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原文传递一种原油管道蜡沉积物清管模拟实验方法

专利名称：	一种原油管道蜡沉积物清管模拟实验方法
摘要：	一种原油管道蜡沉积物清管模拟实验方法，通过控制油流与管壁间温差，在清蜡测试管段进行蜡沉积实验，在达到预设沉积时间后，通过两端的压力传感器测得两端压力，并进一步得到清蜡测试段沉积层厚度，随后切换至清管流程，使清管器由发球筒发出，在油流推动下对清蜡测试段进行清管操作，并通过透明测试段观察清管器推动球前蜡塞或油蜡浆液的过程，并得到清蜡测试段蜡沉积前及清蜡后的质量，测得一次清管过程的清蜡效率。本发明通过对清蜡测试段沉积层厚度以及不同清管器一次清管过程的清蜡效率进行分析，以研究实际清管过程中的清蜡机理，解决实际管道通球清蜡过程中卡球、蜡堵等难题，为实际清管作业提供更科学的理论指导。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	北京;11
申请人：	中国石油化工股份有限公司
发明人：	王国涛;刘欣;王爱菊;张高平;李亚平;王军防;曹旦夫;张春;王长保;余红梅;赵新颖;孙丽
专利状态：	有效
申请日期：	2019-07-01T00:00:00+0800
发布日期：	2019-09-06T00:00:00+0800
申请号：	CN201910585179.4
公开号：	CN110208500A
代理机构：	徐州市淮海专利事务所
代理人：	孟洁
分类号：	G01N33/28(2006.01);G;G01;G01N;G01N33
申请人地址：	100000 北京市朝阳区朝阳门北大街22号
主权项：	1.一种原油管道蜡沉积清管模拟实验方法，包括清蜡环道系统、收发球系统以及数据测量与采集系统；其特征在于，具体步骤如下： 1)取油样15L-35L，预热至实验温度，并恒温1.5h-2.5h； 2)将油罐(1)和清蜡环道系统中各管段连接水浴设定至预定温度，使清蜡测试段(17)和透明测试段(21)的恒温水套(1704)达到实验温度，并恒温0.3h-0.8h； 3)取1.5L-3.5L的水浴用去离子水置于恒温水浴锅中，使其温度保持为清蜡测试段(17)恒温水套(1704)的温度； 4)清蜡测试段(17)恒温水套(1704)恒温0.3h-0.8h后，将清蜡测试段(17)从清蜡环道系统中拆下，并置于支架上并保持水平，关停水浴，依次拔掉进、出水口(1705、1707)乳胶软管，并通过进水口(1705)加入步骤(3)中预热好的去离子水，直至加满，采用橡胶塞密封，对进、出水口(1705、1707)密封后的清蜡测试段(17)进行称重，质量记为m0； 5)将步骤(1)中预热好的油样倒入油罐(1)，启动螺杆泵(2)并调节变频器转速，使原油流速达到实验流速； 6)在达到设定的蜡沉积实验时间后，关停螺杆泵(2)，并根据清蜡测试管段(17)两端的压差计算沉积层厚度，清蜡测试管段(17)两端的压力由2#压力传感器和3#压力传感器测得； 7)启动吹扫流程：关闭阀门(32)，打开扫线阀(40)，启动空气压缩机(31)，将清蜡环道系统中管道内的剩余原油吹扫进入油罐(1)； 8)清扫结束后，打开清蜡测试段(17)两端卡箍，拆卸清蜡测试段(17)，保持其与水浴相连，将清蜡测试段(17)置于支架上并保持水平，同时进水口(1705)竖直朝下，出水口(1706)朝上； 9)关停清蜡测试段(17)控温水浴，拔掉与出水口(1707)连接的乳胶软管，并采用橡胶塞对出水口(1707)密封，随后将清蜡测试段(17)垂直翻转180°，使进水口(1705)朝上，拔掉与进水口(1705)连接的乳胶软管，通过进水口(1705)加入步骤(3)中提前预热好的去离子水，直至加满，并用橡胶塞密封，对进、出水口(1705、1707)密封后的清蜡测试段(17)进行称重； 