CN214503262U - 一种测试含蜡凝析油蜡沉积特性的试验装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及的是一种测试含蜡凝析油蜡沉积特性的试验装置，它包括含蜡凝析油罐、沉积U型管、沉积垂直管、计算机采集控制系统,含蜡凝析油罐罐壁开有承压可视化窗，罐壁夹层水套与油相控温浴连接；沉积U型管和沉积垂直管组合式分布在含蜡凝析油罐中，沉积U型管两个端口均与沉积管控温冷浴连接，沉积垂直管为内管、外管构成的夹层套管，内管底部与外管相通，内管和外管分别与沉积管控温冷浴相连接；搅拌轴穿过罐盖向下伸入到含蜡凝析油罐罐体内，搅拌轴下端与搅拌桨连接；高压氮气瓶连接含蜡凝析油罐。本实用新型能够突破传统蜡沉积冷指试验装置或蜡沉积环道试验装置在沉积条件调控、沉积量响应及沉积特征再现等方面对含蜡凝析油存在的局限。

Description

一种测试含蜡凝析油蜡沉积特性的试验装置

技术领域：

本实用新型涉及的是用于评价含蜡凝析油蜡沉积行为的试验装置，具体的说是涉及一种测试含蜡凝析油蜡沉积特性的试验装置。

背景技术：

自上世纪30年代以来，从探明凝析油气藏到开发凝析油气资源，油气工业对凝析油气的采输及加工利用不断重视，由于其本身的成藏条件及组成性质，在采输环节既存在与常规原油相同的特点，也存在相异于常规原油的特征，如在具有一定的温度、压力条件时，含蜡凝析油中的蜡质组分同样会析出并沉积，影响采输系统的高效安全运行，然而，凝析油一般呈无色透明状或淡黄色透明状，粘度小、凝固点低，其采出后甚至可以无需加工炼制而直接使用，这正源于凝析油特殊的组成特性，其蜡质含量低，但蜡质组成中微晶蜡组分含量相对较高，比如已发现某些含蜡量低于10%的凝析油甚至可能会在65℃的高温下出现蜡沉积就是一个充分的证明。因此，含蜡凝析油既存在与常规含蜡原油一样的析蜡、结蜡特性，又由于组成差异呈现不同的析蜡、结蜡行为，测试含蜡凝析油的蜡沉积特性便对于优化设计其采输运行工况、开发应用流动保障技术具有重要意义。尽管传统的蜡沉积冷指试验装置及蜡沉积环道试验装置原理明确、普适性强，但对于含蜡凝析油，其在沉积条件调控、沉积量响应及沉积特征再现等方面均存在局限，造成对含蜡凝析油蜡沉积过程的定性描述、蜡沉积规律的定量表征受到制约。为此，开发温度、温差、压力、剪切及沉积面积等沉积条件可调可控、沉积量与沉积速率等易于响应、沉积特征方便再现的含蜡凝析油蜡沉积特性测试装置，能够有效实现对含蜡凝析油蜡沉积特性的揭示，以期为含蜡凝析油采输系统的设计与优化运行提供科学依据和工程指导，为开发含蜡凝析油流动保障技术和形成含蜡凝析油气藏高效开发方案提供必要手段。

发明内容：

本实用新型的目的是提供一种测试含蜡凝析油蜡沉积特性的试验装置，这种测试含蜡凝析油蜡沉积特性的试验装置有效解决解决由于含蜡凝析油特殊的蜡质组成而造成传统蜡沉积试验装置在沉积条件调控、沉积量响应及沉积特征再现等方面均存在局限的难题。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：这种测试含蜡凝析油蜡沉积特性的试验装置包括含蜡凝析油罐、沉积U型管、沉积垂直管、油相控温浴、沉积管控温冷浴、计算机采集控制系统、高压氮气瓶,含蜡凝析油罐罐壁开有承压可视化窗，罐壁设置夹层水套且夹层水套外设置石棉保温层，夹层水套与油相控温浴连接；沉积U型管和沉积垂直管组合式分布在含蜡凝析油罐中央，含蜡凝析油罐罐盖设置沉积管控温循环液入口和沉积管控温循环液出口，沉积U型管一个端口通过沉积管控温循环液入口与沉积管控温冷浴相连接，沉积U型管另一个端口通过沉积管控温循环液出口与沉积管控温冷浴相连接，沉积垂直管为由内管、外管构成的夹层式套管，内管底部与外管相通，内管从含蜡凝析油罐罐盖伸出，内管和外管分别与沉积管控温冷浴相连接；搅拌轴穿过罐盖中央的中心孔向下伸入到含蜡凝析油罐罐体内，搅拌轴下端与搅拌桨连接，搅拌轴上端连接搅拌电机，搅拌桨位于沉积U型管的弧形部和沉积垂直管下端之间的区域；高压氮气瓶通过氮气减压阀相接于含蜡凝析油罐罐盖上的进气口，含蜡凝析油罐设置温度传感器、压力传感器，温度传感器、压力传感器均与计算机采集控制系统连接。

