[發明專利]一種鎢合金鍍層油管動態防蠟效果評價方法

有效

• 申請號: 201610259411.1
• 申請日: 2016-04-25
• 公開（公告）號: CN105954490B
• 公開（公告）日: 2017-10-13
• 發明（設計）人: 孫仁遠;魏宇翔;熊啟勇;孟祥娟;王承祥;周理志;劉冬冬;張寶;黃愛先;王美潔;紀云開;孫瑩
• 申請（專利權）人: 中國石油大學（華東）
• 主分類號: G01N33/20
• 分類號: G01N33/20;G01N11/00
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司37221
• 代理人: 趙敏玲

技術領域

本發明涉及高含蠟油井生產和集輸過程中鎢合金鍍層油管動態防蠟效果評價方法，可以針對不同模擬實驗或生產條件下獲得的實驗結果進行分析計算，定量評價鎢合金鍍層油管相對于普通油管的動態防蠟效果。

背景技術

原油是多組分碳氫化合物組成的混合物。在原油開采過程中，由于溫度、壓力的降低，原油可能由單一液相轉變為氣-液、液-固兩相或氣-液-固三相。原油中蠟的析出、長大，會粘附、沉積在油井井筒內壁上，影響原油產量，甚至造成油井停產。

為了解決油井的結蠟難題，油田采取了多種清防蠟措施，包括機械清防蠟、熱力清防蠟、表面能防蠟、化學劑清防蠟、聲波清防蠟、強磁清防蠟和微生物清防蠟等。其中，表面能防蠟主要分為油管內襯防蠟和涂層防蠟兩種方式，其作用機理是通過提高管壁的光滑度，改善表面潤濕性(達到親水憎油)，使蠟不易沉積，從而達到防蠟的目的。油田常用的玻璃襯里和聚氨基甲酸酯類涂層存在易磨損、壽命較短的問題，而鎢合金鍍層具有耐高溫、耐磨、防腐蝕等特征，且可以在表面形成親水表面，可以起到防蠟效果且壽命較長。

為評價鎢合金鍍層油管相對于普通油管的動態防蠟效果，申請人申請了一個關于“新型油井鎢合金鍍層防蠟效果檢測裝置(專利號為CN201420853451.5)”的專利，該專利給出了一種防蠟效果檢測裝置，沒有介紹具體的評價方法。本發明提出了一種基于專利CN201420853451.5公開的新型油井鎢合金鍍層防蠟效果檢測裝置的動態防蠟效果評價方法。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種鎢合金鍍層油管動態防蠟效果評價方法。該方法適用的裝置通過采用“N”型結構設計，使鎢合金鍍層油管與對比普通油管模擬油井垂直管流。該評價方法可以模擬現場生產條件下(如溫度和流速等)兩種油管兩端的差壓，根據裝置中傳感器收集的數據處理分析，計算出鎢合金鍍層油管的動態防蠟率，實現鎢合金鍍層油管防蠟效果的定量化評價。

為實現該技術目的，本發明的方案是：

一種鎢合金鍍層油管動態防蠟效果評價方法，包括以下步驟：

步驟1測定實驗油樣在不同溫度下的密度和粘度，根據測得的數據得到油樣粘度、密度隨溫度變化關系圖；

步驟2根據步驟1得到的關系圖以及流體力學理論，確定油管中的流體流態；

步驟3根據步驟2中得到的流體流態，計算油管的水力摩阻系數；

步驟4根據步驟3、步驟2得到的參數，計算不同油管的管徑變化值；

步驟5根據步驟4得到的參數，計算不同油管結蠟量；

步驟6根據步驟5得到的參數，計算鎢合金鍍層油管的防蠟率。

步驟2的實現方法為：

根據流體力學理論，流體管流的流態可用雷諾數進行判定，雷諾數定義為：

其中，Re——雷諾數；ρ——流體密度，kg/m³；μ——流體動力粘度，mPa·s；v——平均流速，m/s；D₀——初始的油管的內徑，m；Q——流量，m³/s。

利用公式(1)計算出在設定實驗條件下裝置中的油樣流動的雷諾數，Re≤2000是層流，Re≥2000是紊流。

步驟3的實現方法為：

當流體流態為層流時，即Re≤2000時，水力摩阻系數計算公式為：

當流體管流屬于紊流中的水力光滑狀態時，即2000＜Re＜59.7/ε^8/7時，水力摩阻系數計算公式為：

當流體管流屬于紊流中的混合摩擦狀態時，即59.7/ε^8/7＜Re＜(665-765lgε)/ε時，水力摩阻系數計算公式為：

當流體管流屬于紊流中的水力粗糙狀態時，即時，水力摩阻系數計算公式為：

其中，λ——水力摩阻系數；ε——相對粗糙度，ε＝2Δ/d；Δ——絕對粗糙度，mm。

步驟4的實現方法為：根據流體力學原理，管路沿程水頭損失計算公式為：

管路沿程水頭損失又表示為：

根據式(6)和式(7)可得：

由此可得：

利用數據采集處理系統，獲得管路系統中測試段兩端的差壓，進而計算得到結蠟后不同油管的內徑；