10)对步骤(10)中测得的清蜡测试段(17)质量记录为m1； 11)将清蜡测试段(17)置于支架并保持水平，翻转清蜡测试段(17)使其出水口(1707)朝上，并依次拔掉进、出水口(1705、1707)橡胶塞，同时进、出水口(1705、1707)连接水浴乳胶软管，启动水浴，将清蜡测试段(17)重新安装在清蜡环道系统上； 12)再次启动螺杆泵(2)，使油流在同样流速下循环0.8min-1.2min，确保油流与蜡沉积物的充分接触和润湿； 13)切换工艺流程至清管流程，若清管器为泡沫清管器(38)或常规清管器，则执行步骤(14)-(16)，若为射流清管器(42)，则执行步骤(17)： 14)清蜡结束后，开启收球流程； 15)打开收球筒(37)排污阀(5)，放空收球筒(37)内剩余原油，打开快开盲板(6)，取出清管器，并取一定蜡塞试样放入取样瓶中，作进一步分析； 16)清管结束，关停螺杆泵(2)； 17)启动高速摄影机，拍摄动态条件下透明测试段(21)中沉积物颗粒流动及沉降情况，在4#压力传感器指示清管器通过后，关闭螺杆泵(2)，依次关闭透明测试段下游球阀(23)和上游球阀(20)，观察静态条件下透明测试段(21)内沉积物颗粒沉降情况，并通过取样器(2116)下部的取样口(2111)对透明测试段(21)内的油蜡浆液进行取样，化验浆液流变性、含蜡量等物性，用于分析清管后不同时间内油品物性的变化，为后续研究清管后管壁蜡沉积情况及管道运行情况提供基础数据；最后放空清蜡循环系统中其余管道内的原油并取出清管器，之后重复步骤(7)-(9)，测得清蜡测试段(17)质量为m2，从而由结蜡前后及清管前后清蜡测试段(17)质量计算一次清管过程的清蜡效率； 18)再次启动空气压缩机(31)，打开放空阀(33)、扫线阀(40)，进行吹扫作业，并放空油罐(1)、发球筒(36)及清蜡环道系统中各管段内的剩余原油。 2.根据权利要求1所述的一种原油管道蜡沉积清管模拟实验方法，其特征在于，清管流程包括以下步骤： 1)将清管器放入发球筒(36)大球筒(7)中，并推至大小头(11)处，关闭快开盲板(6)； 2)依次打开旁通阀门(4)与发球干线阀(13)，关闭干线阀门(41)，清管器在油流推动下前进，当通球指示器(14)动作时，发球成功，在运行过程中，1#、2#、3#、4#压力传感器(15、16、18、19)将测得的压力值传送至计算机保存并输出； 3)打开干线阀门(41)，关闭旁通阀门(4)和发球干线阀门(13)。 3.根据权利要求2所述的一种原油管道蜡沉积清管模拟试验方法，其特征在于，收球流程包括以下步骤： 1)依次打开收球干线阀门(24)及旁通阀门(28)，关闭干线阀门(26)，当清管器进入到收球筒(37)小球筒后，收球指示器(25)动作，收球成功； 2)打开干线阀门(26)，并依次关闭收球干线阀门(24)与旁通阀门(28)。 4.根据权利要求1所述的一种原油管道蜡沉积物清管模拟实验方法，其特征在于，清蜡环道系统包括依次连接成闭合回路的油罐(1)、螺杆泵(2)以及安装在检测管道(52)上的清蜡测试段(17)和透明测试段(21)；所述清蜡测试段(17)和透明测试段(21)同轴设置；清蜡测试段(17)，用于模拟实际原油运输中真实蜡沉积物形成过程，透明测试段(21)，用于观察对射流清管产生的油蜡浆液中非均一性真实蜡沉积物颗粒分布及沉降规律；收发球系统，包括与清蜡环道系统连通的收球筒(37)和发球筒(36)，收球筒(37)和发球筒(36)一端分别同轴连接在检测管道(52)两端，发球筒(36)另一端通过发球