上述方案中搅拌电机安装在电机支架上，电机轴连接搅拌磁铁，搅拌轴通过搅拌堵头与搅拌磁铁的轴承以螺纹方式连接，搅拌堵头安装在含蜡凝析油罐罐盖中央的中心孔处，电机支架安装在搅拌堵头上方。

上述方案中沉积U型管和沉积垂直管均与含蜡凝析油罐罐盖可拆卸式密封连接，沉积U型管的两个端口分别通过含蜡凝析油罐罐盖内的通道与沉积管控温循环液入口和沉积管控温循环液出口相通，沉积U型管和沉积垂直管均与含蜡凝析油罐罐盖可拆卸式密封连接可便于更换管材。

上述方案中组合式分布的沉积垂直管布置于沉积U型管内侧区域。

上述方案中沉积垂直管内管和外管的管径比为1:2。

上述方案中承压可视化窗设置在含蜡凝析油罐高1/2的区域。

本实用新型具有以下有益效果：

1、本实用新型采用油相控温浴和沉积管控温冷浴分别调控油温和壁温，一方面实现宽范围油壁温差的精确调控，另一方面避免常规电加热方式带来控温不均及维护不便的问题。

2、本实用新型采用将沉积U型管和沉积垂直管组合式分布于含蜡凝析油罐中央，能够充分提供多样化反映蜡沉积特性的沉积面积，同时，拆卸式的连接便于根据需要更换沉积U型管和沉积垂直管的管材，同时，针对凝析油呈透明的性状，在含蜡凝析油罐中部设置承压可视化窗，方便对蜡沉积过程特性的直观观测描述。

3、本实用新型采用磁力驱动系统驱动搅拌桨以不同转速搅拌，一方面均衡整体油温，另一方面能够实现对含蜡凝析油经历剪切历史及其影响蜡沉积特性的试验模拟。

4、本实用新型采用计算机数据采集与控制对温度、压力及搅拌速度进行调节、控制、记录与显示，取得高的自动化程度。

5、本实用新型具有原理明确、结构简单、紧凑、操作维护方便、自动化及安全程度高、适应于对不同工况下含蜡凝析油蜡沉积特性表征的优点，能够突破传统蜡沉积冷指试验装置或蜡沉积环道试验装置在沉积条件调控、沉积量响应及沉积特征再现等方面对含蜡凝析油存在的局限。

6、本实用新型解决由于凝析油中微晶蜡组分含量较高而造成其不适于采用常规含蜡原油蜡沉积试验装置进行蜡沉积特性测试的问题，充分考虑了含蜡凝析油组分特征对蜡沉积过程特性的影响，兼顾温度、压力工况条件，应对利用常规含蜡原油蜡沉积试验装置测试含蜡凝析油蜡沉积特性的局限，适用于对多工况条件下含蜡凝析油蜡沉积性状的描述和蜡沉积规律的表征，便于试验和工程推广应用。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

图2是含蜡凝析油罐、沉积U型管、沉积垂直管、搅拌桨连接关系示意图。

图3是图2中A-A的俯视图。

图中1.含蜡凝析油罐，2.沉积U型管，3.沉积垂直管，4.油相控温浴，5.沉积管控温冷浴，6.搅拌磁铁，7.搅拌电机，8.搅拌桨，9.压力传感器，10.温度传感器，11.承压可视化窗，12.计算机数据采集与控制系统，13.支架，14.石棉保温层，15.高压氮气瓶，16.氮气减压阀，17.排油口，18.排油球阀，19.油相控温循环液入口，20.油相控温循环液出口，21.沉积管控温循环液入口，22.沉积管控温循环液出口，23.罐盖，24.密封圈，29.搅拌堵头，30.电机支架，31.电机轴。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步的说明：

