一種原油結(jié)蠟量測(cè)試裝置及采用該裝置的防蠟率測(cè)試方法與流程

本發(fā)明涉及原油防蠟測(cè)試技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種原油結(jié)蠟量測(cè)試裝置及采用該裝置的防蠟率測(cè)試方法。

背景技術(shù)：

我國(guó)開采出來(lái)的原油，很多都有“三高”的特點(diǎn)，即高含蠟、高凝點(diǎn)、高黏度。部分原油含蠟質(zhì)量分?jǐn)?shù)在15%-30%，含蠟量越高，析蠟溫度越高。在開采和集輸過(guò)程中，析蠟溫度高會(huì)導(dǎo)致管道容易結(jié)蠟，蠟在油管中和輸油管道內(nèi)的結(jié)晶析出，會(huì)導(dǎo)致輸油管道的有效流通內(nèi)徑逐漸變小，輸送能力下降，嚴(yán)重情況下還將直接影響油井的正常生產(chǎn)活動(dòng)。因此，油田防蠟已成為我國(guó)各大油田面臨的共同問(wèn)題。

目前油田的防蠟措施主要有化學(xué)清防蠟、機(jī)械清防蠟、熱力清防蠟等?；瘜W(xué)清防蠟技術(shù)以其高效的防蠟效果、較低的經(jīng)濟(jì)成本和簡(jiǎn)單的現(xiàn)場(chǎng)操作而成為我國(guó)油田清防蠟的首要手段。由于各個(gè)油田不同區(qū)塊之間油品性質(zhì)的差異，化學(xué)清防蠟劑的選擇往往成為防蠟效率高低與否的關(guān)鍵。

化學(xué)清防蠟劑的選擇通常是通過(guò)測(cè)量防蠟率的大小來(lái)決定的，其測(cè)量關(guān)鍵是模擬原油在管道中的流動(dòng)狀態(tài)和降溫過(guò)程。防蠟劑作用效果的室內(nèi)評(píng)價(jià)方法主要有“冷指法”、“毛細(xì)管阻塞法”和“環(huán)道法”三種。環(huán)道法的優(yōu)點(diǎn)是不僅能測(cè)出防蠟劑的防蠟率，還能同時(shí)測(cè)出防蠟劑的降粘率，其缺點(diǎn)是檢驗(yàn)設(shè)備的投資大和所需油樣量大。冷指法的優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備投資小和所需油樣量少，缺點(diǎn)是一次測(cè)定中僅能測(cè)定某一溫度下的防蠟效果，要評(píng)價(jià)防蠟劑在整個(gè)油管或集輸管道中的綜合防蠟效果需要進(jìn)行多次測(cè)試。在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，形成了一些改進(jìn)的方法，如大慶油田的石蠟沉積杯法。但是,綜合上述方法對(duì)防蠟率的測(cè)定，主要存在如下不足：

1、效率低：一次只能測(cè)量某一溫差下的防蠟率。

2、工作量大：要評(píng)價(jià)防蠟劑在從井底到井口不同位置上的防蠟效果，必須重復(fù)進(jìn)行多次試驗(yàn)。

3、實(shí)驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確性差：在采用石蠟沉積杯法時(shí)，部分石蠟不可避免的會(huì)沉積在攪拌轉(zhuǎn)子上，使測(cè)得的結(jié)蠟量偏小。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中防蠟率測(cè)量中存在的不足，提供一種原油結(jié)蠟量測(cè)試裝置，通過(guò)模擬原油在管道中流動(dòng)過(guò)程及溫度場(chǎng)變化，測(cè)試管壁結(jié)蠟量，以提高測(cè)量的準(zhǔn)確性和真實(shí)性。

本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種原油結(jié)蠟量測(cè)試裝置，包括水浴箱,所述水浴箱內(nèi)設(shè)有振蕩器和若干排卡槽組件,所述卡槽組件用于卡裝測(cè)試管,所述水浴箱與控溫單元通過(guò)循環(huán)管路連接用于控制水浴箱內(nèi)的水溫，所述水浴箱內(nèi)設(shè)有測(cè)溫元件，所述測(cè)溫元件與計(jì)算機(jī)控制單元連接，所述計(jì)算機(jī)控制單元用于控制水浴箱的溫度和振動(dòng)頻率。

