一種化學清蠟劑動態模擬評價裝置及評價方法
【專利摘要】本發明涉及一種化學清蠟劑動態模擬評價裝置及評價方法。其技術方案是：恒溫水浴槽的內腔通過管道固定支架固定實驗模擬管道，所述實驗模擬管道的下端連接到活塞泵，活塞泵通過電機驅動，所述活塞泵連接樣品罐；所述實驗模擬管道的上端連接排液管，排液管的末端設有排液口旋塞閥，排液口旋塞閥的下方設有回收槽。有益效果是：本發明通過設置實驗模擬管道，可以實現壓力、溫度、流量、流速等調節控制，模擬石油和清蠟劑在管道中的動態過程；調變管徑、結蠟組成等過參數，模擬現場應用過程中的實際工藝參數，實現對清蠟劑的動態模擬評價，較為直觀地反映清蠟劑的現場應用效果，縮短清蠟劑的研制時間。
【專利說明】
一種化學清蠟劑動態模擬評價裝置及評價方法
技術領域
[0001] 本發明涉及一種化學清蠟劑的應用評價技術，特別涉及一種化學清蠟劑動態模擬 評價裝置及評價方法。
【背景技術】
[0002] 原油多含蠟、膠質、瀝青質組分，屬于高凝高粘原油。原油中的蠟、膠質和瀝青質在 一定的溫度、壓力、流速時開始析出，并沉積在管道、閥門、分離器、儲罐等設備內表面，增加 了流動阻力和能耗，降低了原油生產和管輸生產，嚴重時引起管道堵塞、卡栗、抽油桿卡桿 等事故，因此需要經常對管道和油井管進行清防蠟施工。目前已發展出機械、熱力、化學、微 生物、超聲等清防蠟技術，其中化學劑清防蠟技術應用較為廣泛，已發展出水基清蠟劑、油 基清蠟劑和乳液清蠟劑、聚合物、表面活性劑防蠟劑等多個系列。
[0003] 化學清防蠟劑研發過程，不論是清蠟作用機理，還是清蠟劑的開發，需要掌握結蠟 和清蠟的過程機理，對清蠟劑的效果進行評價。清蠟劑效果評價和作用機理研究手段較為 單一，目前主要采用靜態減重法進行測量，即采用預先制作的蠟球或蠟塊浸泡在清防蠟劑 中，測定規定時間內蠟球重量的變化。2013年中石化勝利石油管理局企業標準《采油用清、 防蠟劑通用技術條件》中提及靜態清蠟劑性能評價裝置和評價方法，測量樣品蠟塊的溶解 時間計算溶蠟速率。2009年石油天然氣行業標準SY/T6300-2009《采油用清、防蠟劑技術條 件》中提到微動態溶蠟法，采用低速攪拌模擬原油流動過程，測量蠟溶解速率和清蠟率，進 行清蠟效果評價。李敬波專利《清蠟劑清蠟速率測定裝置》設計了多測量單元的清蠟劑靜態 評價裝置，也是采用掛蠟塊的靜態方法。
[0004] 靜態和微動態評價裝置和方法，均不能有效的模擬清蠟劑在應用過程中的動態過 程，使得室內研究評價和現場的應用情況有著靜與動的差別。本發明針對清蠟劑室內研發 和現場際應用的需求，有針對性地構建清蠟劑室內評價和現場應用條件之間的差別，發明 了化學清蠟劑動態模擬評價裝置及評價方法。
【發明內容】
[0005] 本發明的目的就是針對現有技術存在的上述缺陷，提供一種化學清蠟劑動態模擬 評價裝置及評價方法，模擬化學清蠟劑在管道內作用的動態過程，保證清蠟劑的開發和現 場的一致性，提高化學劑開發的效率。