旁通管线(30)与清蜡循环系统连通，发球旁通管线(30)上连接有发球旁通阀门(4)，收球筒(37)另一端通过收球旁通管线(27)与清蜡循环系统连通，收球旁通管线(27)上连接有收球旁通阀门(28)，所述发球筒(36)位于清蜡测试段(17)之前，收球筒(37)位于透明测试段(21)之后；数据测量与采集系统，包括计算机，以及连接在清蜡环道系统中的压力传感器和热电偶温度传感器，热电偶温度传感器，用于监测透明测试段(17)、清蜡测试段(21)和油罐(1)内的油温，压力传感器分别设置在清蜡测试段(17)前后，用于监测清管器与管壁间的动摩擦力、清管过程中的清蜡阻力的变以及蜡塞或油蜡浆液的运移阻力，上述压力传感器采集的压力数据同步输出至计算机上，计算机将采集的压力数据点保存并输出。 5.根据权利要求4所述的一种原油管道蜡沉积物清管模拟实验方法，其特征在于，油罐(1)与螺杆泵(2)之间连接有出油管(104)，螺杆泵(2)与检测管道(52)前端之间依次连接有扫线排空管(401)、立管(3)和第一直管段(51)，扫线排空管(401)上依次连接有扫线阀(40)和空气压缩机(31)，立管(3)呈竖直状态，第一直管段(51)分别与检测管道(52)和立管(3)垂直连接；检测管道(52)后端与油罐(1)之间连接有第二直线段(53)、进油管(102)，第二直管段(53)分别与检测管道(52)和进油管(102)垂直连接，所述发球旁通管线(30)与第一直线管段(51)连通，收球旁通管线(27)与第二直线管段(53)连通。 6.根据权利要求5所述的一种原油管道蜡沉积物清管模拟实验方法，其特征在于，数据测量与采集系统，还包括连接在清蜡环道系统中的电磁流量计(39)，电磁流量计(39)，用于监测清蜡环道系统中的流量，并显示在仪表盘上；电磁流量计(39)连接在第一直管段(51)上，第一直管段(51)通过第一干线阀门(41)与检测管道(52)连接；发球筒(36)通过发球干线阀门(13)与检测管道(52)连接，发球干线阀门(13)与清蜡测试段(17)之间依次连接通球指示器(14)和1#压力传感器(15)，清蜡测试段(17)前、后端分别安装有2#压力传感器(16)和3#压力传感器(17)，清蜡测试段(17)与透明测试段(21)之间安装有4#压力传感器(19)；透明测试段(21)前、后端分别连接有上游球阀(20)和下游球阀(23)，收球筒(37)通过收球干线球阀(24)与检测管道(52)连接；检测管道(52)通过第二干线阀门(26)与第二直管段(53)连接。 7.根据权利要求4所述的一种原油管道蜡沉积清管模拟实验方法，其特征在于，出油管(104)设在底部，出油管(104)上依次连接有阀门(32)、放空阀(33)，进油管(102)设置在油罐(1)上部，进油管(102)的进油端为缩径口结构(103)。 8.根据权利要求7所述的一种原油管道蜡沉积清管模拟实验方法，其特征在于，油罐(1)为环空结构(105)，油罐(1)上部设有进水口A(101)和出水口A(106)，且进水口A(101)、出水口A(106)与环空结构连通，进水口A(101)、出水口A(106)通过乳胶软管与控温水浴连接；环空结构(105)中设置肋片式导流槽(107)，肋片式导流槽(107)在罐壁周向上均匀分布。 9.根据权利要求4所述的一种原油管道蜡沉积清管模拟实验方法，其特征在于，清蜡测试段(17)和透明测试段(21)外部均套有保温管(1703)，清蜡测试段(17)与保温管(1703)、透明测试段(21)与保温管(1703)之间均形成一个环空区域，保温管(1703)两端分别设有进水口(1705)和出水口(1707)，进水口(1705)和出水口(1707)分别通过乳胶软管与控温水浴连接，与环形区域贯通形成恒温水套(1704)，保温管(1703)进水口(1705)在下部，出水口(1707)在上部，所述保温管(1703)内部设置两立插刀肋片式导流槽(1706)。 