缓冲罐和调压阀，且依次远离测试段，第一压力表设置于缓冲罐与调压阀之间，调压阀还连接有气泵。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1)本发明利用输送组件与测试组件之间的配合，将原油从原油输送管道中引出并送入测试段中进行测试，通过高低温水浴以及两个压力表来实现对测试段内的原油凝点的测试，并通过多个阀门的配合来阻隔测试段与外界压力，不受检测人员操作水平的影响，有效地确保了测试的准确性及测量的精度。

2)本发明利用过滤器对进液段中输送的原油进行过滤，以去除原油中含有的一些固体颗粒杂质，有效地避免了这些颗粒杂质在后续输送过程中造成堵塞，而影响到凝点测试的顺利进行。

3)本发明利用过滤后的原油来对过滤器的滤芯进行反冲洗，有效地避免了过滤器长时间使用后因吸附过多的固体颗粒杂质而影响到过滤器的过滤效果。

附图说明

图1为本发明整体结构示意图；

图2为本发明中静屈服值法的流变曲线图；

图3为本发明中静屈服值法测试的示意图。

图中：1.原油输送管道，2.进液段，21.齿轮泵，22.进液球阀，23.第一阀门，24.过滤器，25.反冲洗管道，26.第四阀门，3.测试段，4.出液段，41.出液球阀，42.第三阀门，43.单向阀，5.高低温水浴，6.调压管道，61.第一压力表，62.第二阀门，63.缓冲罐，64.调压阀，65.气泵，7.三通阀，71.第二压力表，72.温度表。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

如图所示，本发明一种油品管输在线凝点测量系统，包括输送组件和测试组件；

输送组件包括依次分布的进液段2、测试段3、出液段4，其中，进液段2的进口与出液段4的出口均与原油输送管道1相连通，且进液段2与原油输送管道1的连接处及出液段4与原油输送管道1的连接处沿着原油的输送方向依次分布，在进液段2上安装有齿轮泵21，在进液段2、出液段4靠近原油输送管道1的一侧分别安装有进液球阀22、出液球阀41。

测试组件包括一高低温水浴5，测试段3全部浸没在高低温水浴5中，在进液段2靠近高低温水浴5的一侧安装有第一阀门23，在第一阀门23与测试段3之间连接有一调压管道6，在调压管道6上靠近测试段3的一侧安装有第二阀门62，在调压管道6还安装有缓冲罐63和调压阀64，且缓冲罐63和调压阀64依次设置，并逐渐远离测试段3，调压阀64还连接有气泵65，第一压力表61设置于缓冲罐63与调压阀64之间。

出液段4靠近高低温水浴5的一侧安装有第三阀门42，在第三阀门42与出液段4上的出液球阀41之间还设置有单向阀43，对于单向阀43的设置，则是为了避免因进液段2、测试段3、出液段4之间的压力差异而导致出现出液段4中的原油逆流的现象，确保原油的顺利排出，在第三阀门42与测试段3之间还安装有三通阀7，三通阀7的一个接口与测试段3相连，一个接口与出液段4相连，一个接口连接有第二压力表71，在三通阀7与第三阀门42之间安装有温度表72。

在进液段2上还设置有过滤组件，过滤组件包括过滤器24，该过滤器24的侧端具有一进液口A，过滤器24的底端具有一出液口C，过滤器24的顶端具有一反冲洗口B，在反冲洗口B处连接有一反冲洗机构，过滤器24设置于齿轮泵21与第一阀门23之间。过滤组件的设置，则是利用过滤器24对进液段2中输送的原油进行过滤，以去除原油中含有的一些固体颗粒杂质，避免这些颗粒杂质在后续输送过程中造成堵塞，而影响到凝点测试的顺利进行，导致测量结果不准确。

反冲洗机构包括一反冲洗管道25，该反冲洗管道25的进口与出液段4相连，且反冲洗管道25与出液段4之间的连接处位于单向阀43与出液段4上的出液球阀41之间，反冲洗管道25的出口与过滤器24的反冲洗口B相连，在反冲洗管道25上还设置有第四阀门26。反冲洗机构的设置，则是利用过滤后的原油来对过滤器24的滤芯进行反冲洗，避免过滤器24长时间使用后因吸附过多的固体颗粒杂质而影响到过滤器24的过滤效果。

工作原理：当需要对原油输送管道1中输送的原油的凝点进行测量时，首先，将所有的阀门全部关闭，然后高低温水浴5开始工作，并设置一个较高的温度，然后，再打开进液球阀22、出液球阀41、第一阀门23、第二阀门62、第三阀门42，使得原油输送管道1中的原油充满进液段2、测试段3、出液段4，并在充满后，再次将所有的阀门关闭，然后，打开调压阀64、第二阀门62，同时启动气泵65，并通过观察第一压力表61、第二压力表71，使得测试段3两侧的压力达到平衡，然后高低温水浴5降低温度，保持一段时间，观察第一压力表61、第二压力表71，压力如果平衡，则高低温水浴5继续降低温度，保持一段时间，如此反复，直至第一压力表61、第二压力表71检测到的压力不平衡，最终得出测试段3中的原油凝点，得出原油凝点后，高低温水浴5升高温度，原油液化后，打开第三阀门42，气体会将原油压回原油输送管道1中，然后，关闭所有阀门，至此一个实验周期结束。