[0006] 本發明提到的一種化學清蠟劑動態模擬評價裝置，包括模擬管道出口溫度表（1)、 模擬管道出口壓力表(2 )、排液管(3 )、排液口旋塞閥（4 )、實驗模擬管道(5 )、回收槽(6 )、管 道固定支架（7)、水浴溫度計（8)、恒溫水浴槽（9)、電加熱器（10)、模擬管道入口溫度表 (11)、模擬管道入口壓力表（12)、水浴溫度控制器（13)、止回閥（14)、活塞栗（15)、電機 (16)、樣品罐（17)，恒溫水浴槽(9)的內腔通過管道固定支架(7)固定實驗模擬管道(5)，所 述實驗模擬管道(5)的下端通過模擬管道入口溫度表(11)和模擬管道入口壓力表(12)連接 到活塞栗（15)，活塞栗（15)通過電機（16)驅動，所述活塞栗（15)通過止回閥（14)連接樣品 罐(17);所述實驗模擬管道(5)的上端通過模擬管道出口溫度表(1)和模擬管道出口壓力表 (2)連接排液管(3)，排液管(3)的末端設有排液口旋塞閥(4)，排液口旋塞閥(4)的下方設有 回收槽(6)。
[0007] 上述恒溫水浴槽(9)內腔設有電加熱器（10)，且電加熱器（10)的外側設有水浴溫 度控制器(13)。
[0008] 上述實驗模擬管道(5)選取管徑DN20的實驗模擬管道，100cm長，用石油醚反復清 洗，晾干后再用蒸餾水和乙醇清洗各一次，放入100 °C烘箱中烘干24h，冷卻至室溫后稱量3 次，取平均值_:，再置于35Γ恒溫干燥箱中；將100份石蠟、10份膠質、5份瀝青質置于鋼槽 中，80°C加熱融化，攪拌混合均勻;取干燥稱量后的實驗模擬管道并用報紙包裹外表面，插 入不同直徑的鋼筋，采用支架固定于管道軸心，再將管道移至鋼槽中，使其浸沒，待蠟凝固 后，取出，分別抽取鋼筋，去掉管道外表面結蠟，稱量3次，取平均值0?，稱為結蠟的實驗模 擬管道。
[0009] 本發明提到的一種化學清蠟劑動態模擬評價裝置的評價方法，包括以下步驟： 第一步，按照要求選取規定管徑的實驗模擬管道一段，分別用石油醚、蒸餾水和乙醇清 洗各一次，放入l〇〇°C烘箱中烘干24h，冷卻至室溫后稱量3次，取平均值·，恒溫35°C待用； 第二步，將蠟加熱融化，形成液體，攪拌均勻；取第一步的干燥稱量后的實驗模擬管道 并用報紙包裹外表面，插入不同直徑的鋼筋，采用支架固定于管道軸心，再將管道移至融化 石蠟的槽中，使其浸沒，待石蠟凝固后，取出；再抽取鋼筋，去掉管道外表面結蠟，稱量3次， 取平均值，記錄，稱為結蠟的實驗模擬管道，待用； 第三步，將第二步處理好的結蠟的實驗模擬管道(5)安裝在空恒溫水浴槽(9)中，采用 固定支架(7)進行固定，連接好結蠟的實驗模擬管道(5)進出口的壓力和溫度傳感器;將水 浴槽充滿水，開啟加熱和控溫裝置，維持溫度恒定； 第四步，按照實驗安排，配制不同濃度的清蠟劑溶液，并移至樣品罐中，待用； 第五步，根據所選管徑和實驗模擬要求，計算活塞栗往復運動頻率，調節電機頻率和功 率，控制活塞栗輸出壓力和頻次； 第六步，開啟電機和活塞栗，開啟止回閥（14)、排液口旋塞閥(4)，使實驗模擬管道充滿 清防蠟劑溶液，排液口出現清蠟劑溶液后，開始記錄進出口溫度和壓力，以及流量數據，每 幾分鐘記錄一次； 第七步，待設定的實驗時間結束后，關閉電機和活塞栗，停止水浴槽加熱，并排干水浴 槽;取出結蠟的實驗模擬管道(5)，排干內部液體，再將其置于35°C烘箱中干燥24h，稱量3 次，取平均值，并記錄； 第八步，計算 蠟沉積量：沒b =攢丨- 蠟沉積量，g; ◎?:蠟沉積量與實驗模擬管道的總質量，g; 實驗模擬管道質量，g 溶蠟速率:
1----溶蠟速率，g；|i_; 裳_1----蠟沉積量，g; $----實驗時間，min 其他參數，包括進出口壓力、溫度、液體流量，均為模擬實際情況設定，通過這些參數的 測量，可以預測清蠟劑在實際應用過程中的效果，可以指導現場應用； 第九步，實驗完成，清理實驗模擬管道、排液管道、樣品罐、回收槽，以備下次使用。
