原油管道蜡沉积预测模型研究进展

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1、学兔兔www.xuetutu.com20化工机械2016钲原油管道蜡沉积预测模型研究进展苏文坤成庆林孙巍(东北石油大学提高油气采收率教育部重点实验室)摘要结合近年来国内外众多学者的蜡沉积研究经验，将各种蜡沉积热力学、动力学以及计算机训练等理论研究方向进行了较为详细的介绍，并对UNIQUAC局部活度系数模型、普适性结蜡模型以及人工神经网络模型等具有代表性的模型进行了比较分析，说明了相应模型的特性和优缺点，并给出了未来蜡沉积研究的发展建议。关键词原油管道蜡沉积热力学模型动力学模型人工神经网络中图分类号TQ055．

2、8文献标识码A文章编号0254-6094(2016)O1-0020—04含蜡原油管输过程的蜡沉积会使油流的流通作用体系的热力学特征，对于含有许多非极性的面积减小，摩阻损失加大，管输动力费用增加，停非理想多组分的混合物体系，该理论能准确预测输再启动压力增大，严重时引发凝管事故，造成很平衡，且正规溶液方程是较好的半定量活度系数大的经济损失。因此蜡沉积问题的研究对于保证表达式，简单易用，因此适用于含蜡原油体系的固原油管道的安全经济运行有重要意义。相沉积的研究。较常用的研究方法是通过模拟装置进行析蜡Won于1985年

3、提出了第一个正规溶液模型：实验，结合理论分析总结出析蜡的影响机制，建立LLL唧()SSS()㈩蜡沉积预测模型，进而预测实际管道中的蜡沉积式中——组分在液相、固相中的逸度；情况。国内外学者对结蜡模型的研究很多，但由于油气体系组成复杂，蜡沉积过程又涉及溶解度——组分i在液体、固体标准态逸度；理论、结晶学、流体力学、传质及传热学等多方面、——组分i在液相、固相中的摩尔体积；的问题，因而相应研究尚处于不断探索与进一步、——组分i在液相、固相中的摩尔分数；完善阶段。根据研究侧重点的不同，蜡沉积预测、——组分在液相、固相

4、中的活度系数。模型可分为热力学模型、动力学模型和计算机训此模型将原油假设为理想溶液，且仅考虑了练模型。液固相平衡，不久Won又提出了修正的正规溶液1热力学模型模型，但是也未考虑固液相之间的热容差和压力国内外学者通过大量试验和理论分析，提出的影响，致使析蜡量的模拟结果偏高。后来Ped—很多有代表性的原油蜡沉积热力学模型，这些热ersen在其基础上加入热容差对溶解参数和溶解力学模型多利用相平衡、相转变等理论，预测原油焓的影响，对北海16种原油进行研究，发现不同析蜡点和从原油中析出的蜡量。目前建立的蜡沉温度下析蜡量

5、的模拟结果仍偏高。Erickson建立积热力学模型有正规溶液模型、聚合物溶液模型的模型又考虑了正构烷烃和异构烷烃对蜡晶析出及状态方程模型等。的不同影响。陈五花等则考虑了正构烷烃由旋转1．1正规溶液模型相、单斜晶、三斜晶到正交晶不同晶型间的转换，正规溶液理论阐明了吸引力主要为色散力的改进的模型对不同温度下的析蜡量、析出蜡组成国家自然科学基金项目资助(51174042)，东北石油大学研究生创新科研项目资助(YJSCX2015-009NEPU)。十$苏文坤，女，1990年1月生，硕士研究生。黑龙江省大庆市，1633

6、18。学兔兔www.xuetutu.com第43卷第1期化工机械21和烷烃析出质量分数的模拟结果良好，且发现高逸度，并使用正规溶液、聚合物溶液及状态方程等碳数烷烃的析出对温度很敏感⋯。模型做了实例计算，结果表明，对于高温原油蜡沉1．2聚合物溶液模型积量的计算，状态方程法更为合适。聚合物溶液是指聚合物以分子状态分散在溶目前业内应用较多的热力学模型是正规溶液剂中所形成的均相体系，是处于热力学平衡状态理论模型、UNIQUAC局部组成活度系数模型和的真溶液，因此溶液的性质不随时间变化，服从相它们的各种修正模型。但热力

7、学模型需详细分析平衡规律。较为常用的聚合物溶液模型是基于过所研究原油的组分，且各组分之间性质差别很大，量吉布斯自由能表示的Flory—Huggins、UNIQUAC所以这类模型一般比较复杂，适应性较差，应用范及UNIFAC等的一类热力学模型。围较窄，精度有限，应用起来并不方便。Hansen等用Flory活度系数模型来描述液相2动力学模型的非理想性，建立了首个聚合物溶液模型。但模蜡沉积动力学模型多建立在Fick扩散定律型参数均由一种原油匹配得到，且未描述固相的的基础上，通过对管输过程中的具体蜡沉积机理非理想性，

8、所以有一定的使用限制。Pauly等用和影响因素进行分析，建立起蜡沉积速率方程，并wilson方程描述固相得到了满意的结果。但结合室内模拟试验来确定方程中的参数，最终得CoutinhoJAP等发现wilson模型仅在烷烃分布出蜡沉积动力学模型。国内外关于蜡沉积的动力较窄时预测良好，烷烃分布较宽时预测偏高，因此学模型有很多，其中具有代表性的模型有Burger提出使用UNIQUAC方程替代，扩大了模型的适