10.根据权利要求4-9任一项所述的一种原油管道蜡沉积清管模拟实验方法，其特征在于，在透明测试段(21)上方安装有高速摄影机，用于拍摄透明测试段(21)中沉积颗粒流动及沉降情况，从而对透明测试段(21)中非均一性蜡沉积物颗粒分布及沉降进行可视化及量化处理。 11.根据权利要求10所述的一种原油管道蜡沉积清管模拟实验方法，其特征在于，透明测试段(21)开设有三个用于取样的监测通道(22)，每个监测通道(22)内在透明测试段(21)外壁与保温管(2106)内壁之间安装有亚克力套管(2104)，且监测通道(22)两端通过橡胶旋塞(2115)密封。 12.根据权利要求11所述的一种原油管道蜡沉积清管模拟实验方法，其特征在于，每个亚克力套管(2104)内均设有取样器(2116)，取样器(2116)下部设有取样口(2111)，取样器(2116)分别穿过橡胶旋塞(2115)和亚克力套管(2104)探入到透明测试段(17)中不同径向位置进行取样，取样器(2116)上还设有调节旋钮(2108)；取样器(2116)与橡胶旋塞(2115)通过弹性橡胶圈(2117)连接，弹性橡胶圈(2117)安装在橡胶旋塞(2115)上。 13.根据权利要求12所述的一种原油管道蜡沉积清管模拟实验方法，其特征在于，亚克力套管(2104)内嵌入有热电偶温度传感器，热电偶温度传感器由热电偶(2109)、热电偶补偿导线和显示仪表(2107)组成，热电偶(2109)通过热电偶补偿导线与显示仪表(2107)连接，显示仪表(2107)位于保温管(1703)外部，热电偶(2109)监测的温度由显示仪表(2107)读出。 14.根据权利要求4所述的一种原油管道蜡沉积清管模拟实验方法，其特征在于，收、发球筒(36、37)由大球筒(7)、大小头(11)和小球筒(12)组成，大球筒(7)一端安装有快开盲板(6)，另一端通过大小头(11)与小球筒(12)一端连通，小球筒(12)另一端通过发球干线阀门(13)与检测管道(52)连通，其中，收球筒(37)的大球筒(7)和小球筒(12)长度均大于发球筒(36)的大球筒(7)和小球筒(12)；所述大小头(11)为缩径口结构，一端口径与大球筒(7)相同，另一端口径与小球筒(12)相同，大球筒(7)上连接有排污阀(5)、压力表(8)、安全阀(9)和排气阀(10)；快开盲板(6)通过卡箍与大球筒(7)连接在一起，并采用V型密封圈进行密封，大球筒(7)管径为清管器外径的一倍。 15.根据权利要求10所述的一种原油管道蜡沉积清管模拟实验方法，其特征在于，还包括泡沫清管器(38)和射流清管器(42)，射流清管器(42)包括开设有旁通孔(4204)的聚氨酯刮蜡板(4203)、压板(4202)和钢骨架(4205)；钢骨架(4205)由大直径圆柱体(4207)，以及安装在大直径圆柱体(4207)上部和下部的小直径圆柱体(4208)组成，聚氨酯刮蜡板(4203)套设在钢骨架(4205)上部和下部的小直径圆柱体(4208)上，压板(4202)中间开设有盲孔(4209)，通过盲孔(4209)套设在钢骨架(4205)的最顶端和最底端，且压板(4202)与钢骨架(4205)的最顶端和最低端之间设有压缩间隙(4201)；压板(4202)、聚氨酯刮蜡板(4203)和钢骨架(4205)的大直径圆柱体(4207)沿圆周方向均开设有多个轴向贯穿顶部和底部的通孔(4206)，螺栓穿过通孔将压板(4202)、聚氨酯刮蜡板(4203)和钢骨架(4205)连接为一个整体。
所属类别：	发明专利