[0010] 本發明的有益效果是:本發明通過設置實驗模擬管道，可以實現壓力、溫度、流量、 流速等調節控制，模擬石油和清蠟劑在管道中的動態過程;調變管徑、結蠟組成等過參數， 模擬現場應用過程中的實際工藝參數，實現對清蠟劑的動態模擬評價，較為直觀地反映清 蠟劑的現場應用效果，縮短清蠟劑的研制時間。
【附圖說明】
[0011] 附圖1是本發明的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0012] 結合附圖，對本發明作進一步的描述： 實施例1:本發明提到化學清蠟劑動態模擬評價裝置，如圖1所示，包括模擬管道出口溫 度表（1)、模擬管道出口壓力表(2)、排液管(3)、排液口旋塞閥（4)、實驗模擬管道(5)、回收 槽(6)、管道固定支架(7)、水浴溫度計(8)、恒溫水浴槽(9)、電加熱器(10)、模擬管道入口溫 度表（11)、模擬管道入口壓力表(12)、水浴溫度控制器（13)、止回閥（14)、活塞栗（15)、電機 (16)、樣品罐（17)，恒溫水浴槽(9)的內腔通過管道固定支架(7)固定實驗模擬管道(5)，所 述實驗模擬管道(5)的下端通過模擬管道入口溫度表(11)和模擬管道入口壓力表(12)連接 到活塞栗（15)，活塞栗（15)通過電機（16)驅動，所述活塞栗（15)通過止回閥（14)連接樣品 罐(17);所述實驗模擬管道(5)的上端通過模擬管道出口溫度表(1)和模擬管道出口壓力表 (2)連接排液管(3)，排液管(3)的末端設有排液口旋塞閥(4)，排液口旋塞閥(4)的下方設有 回收槽(6)。
[0013] 上述恒溫水浴槽(9)內腔設有電加熱器（10)，且電加熱器（10)的外側設有水浴溫 度控制器(13)。
[0014] 上述實驗模擬管道(5)為鋼制管道，管徑根據需要進行選擇;上述實驗管道的沉積 的蠟由石蠟、膠質、瀝青質按照一定比例混合而成，或直接采用現場收集的管道沉積物，根 據需要進行調變。
[0015] 上述的活塞栗運動頻率和壓力調節是根據所選模擬管道管徑、現場壓力和流速參 數，進行計算得到的。
[0016] 根據現場應用的要求，選取規定管徑DN20的實驗模擬管道5,100cm長，用石油醚反 復清洗，晾干后再用蒸餾水和乙醇清洗各一次，放入100 °C烘箱中烘干24h，冷卻至室溫后稱 量3次，取平均值、$#，再置于35°C恒溫干燥箱中；將100份石蠟、10份膠質、5份瀝青質置于鋼 槽中，80°C加熱融化，攪拌混合均勻。取干燥稱量后的實驗模擬管道并用報紙包裹外表面， 插入不同直徑的鋼筋，采用支架固定于管道軸心，再將管道移至鋼槽中，使其浸沒，待蠟凝 固后，取出。分別抽取鋼筋，去掉管道外表面結蠟，稱量3次，取平均值〃h，稱為結蠟的實驗 模擬管道，待用;將結蠟的實驗模擬管道5安裝在空恒溫水浴槽9中，采用固定支架7進行固 定，連接好實驗模擬管道進出口的壓力2、12和溫度傳感器1、11;水浴槽充滿水，開啟電加熱 器10和控溫裝置13,維持溫度35°C恒定，水浴箱溫度計8輔助測量水浴溫度。