结合图1、图2、图3所示，这种测试含蜡凝析油蜡沉积特性的试验装置这种测试含蜡凝析油蜡沉积特性的试验装置包括含蜡凝析油罐1、支架13、沉积U型管2、沉积垂直管3、油相控温浴4、沉积管控温冷浴5、磁力驱动系统、测控系统及高压氮气瓶15。磁力驱动系统由搅拌电机7、电机支架30、搅拌磁铁6、搅拌堵头29和搅拌桨8组成。测控系统由计算机数据采集与控制系统12、温度传感器10、压力传感器9组成。油相控温浴4连接于含蜡凝析油罐1侧壁的油相控温循环液入口19和油相控温循环液出口20，通过水套式控温方式控制罐内温度，并采用石棉保温层14对含蜡凝析油罐1进行保温，利用温度传感器10监测罐内温度，将高压氮气瓶15通过氮气减压阀16相接于含蜡凝析油罐1的进气口，与排空阀配合控制罐内压力，并利用压力传感器9进行压力的实时监测，进气口和排空阀均设置于罐盖23上，同时，为安全起见，在罐盖23上设置安全阀，当罐内压力超过设定压力后，安全阀发挥作用，避免事故发生。沉积U型管2和沉积垂直管3组合式分布在含蜡凝析油罐1的中央，且沉积垂直管3布置于沉积U型管2内侧区域，沉积U型管2内为循环水套，与沉积管控温冷浴5相接实现对其壁温的控制，同样与沉积管控温冷浴5相接而实现其壁温控制的沉积垂直管3则为内、外管夹层式，内、外管径比为1:2，另外，沉积U型管2和沉积垂直管3通过软管连接共用沉积管控温循环液入口21和沉积管控温循环液出口22，且与罐体均采用拆卸式密封连接。位于沉积垂直管3下端部与沉积U型管2弧形部之间的锚式搅拌桨8通过搅拌堵头29与搅拌磁铁6的轴承以螺纹方式连接，搅拌磁铁6通过电机轴31与稳固在电机支架30上的搅拌电机7相连而共同构成磁力驱动系统，驱动搅拌桨8，实现对含蜡凝析油罐1内油相的调速搅拌。含蜡凝析油罐1高1/2的区域设置承压可视化窗11，通过支架13进行稳固，在罐盖23设有进油口，罐底设有由排油球阀18控制的排油口17，罐盖23及搅拌堵头29与沉积U型管2和沉积垂直管3一样，为拆卸式连接，且通过密封圈24密封。计算机数据采集与控制系统12连接温度传感器10、压力传感器9及搅拌电机7，实现对温度、压力及搅拌速度的调控与记录、显示，同时同步记录时间参数。

本实用新型在进行含蜡凝析油蜡沉积特性测试试验时，首先，拆卸沉积U型管2和沉积垂直管3，在准确称重后进行密封连接，分别记录净重，并检查油相控温及沉积管控温循环液出、入口的气密性；然后，设定油相控温浴温度、启动油相控温浴，将待测含蜡凝析油通过进油口倒入含蜡凝析油罐1，同步打开计算机数据采集与控制系统12，设置、启动搅拌电机7，至温度传感器10显示达到目标温度后，打开高压氮气瓶15，通过调节氮气减压阀控制含蜡凝析油罐内压力，根据剪切历史条件需要，持续开启或关闭搅拌电机7；其次，设定沉积管控温冷浴5温度、启动沉积管控温冷浴5，通过承压可视化窗11观测此油壁温差及压力工况下的蜡沉积过程，定性描述蜡沉积特性，通过计算机数据采集与控制系统12监测、记录温度、压力、搅拌速度及时间；至可视化观测此油壁温差及压力工况下的蜡沉积行为趋于稳定时，关闭油相控温浴，停止搅拌电机7，记录试验时间，依次打开排空阀和排油球阀18，排出试验含蜡凝析油；最后，关闭沉积管控温冷浴5，拆卸沉积U型管2和沉积垂直管3，准确称重，与其净重相比较，计算试验蜡沉积量，结合试验时间，计算蜡沉积速率。清洗含蜡凝析油罐1及沉积U型管2、沉积垂直管3，重复上述步骤，观测描述另一工况下的蜡沉积特性，测算另一工况下的蜡沉积量与蜡沉积速率，进而获得对不同工况下含蜡凝析油蜡沉积特性的定性描述、对不同工况下含蜡凝析油蜡沉积规律的定量表征。另外，可通过更换沉积U型管或沉积垂直管管材，重复上述步骤，实现对材料表面性质影响下含蜡凝析油蜡沉积特性的测试。