本发明中的测量系统是基于静屈服值法来测量原油的凝点，低温含蜡原油属于屈服假塑性流体，常用Herschel-Bulkley方程描述这类流体：

其中，τ为剪切应力，τ_y为剪切屈服应力，

为剪切速率，k为稠度系数，n为非牛顿指数，μ_ap为表观粘度；

其流变曲线如图2所示，为一条不同过坐标原点且凹向剪切速率轴的曲线，其分散相浓度较大，粒子的不对称程度及聚集程度大，粒子间的结合力较强，易于形成空间网络结构。

含蜡原油中存在两种类型的结构，一种对剪切非常敏感，微弱的剪切作用就可以使之破坏；另一种则可承受住中、高速的剪切。这两种结构的强度之和就是静屈服应力。因此，静屈服值是物料在静置状态下(静置前可以有剪切历史)所形成的结构强度的一种度量，它是使物料保持静止状态所能施加的最大剪切应力。

静屈服值法测试如图3所示，若测试段3内存油已全部胶凝，既具有一定结构强度时，外加剪切应力必须足以破坏其结构后，才会产生流动。如果所施加的压力过小，则压力波传递一定距离后，将衰减到不能破坏凝油结构的程度。如果不考虑压力波的传递过程，即认为管道起点加压后全管道凝油均同时受到力的作用，则根据管内凝油段的力平衡关系，可得水平管道再启动所需施加最小压力的修正公式：

其中，△p为管段两端的压差，单位为：Pa；τ为胶凝原油的静屈服值，单位为：Pa；L、D为管段的长度、内径，单位为：m；δp与δτ为系统自身误差。

利用静屈服值法对部分含蜡原油凝点测试结果如下表：

凝点测试结果对比表

表1

表1中的数据，表明了利用静屈服值法所检测到的原油凝点的数据与采用国标法所检测到的原油凝点的数据是基本相似的，误差较小，因此是切实可行的。

Claims (4)

1.一种油品管输在线凝点测量系统，其特征在于，该测量系统包括输送组件和测试组件；

输送组件包括依次分布的进液段(2)、测试段(3)和出液段(4)，其中，进液段(2)的进口与出液段(4)的出口均与原油输送管道(1)相连通，且连接处沿着原油的输送方向依次分布，在进液段(2)上安装有齿轮泵(21)，进液段(2)、出液段(4)靠近原油输送管道(1)的一侧分别安装有进液球阀(22)和出液球阀(41)；

测试组件包括一高低温水浴(5)，所述测试段(3)全部浸没在高低温水浴(5)中，在进液段(2)靠近高低温水浴(5)的一侧安装有第一阀门(23)，在第一阀门(23)与测试段(3)之间还设置有一调压管道(6)，在调压管道(6)上安装有第一压力表(61)，在调压管道(6)靠近测试段(3)的一侧安装有第二阀门(62)，出液段(4)靠近高低温水浴(5)的一侧安装有第三阀门(42)，在第三阀门(42)与出液球阀(14)之前还设置有一单向阀(43)，在第三阀门(42)与测试段(3)之间还安装有一三通阀(7)，三通阀(7)的一个接口与测试段(3)相连，一个接口与出液段(4)相连，一个接口连接有第二压力表(71)，在三通阀(7)与第三阀门(42)之间还安装有一温度表(72)。

2.根据权利要求1所述的油品管输在线凝点测量系统，其特征在于，进液段(2)上还设置有一过滤组件，该过滤组件包括一过滤器(24)，该过滤器(24)的侧端具有一进液口A，底端具有一出液口C，顶端具有一反冲洗口B，在反冲洗口B处连接有一反冲洗机构，过滤器(24)设置于齿轮泵(21)与第一阀门(23)之间。

3.根据权利要求2所述的油品管输在线凝点测量系统，其特征在于，反冲洗机构包括一反冲洗管道(25)，该反冲洗管道(25)的进口与出液段(4)相连，且反冲洗管道(25)与出液段(4)之间的连接处位于单向阀(43)与出液球阀(41)之间，反冲洗管道(25)的出口与过滤器(24)的反冲洗口B相连，在反冲洗管道(25)上还设置有第四阀门(26)。

4.根据权利要求1-3任一项所述的油品管输在线凝点测量系统，其特征在于，在调压管道(6)上设置有缓冲罐(63)和调压阀(64)，且依次远离测试段(3)，第一压力表(61)设置于缓冲罐(63)与调压阀(64)之间，调压阀(64)还连接有气泵(65)。

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