[0017] 本發明提到的一種化學清蠟劑動態模擬評價裝置的評價方法，包括以下步驟： 第一步，按照要求選取規定管徑的實驗模擬管道一段，分別用石油醚、蒸餾水和乙醇清 洗各一次，放入100Γ烘箱中烘干24h，冷卻至室溫后稱量3次，取平均值_，恒溫35Γ待用； 第二步，將蠟加熱融化，形成液體，攪拌均勻；取第一步的干燥稱量后的實驗模擬管道 并用報紙包裹外表面，插入不同直徑的鋼筋，采用支架固定于管道軸心，再將管道移至融化 石蠟的槽中，使其浸沒，待石蠟凝固后，取出；再抽取鋼筋，去掉管道外表面結蠟，稱量3次， 取平均值釋h記錄，稱為結蠟的實驗模擬管道，待用； 第三步，將第二步處理好的結蠟的實驗模擬管道(5)安裝在空恒溫水浴槽(9)中，采用 固定支架(7)進行固定，連接好結蠟的實驗模擬管道(5)進出口的壓力和溫度傳感器;將水 浴槽充滿水，開啟加熱和控溫裝置，維持溫度恒定； 第四步，按照實驗安排，配制不同濃度的清蠟劑溶液，并移至樣品罐中，待用； 第五步，根據所選管徑和實驗模擬要求，計算活塞栗往復運動頻率，調節電機頻率和功 率，控制活塞栗輸出壓力和頻次； 第六步，開啟電機和活塞栗，開啟止回閥（14)、排液口旋塞閥(4)，使實驗模擬管道充滿 清防蠟劑溶液，排液口出現清蠟劑溶液后，開始記錄進出口溫度和壓力，以及流量數據，每3 分鐘記錄一次； 第七步，待設定的實驗時間結束后，關閉電機和活塞栗，停止水浴槽加熱，并排干水浴 槽;取出結蠟的實驗模擬管道(5)，排干內部液體，再將其置于35°C烘箱中干燥24h，稱量3 次，取平均值，并記錄； 第八步，計算 蠟沉積量:〃 蠟沉積量，g ; 蠟沉積量與實驗模擬管道的總質量，g ; 實驗模擬管道質量，g 溶蠟速率 ?----溶錯速率，; .儀，.. 錯沉積量，g; ? 實驗時間，min 其他參數:包括進出口壓力、溫度、液體流量，均為模擬實際情況設定，通過這些參數的 測量，可以預測清蠟劑在實際應用過程中的效果，可以指導現場應用； 第九步，實驗完成，清理實驗模擬管道、排液管道、樣品罐、回收槽，以備下次使用。
[0018] 本例由于模擬了清蠟劑在管道內動態作用的過程，通過壓力、溫度、流量、流速的 控制，較為真實的反映了流體在管道中的流動、清蠟劑在管道內對沉積蠟的作用，實現對清 蠟劑的動態模擬評價，較為直觀地反映清蠟劑的現場應用效果，縮短清蠟劑的研制時間。
[0019] 以上所述，僅是本發明的部分較佳實施例，任何熟悉本領域的技術人員均可能利 用上述闡述的技術方案加以修改或將其修改為等同的技術方案。因此，依據本發明的技術 方案所進行的任何簡單修改或等同置換，盡屬于本發明要求保護的范圍。
【主權項】
1. 一種化學清蠟劑動態模擬評價裝置，其特征是:包括模擬管道出口溫度表（I)、模擬 管道出口壓力表(2)、排液管(3)、排液口旋塞閥（4)、實驗模擬管道(5)、回收槽(6)、管道固 定支架(7 )、水浴溫度計(8 )、恒溫水浴槽(9 )、電加熱器（IO )、模擬管道入口溫度表（11)、模 擬管道入口壓力表（12)、水浴溫度控制器（13)、止回閥（14)、活塞栗（15)、電機（16)、樣品罐 (17)，恒溫水浴槽(9)的內腔通過管道固定支架(7)固定實驗模擬管道(5)，所述實驗模擬管 道（5)的下端通過模擬管道入口溫度表（11)和模擬管道入口壓力表（12)連接到活塞栗 (15)，活塞栗（15)通過電機（16)驅動，所述活塞栗（15)通過止回閥（14)連接樣品罐（17);所 述實驗模擬管道(5)的上端通過模擬管道出口溫度表(1)和模擬管道出口壓力表(2)連接排 液管（3 )，排液管（3 )的末端設有排液口旋塞閥（4 )，排液口旋塞閥（4 )的下方設有回收槽 (6)〇2. 