多相管流蜡沉积实验研究进展.pdf

《多相管流蜡沉积实验研究进展.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、712化工机械2014正多相管流蜡沉积实验研究进展全青刈于达1李雪1庚琳1宫敬1姜珊2(1．中国石油大学(北京)油气管道输送安全国家工程实验室；2．中国石油天然气管道工程有限公司)摘要总结归纳了国内、外关于多相管流蜡沉积的研究成果，着重分析了油水、油气两相蜡沉积的实验研究情况，提出了多相管流蜡沉积研究存在的问题和建议。关键词油气管道输送多相管流油水两相流油气两相流蜡沉积中图分类号TQ022．4文献标识码A文章编号0254石094(2014)06-0712-06在含蜡原油管道集输系统中，当管壁温度低于油温且低于原油析蜡点温度(WaxApp

2、earanceTemperature，WAT)时，溶解于原油中的蜡分子会析出形成晶粒凝聚，并在温差等因素的驱动下移动到管壁处形成结蜡层，即蜡沉积。¨j。蜡沉积的发生会减小管道流通截面，增大管道输送压力，从而降低管道运输能力，增加清管频率，严重时甚至堵塞管道，这必然会对石油经济造成巨大损失，并严重破坏环境旧1。管道蜡沉积是一个相当复杂的过程，涉及原油组成、油壁温度、流速、流型及管壁材料等多种影响因素，因此蜡沉积的研究已是国内、外石油工业中研究的热点和难点

3、3。。目前国内、外学者对蜡沉积的研究主要集中在单相蜡沉积研究，利用冷板、冷指和环道实

4、验装置探究蜡沉积机理、测厚方法、影响因素及预测模型等，并获得了大量成果。相比于单相蜡沉积的研究，油水、油气两相蜡沉积的研究仍处于起步阶段，油气水三相蜡沉积目前还没有发表的文献。笔者在参阅了，大量国内、外蜡沉积研究文献的基础上，着重对油水、油气两相流动蜡沉积实验研究进展进行总结和归纳。1油水两相蜡沉积实验研究1．1冷板、冷指实验冷板、冷指装置的工作原理为：将带有循环冷却液的金属板或金属管浸入温度较高的含蜡原油中，由于温差的存在，在金属板或金属管表面会形成蜡沉积层，一定时间后测量金属板或金属管上的蜡沉积量。这类实验装置可以研究冷却液温度、原

5、油温度、时间、沉积表面性质、化学试剂及含水率等对蜡沉积的影响。HsuJC等利用冷板实验装置研究了冷板表面不同润湿特性对油水两相蜡沉积的影响，实验结果表明：在油润湿的冷板表面，蜡沉积量基本没有变化；而在水润湿的冷板表面，蜡沉积量明显减少¨。。AhnS等对冷板实验装置进行改进使冷板可以旋转，以模拟管流中的剪切，并研究了非离子型表面活性剂对油水两相蜡沉积的影响，结果表明：随着含水率的增大，蜡沉积的质量减小，而蜡沉积量与油相质量的比值为一常数¨。。不过旋转的冷板与实际管流中的剪切还是有一定区别的。CoutoGH等用冷指实验装置研究了含水率对油包

6、水型乳状液蜡沉积量的影响，结果表明：在相同实验温度条件下，保持油水乳状液总体积不变，随着含水率的增大，蜡沉积量大幅度减小，且均比单相条件下的蜡沉积量小¨。。由于实验过程中保持油水乳状液的总体积不变，随着含水率的增大(即水占总体积的比例增大)相应油相体积减少，导致无法确定该实验现象发生的原因是含水率增大还是油相体积减小。针对上述实验的缺陷，ZhangY等用冷指实验装置研究了在油水乳状液总体积不变和油相体}全青，女，1989年12月生，博士研究生。北京市，102249。第41卷第6期化工机械713积不变两种条件下，冷指温度、乳状液温度、含水

7、率和液滴大小、分布对蜡沉积量的影响，实验结果发现：在乳状液温度(冷指温度)恒定、含水率相同的条件下，蜡沉积量随着冷指温度的降低(乳状液温度的升高)而增大，即随温差的增大而增大；在相同温度条件下，随着含水率的变化，蜡沉积的质量与相应乳状液中油相的质量比值为一定值，这与文献[5]的实验结果相符；在乳状液温度与冷指温度差值一定的条件下，随着乳状液温度与冷指温度的升高，蜡沉积量减小，即相同温差条件，随着温度区间的升高，蜡沉积量减小；在相同含水率条件下，随着乳状液制备时搅拌速度的增大，蜡沉积速率减小，即随着乳状液体系中分散相初始液滴直径的减小、小

8、液滴数量的增多，蜡沉积量减小、‘5。实验对比了油水乳状液总体积不变和油相体积不变两种实验方法，结果表明这两种方法没有显著差别，且蜡沉积量随含水率的变化趋势一致，即含水率增加导致蜡沉积量减少的原因与油相体积减小无关。1．2环道实验尽管已建立的环道大小各异，但它们的原理、结构相似，图1为中国石油大学(北京)的多相蜡沉积环道流程。环道的实验原理为：通过调节测试段内循环水的温度控制测试段壁温，当壁温低于油温且低于原油析蜡点温度时，测试段内将出现蜡沉积，使得管内径变小，差压变大；同时将参比段水温和实验油温调节一致，此时参比段无蜡沉积，管内径不变。

9、通过测得参比段和测试段的差压值，可计算出测试段管径，从而确定蜡沉积层厚度。图j多相蜡沉积环道流程SergioNB在内径为25．4mm、总长度为13．5m的环道上研究了油水两相在分层流和环状流流型下的沉积现象