原油管道清蜡若干基础问题研究博士论文

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1、中图分类号：：：TE832单位代码：：：11414：114141141411414学学学学号号号号：：：：BBBB100040110004011000401501000401505050题目原油管道清蜡若干基础问题研究学科专业油气储运工程研究方向油气长距离管输技术博士生白成玉指导教师张劲军教授教授二○一三年十二月StudyonSomeFundamentalIssuesofRomovingWaxDepositinCrudeOilPipelinesDissertationsubmittedtoChinaUniversityofPetroleum,Beijinginpartialfulfillm

2、entoftherequirementsforthedegreeofDoctorofEngineeringByBaiChengyu（（（PetroleumStorageandTransportation）））DissertationSupervisorProf.ZhangJinjunDecember,2013博士学位论文独创性声明本人郑重声明：本博士学位论文是我个人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他个人和集体已经发表或撰写的研究成果，也不包含为获得中国石油大学或者其它单位的学位或证书所使用过的材料。对本研究做出贡献的个人和集体

3、，均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。本人完全意识到本声明产生的法律后果由本人承担。作者签名：日期：博士学位论文版权使用授权书本学位论文作者及指导教师完全了解中国石油大学（北京）学位论文版权使用的有关规定，使用方式包括但不限于：学校有权保留并向有关部门和机构送交学位论文的复印件和电子版；允许学位论文被查阅和借阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编学位论文；可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索。本学位论文属于保密范围，保密期限0年，解密后适用本授权书。作者签名：日期：导师签名：日期：-I-摘要摘要蜡沉积是含蜡油输送中常见的

4、问题，它造成管道流通面积减小，甚至会堵塞管道。目前普遍采用清管器清除蜡沉积物，但清蜡主要凭经验。研究清管器的运动规律，有助于制定合理的清管方案，防止清管器卡堵。解决清蜡涉及的若干基础问题，如剥离蜡沉积物所需的力，是清管器运动数值模拟的前提。本文重点研究了清管器剥离蜡沉积物所需的力。首先，研究了蜡的碳数分布、以及蜡的碳数分布不同时固相蜡浓度和预剪切对胶凝油抗剪切强度的影响。通过显微实验，研究了影响机理。屈服应力测试结果表明：随蜡的平均碳数的增大，抗剪切强度及其随固相蜡浓度的变化率均显著减小；预剪切对抗剪切强度的影响与蜡的碳数分布有关，但影响小于20%。显微结果表明，随蜡的平均碳数的增大，蜡晶

5、尺寸和分形维数减小，而蜡晶的长宽比增大，这是导致上述屈服应力结果的主要原因。以上研究成果为确定现场管道蜡沉积物抗剪切强度的室内模拟方法提供了依据。其次，系统地研究了取自5条现场管道蜡沉积物的热学、宏观和微观性质。结果表明：与原油的析蜡特性不同，蜡沉积物的固相蜡浓度随温度的变化，呈现出两个典型阶段：快速增加和缓慢增加，两个阶段的界限约为析蜡点以下25℃；建立了蜡沉积物的固相蜡浓度与蜡含量和温度的相关式，绝对偏差在+4%范围内，平均相对偏差为3.8%；与室内制备的胶凝油、环道或冷指上形成的蜡沉积物相比，现场管道蜡沉积物的结构松散，导致其抗剪切强度较小；现场管道蜡沉积物的蜡2晶平均尺寸、长宽比和

6、分形维数的变化范围分别为9.1～14.3µm、1.55～1.77和1.13～1.20。上述研究成果为确定现场管道蜡沉积物抗剪切强度、及计算剥离蜡沉积物所需的压差提供了依据。最后，基于以上研究成果，提出了用室内制备的胶凝油代替现场管道蜡沉积物，间接确定现场管道蜡沉积物抗剪切强度的方法。通过与现场管道蜡沉积物进行比较表明，该方法所得结果具有一定保守性。以此方法为基础，运用本文建立的蜡沉积物固相蜡浓度计算式，及前人建立的蜡沉积模型和清管器剥离蜡沉积物所需压差计算式，形成了清管器剥离蜡沉积物所需压差的实用计算方法。用该方法研究了管道参数、运行条件和原油物性对剥离蜡沉积物所需压差的影响。关键词：：：

7、蜡沉积：蜡沉积；；；清管器；清管器；；；抗剪；抗剪切切切强度切强度；；；压差；压差；；；定量预测；定量预测-II-ABSTRACTStudyonSomeFundamentalIssuesofRomovingWaxDepositinCrudeOilPipelinesABSTRACTWaxdepositionisoneofthemostcommonproblemsintransportionofwaxycrudeoil.It