根據權利要求1所述的化學清蠟劑動態模擬評價裝置，其特征是：所述恒溫水浴槽 (9)內腔設有電加熱器(10)，且電加熱器(10)的外側設有水浴溫度控制器(13)。3. 根據權利要求1所述的化學清蠟劑動態模擬評價裝置，其特征是:所述實驗模擬管道 (5)選取管徑DN20的實驗模擬管道，IOOcm長，用石油醚反復清洗，晾干后再用蒸餾水和乙醇 清洗各一次，放入100°C烘箱中烘干24h，冷卻至室溫后稱量3次，取平均值，再置于35°C 恒溫干燥箱中；將100份石蠟、10份膠質、5份瀝青質置于鋼槽中，80°C加熱融化，攪拌混合均 勻;取干燥稱量后的實驗模擬管道并用報紙包裹外表面，插入不同直徑的鋼筋，采用支架固 定于管道軸心，再將管道移至鋼槽中，使其浸沒，待蠟凝固后，取出，分別抽取鋼筋，去掉管 道外表面結蠟，稱量3次，取平均值〃^，稱為結蠟的實驗模擬管道。4. 一種如權利要求1-3中任一項所述的化學清蠟劑動態模擬評價裝置的評價方法，其 特征是包括以下步驟： 第一步，按照要求選取規定管徑的實驗模擬管道一段，分別用石油醚、蒸餾水和乙醇清 洗各一次，放入IOOtC烘箱中烘干24h，冷卻至室溫后稱量3次，取平均值_，恒溫35Γ待用； 第二步，將蠟加熱融化，形成液體，攪拌均勻；取第一步的干燥稱量后的實驗模擬管道 并用報紙包裹外表面，插入不同直徑的鋼筋，采用支架固定于管道軸心，再將管道移至融化 石蠟的槽中，使其浸沒，待石蠟凝固后，取出；再抽取鋼筋，去掉管道外表面結蠟，稱量3次， 取平均值P%，記錄，稱為結蠟的實驗模擬管道，待用； 第三步，將第二步處理好的結蠟的實驗模擬管道(5)安裝在空恒溫水浴槽(9)中，采用 固定支架(7)進行固定，連接好結蠟的實驗模擬管道(5)進出口的壓力和溫度傳感器;將水 浴槽充滿水，開啟加熱和控溫裝置，維持溫度恒定； 第四步，按照實驗安排，配制不同濃度的清蠟劑溶液，并移至樣品罐中，待用； 第五步，根據所選管徑和實驗模擬要求，計算活塞栗往復運動頻率，調節電機頻率和功 率，控制活塞栗輸出壓力和頻次； 第六步，開啟電機和活塞栗，開啟止回閥（14)、排液口旋塞閥(4)，使實驗模擬管道充滿 清防蠟劑溶液，排液口出現清蠟劑溶液后，開始記錄進出口溫度和壓力，以及流量數據，每 幾分鐘記錄一次； 第七步，待設定的實驗時間結束后，關閉電機和活塞栗，停止水浴槽加熱，并排干水浴 槽;取出結蠟的實驗模擬管道(5)，排干內部液體，再將其置于35°C烘箱中干燥24h，稱量3 次，取平均值，并記錄； 第八步，計*錯沉積量： 錯沉積量，g ; @\:蠟沉積量與實驗模擬管道的總質量，g ; Ms:實驗模擬管道質量，g 溶蠟速率t----溶蠟速率----蠟沉積量，g; ?----實驗時間，min 其他參數，包括進出口壓力、溫度、液體流量，均為模擬實際情況設定，通過這些參數的 測量，可以預測清蠟劑在實際應用過程中的效果，可以指導現場應用； 第九步，實驗完成，清理實驗實驗模擬管道、排液管道、樣品罐、回收槽，以備下次使用。
【文檔編號】G01N5/02GK106018156SQ201610456880
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年6月23日
【發明人】代曉東, 霍凱, 范國威, 孫邵輝, 段佳棟, 王濤, 張延萍, 齊蕓, 陳曉雅, 印樹明
【申請人】中國石油大學勝利學院