本發(fā)明的原油結(jié)蠟量測(cè)試裝置，將測(cè)試管置于水浴箱內(nèi)，控溫單元可以控制水浴箱內(nèi)的溫度變化，以實(shí)現(xiàn)測(cè)量時(shí)模擬現(xiàn)場(chǎng)油管的溫度變化；振蕩器的振動(dòng)可以模擬原油在油管中的流動(dòng)過(guò)程。因此，本發(fā)明的裝置，可以使測(cè)試管模擬原油管道的流動(dòng)過(guò)程和溫度場(chǎng)的變化，從而提高測(cè)量的準(zhǔn)確性和真實(shí)性。

為便于測(cè)試管的安裝，每排所述卡槽組件包括與水浴箱箱壁固定的固定槽和與固定槽相對(duì)側(cè)的箱壁通過(guò)彈簧固定的活動(dòng)槽，所述固定槽和活動(dòng)槽的相對(duì)面設(shè)有用于卡裝測(cè)試管的安裝孔。

為便于同時(shí)進(jìn)行多組數(shù)據(jù)測(cè)量，每排卡槽組件的固定槽和活動(dòng)槽相對(duì)面的安裝孔對(duì)應(yīng)設(shè)有若干組，每組分別用于彈性卡裝一只測(cè)試管。

為便于實(shí)現(xiàn)水浴箱內(nèi)的溫度控制和振動(dòng)參數(shù)的控制，所述計(jì)算機(jī)控制單元包括溫度控制模塊和振動(dòng)頻率控制模塊；控溫單元包括循環(huán)水箱，加熱部件、冷卻部件和循環(huán)泵，溫度控制模塊控制加熱部件或冷卻部件以調(diào)節(jié)循環(huán)水箱內(nèi)的水溫，并通過(guò)循環(huán)管路與水浴箱循環(huán)以控制水浴箱的水溫；所述振動(dòng)頻率控制模塊用于控制振蕩器的振動(dòng)頻率和振幅。

本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種采用上述測(cè)試裝置進(jìn)行防蠟率測(cè)試的方法，包括如下步驟：

1）清洗烘干若干空測(cè)試管，并分別稱量各測(cè)試管的質(zhì)量分別記為M_管1、M_管2、 …M_管n；

2）配制符合測(cè)試要求的模擬采出液，分別裝入測(cè)試管中，再將測(cè)試管分為兩組,一組為空白組,另一組為測(cè)試組，并向測(cè)試管中加入防蠟劑實(shí)際使用濃度的劑量，混合均勻，然后將測(cè)試管端口密封，卡裝至水浴箱中的卡槽組件上；

3）通過(guò)計(jì)算機(jī)控制單元設(shè)置水浴箱的初始溫度、終止溫度，降溫速率及振動(dòng)頻率和振幅；

4）開啟溫控單元和循環(huán)管路，將水浴箱的溫度升至初始溫度，并保溫30—40min,然后開啟振蕩器以設(shè)定的振幅和頻率開始振動(dòng)，同時(shí)，通過(guò)控溫單元以設(shè)定的降溫速率開始降溫至終止溫度，并將測(cè)試管在終止溫度保溫5—10min，關(guān)閉振蕩器和溫控單元；

5）將測(cè)試管從水浴箱移至與終止溫度相同的保溫箱內(nèi)，然后將各測(cè)試管內(nèi)的液體緩慢倒出，并倒空10—15min,然后分別稱量各倒空后測(cè)試管的質(zhì)量，并分別記錄為M_蠟管1、M_蠟管2、…M_蠟管n；

6）分別計(jì)算各測(cè)試管結(jié)蠟試驗(yàn)前后的重量差，記為各測(cè)試管的結(jié)蠟量M_w1、M_w2、…M_wn:

M_wn = M_蠟管n- M_管n 公式（1）；

防蠟率：

E_W= (（M_w空白- M_wn）/ M_w空白）×100% 公式（2），

其中，M_w空白為空白組未加防蠟劑的測(cè)試管的結(jié)蠟量。

為便于振蕩時(shí)真實(shí)模擬測(cè)試管內(nèi)的流動(dòng)過(guò)程，所述步驟2）中測(cè)試管的裝液量為測(cè)試管總體積的50%-70%。

作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，所述步驟3）中，初始溫度為模擬采出液析蠟點(diǎn)以上5℃-7℃，終止溫度為純油樣的國(guó)標(biāo)凝點(diǎn)以上1℃-3℃，降溫速率為1℃/min；所述振動(dòng)頻率和振幅滿足v=2πfd，其中V為模擬的現(xiàn)場(chǎng)原油的流動(dòng)速度，f為振蕩頻率，d為振幅。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的原油結(jié)蠟量測(cè)試裝置的示意圖。

圖2為卡槽組件的安裝示意圖。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1

如圖1和圖2所示為本發(fā)明的原油結(jié)蠟量測(cè)試裝置，包括水浴箱1,水浴箱1內(nèi)設(shè)有振蕩器2和若干排卡槽組件3,卡槽組件3用于水平或垂直卡裝測(cè)試管4,測(cè)試管4內(nèi)預(yù)先封裝有一定量的模擬采出液,水浴箱1與控溫單元5通過(guò)循環(huán)管路連接用于控制水浴箱1內(nèi)的水溫，水浴箱1內(nèi)設(shè)有測(cè)溫元件，測(cè)溫元件與計(jì)算機(jī)控制單元6連接，計(jì)算機(jī)控制單元6用于控制水浴箱1的溫度和振動(dòng)頻率。其中，振蕩器2分為兩個(gè)部分，下部為不可動(dòng)的部分，不可動(dòng)的部分固定在水浴箱底部，并在水浴箱底部通過(guò)電纜連接到計(jì)算機(jī)，可以由計(jì)算機(jī)控制其振動(dòng)頻率；振蕩器上部為可動(dòng)部分，可以水平振蕩或者垂直振蕩。

實(shí)施例中，每排卡槽組件3包括與水浴箱1箱壁固定的固定槽301和與固定槽301相對(duì)側(cè)的箱壁通過(guò)彈簧303固定的活動(dòng)槽302，固定槽301和活動(dòng)槽302的相對(duì)面設(shè)有用于卡裝測(cè)試管4的安裝孔。

每排卡槽組件3的固定槽301和活動(dòng)槽302相對(duì)面的安裝孔對(duì)應(yīng)設(shè)有若干組，每組分別用于彈性卡裝一只測(cè)試管4。為便于模似不同的油管使用條件下的管內(nèi)液體動(dòng)態(tài)，卡槽組件3可以水平卡裝測(cè)試管，也可以垂直卡裝測(cè)試管，可以分別模擬原油在輸油管線中的流動(dòng)動(dòng)態(tài)，或模擬采油管內(nèi)的流動(dòng)狀態(tài)。

計(jì)算機(jī)控制單元6包括溫度控制模塊和振動(dòng)頻率控制模塊；控溫單元包括循環(huán)水箱，加熱部件、冷卻部件和循環(huán)泵，溫度控制模塊控制加熱部件或冷卻部件以調(diào)節(jié)循環(huán)水箱內(nèi)的水溫，并通過(guò)循環(huán)管路與水浴箱循環(huán)以控制水浴箱的水溫；所述振動(dòng)頻率控制模塊用于控制振蕩器的振動(dòng)頻率和振幅。

本實(shí)施例的原油結(jié)蠟量測(cè)試裝置，將測(cè)試管置于水浴箱內(nèi)，控溫單元可以控制水浴箱內(nèi)的溫度變化，以實(shí)現(xiàn)測(cè)量時(shí)模擬現(xiàn)場(chǎng)油管的溫度變化；振蕩器的振動(dòng)可以模擬原油在油管中的流動(dòng)過(guò)程。因此，本發(fā)明的裝置，可以使測(cè)試管模擬原油管道的流動(dòng)過(guò)程和溫度場(chǎng)的變化，從而提高測(cè)量的準(zhǔn)確性和真實(shí)性。