本实用新型很好地解决了传统蜡沉积测试试验装置在沉积条件调控、沉积量响应及沉积特征再现等方面对于特殊蜡质组成的含蜡凝析油蜡沉积描述所的存在局限，充分考虑并实现了温度、温差、压力、剪切及沉积面积等沉积条件可调可控、沉积量与沉积速率等易于响应、沉积特征方便再现，具有原理明确、结构简单、紧凑、操作维护方便、安全可行及自动化程度高的优点，能够有效实现对不同工况下含蜡凝析油蜡沉积特性的定性、定量揭示，便于在含蜡凝析油采输系统设计与优化运行及其流动保障技术开发中试验和工程推广应用。

Claims (6)

1.一种测试含蜡凝析油蜡沉积特性的试验装置，其特征在于：这种测试含蜡凝析油蜡沉积特性的试验装置包括含蜡凝析油罐（1）、沉积U型管（2）、沉积垂直管（3）、油相控温浴（4）、沉积管控温冷浴（5）、计算机数据采集与控制系统（12）、高压氮气瓶（15）,含蜡凝析油罐（1）罐壁开有承压可视化窗（11），罐壁设置夹层水套且夹层水套外设置石棉保温层（14），夹层水套与油相控温浴（4）连接；沉积U型管（2）和沉积垂直管（3）组合式分布在含蜡凝析油罐（1）中央，含蜡凝析油罐罐盖（23）设置沉积管控温循环液入口（21）和沉积管控温循环液出口（22），沉积U型管（2）一个端口通过沉积管控温循环液入口（21）与沉积管控温冷浴（5）相连接，沉积U型管（2）另一个端口通过沉积管控温循环液出口（22）与沉积管控温冷浴（5）相连接，沉积垂直管（3）为由内管、外管构成的夹层式套管，内管底部与外管相通，内管从含蜡凝析油罐罐盖（23）伸出，内管和外管分别与沉积管控温冷浴（5）相连接；搅拌轴穿过罐盖（23）中央的中心孔向下伸入到含蜡凝析油罐（1）罐体内，搅拌轴下端与搅拌桨（8）连接，搅拌轴上端连接搅拌电机（7），搅拌桨（8）位于沉积U型管（2）的弧形部和沉积垂直管（3）下端之间的区域；高压氮气瓶（15）通过氮气减压阀（16）相接于含蜡凝析油罐罐盖（23）上的进气口，含蜡凝析油罐（1）设置温度传感器（10）、压力传感器（9），温度传感器（10）、压力传感器（9）均与计算机数据采集与控制系统（12）连接。

2.根据权利要求1所述的测试含蜡凝析油蜡沉积特性的试验装置，其特征在于：所述的搅拌电机（7）安装在电机支架（30）上，电机轴（31）连接搅拌磁铁（6），搅拌轴通过搅拌堵头（29）与搅拌磁铁（6）的轴承以螺纹方式连接，搅拌堵头（29）安装在含蜡凝析油罐罐盖（23）中央的中心孔处，电机支架（30）安装在搅拌堵头（29）上方。

3.根据权利要求2所述的测试含蜡凝析油蜡沉积特性的试验装置，其特征在于：所述的沉积U型管（2）和沉积垂直管（3）均与含蜡凝析油罐罐盖（23）可拆卸式密封连接，沉积U型管（2）的两个端口分别通过含蜡凝析油罐罐盖（23）内的通道与沉积管控温循环液入口（21）和沉积管控温循环液出口（22）相通。

4.根据权利要求3所述的测试含蜡凝析油蜡沉积特性的试验装置，其特征在于：所述的组合式分布的沉积垂直管（3）布置于沉积U型管（2）内侧区域。

5.根据权利要求4所述的测试含蜡凝析油蜡沉积特性的试验装置，其特征在于：所述的沉积垂直管（3）内管和外管的管径比为1:2。

6.根据权利要求5所述的测试含蜡凝析油蜡沉积特性的试验装置，其特征在于：所述的承压可视化窗（11）设置在含蜡凝析油罐（1）高1/2的区域。

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