實(shí)施例2

本實(shí)施例采用以上述原油結(jié)蠟量測(cè)試裝置,進(jìn)行防蠟劑防蠟效果的測(cè)試評(píng)價(jià)。具體過(guò)程如下：

1）清洗烘干若干15支空測(cè)試管，并分別稱量各測(cè)試管的質(zhì)量分別記為M_管1、M_管2、 …M_管15；

2）分別配制江蘇某油田堡1-7、范19、高6-46井的模擬采出液，其含水率分別為39.2%、90%、54%；將步驟1）中的15支測(cè)試管分成3組，每組5支，每組分別裝入上述模擬采出液，裝液量為測(cè)試管容積的70%，其中每組有一支為空白組不添加防蠟劑，另外四支按實(shí)際使用量200 mg/kg的比例添加防蠟劑，并混合均勻，然后將各測(cè)試管端口密封，卡裝至水浴箱中的卡槽組件上；

3）通過(guò)計(jì)算機(jī)控制單元設(shè)置水浴箱的初始溫度、終止溫度，降溫速率及振動(dòng)頻率和振幅；水浴箱的初始溫度為模擬采出液析蠟點(diǎn)以上5℃-7℃，既50℃，終止溫度為33℃，降溫速率為1℃/min；根據(jù)振動(dòng)頻率和振幅滿足v=2πfd，設(shè)置振蕩器的振幅和頻率，其中V為模擬的現(xiàn)場(chǎng)原油的流動(dòng)速度，振幅設(shè)定為3cm ，具體確定振動(dòng)頻率時(shí)，堡1-7日產(chǎn)液9.4t/d，范19日產(chǎn)液13.4t/d，高6-46日產(chǎn)液12.2t/d,換算成原油在油管中的流動(dòng)速度分別為：堡1-7，0.89cm/s，范19，1.28cm/s，高6-46,1.16cm/s。根據(jù)公式v=2πfd，計(jì)算振蕩頻率范圍：0.05-0.07Hz。以上是單井生產(chǎn)的計(jì)算結(jié)果，如果是幾口井的產(chǎn)液并入一個(gè)輸油管線，經(jīng)過(guò)輸油管線到達(dá)計(jì)量站的話，其輸油管線中的液量將會(huì)達(dá)到50m³-100m³/d,可以用同樣的計(jì)算方法，計(jì)算其振蕩頻率。

4）開啟溫控單元和循環(huán)管路，將水浴箱的溫度升至初始溫度50℃，并保溫35min,然后開啟振蕩器以設(shè)定的振幅和頻率開始振動(dòng)，同時(shí)，通過(guò)控溫單元以設(shè)定的降溫速率1℃/min開始降溫至終止溫度33℃，并將測(cè)試管在終止溫度保溫5—10min，關(guān)閉振蕩器和溫控單元；

5）將各測(cè)試管從水浴箱移至與終止溫度相同的保溫箱內(nèi)，然后將各測(cè)試管內(nèi)的液體緩慢倒出，并倒空10—15min, 然后分別稱量各倒空后測(cè)試管的質(zhì)量，并分別記錄為M_蠟管1、M_蠟管2、…M_蠟管15；

6）分別計(jì)算各測(cè)試管結(jié)蠟試驗(yàn)前后的重量差，記為各測(cè)試管的結(jié)蠟量M_w1、M_w2、…M_w15:

M_wn= M_蠟管n- M_管n 公式（1）；

防蠟率：

E_W= (（M_w空白- M_wn）/ M_w空白）×100% 公式（2），

其中，M_w空白為各組測(cè)試管中，空白管未加防蠟劑的測(cè)試管的結(jié)蠟量。通過(guò)對(duì)各測(cè)試數(shù)據(jù)的計(jì)算得到如表1所述的測(cè)試結(jié)果。

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