[實用新型]原油管道蠟沉積與清管一體化模擬裝置

有效

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• 申請日: 2017-04-24
• 公開（公告）號: CN206671302U
• 公開（公告）日: 2017-11-24
• 發(fā)明（設計）人: 黃啟玉;李衛(wèi)東;王文達;趙旗;董雪
• 申請（專利權）人: 中國石油大學(北京)
• 主分類號: G01N33/00
• 分類號: G01N33/00
• 代理公司: 北京三友知識產(chǎn)權代理有限公司11127
• 代理人: 朱坤鵬,王春光

技術領域

本實用新型涉及原油管道輸送模擬實驗設備領域，具體的是一種原油管道蠟沉積與清管一體化模擬裝置。

背景技術

蠟沉積是含蠟原油生產(chǎn)和輸送中常見的問題。蠟在原油中的溶解度隨溫度的降低而下降，當油溫降低到析蠟點溫度時，蠟因過飽和而結晶析出。因此若管壁溫度低于析蠟點，就會生成蠟沉積物，減小管道流通面積，降低管道輸送能力，增加運行能耗，嚴重時甚至引發(fā)管道蠟堵或生產(chǎn)停輸事故。我國所產(chǎn)原油80％以上為含蠟原油，蠟沉積問題尤為嚴重。迄今為止，原油管道結蠟已在全球范圍內(nèi)造成了巨大的經(jīng)濟損失。因此，蠟沉積問題一直是國內(nèi)外石油界關注和研究的熱點。生產(chǎn)上，可以通過管道保溫或伴熱、添加化學防蠟劑等措施來預防蠟沉積的生成，但這些措施并不總是經(jīng)濟可行。一般地，生產(chǎn)上主要使用機械清管器定期清管來疏通管道，降低管道壓降，提高管道的輸送能力。

進行清管作業(yè)時，首先由輸油站的發(fā)球裝置經(jīng)過一定的流程將清管球投放到管道中。清管過程中，油流推動清管器在管線內(nèi)運動，剝離管壁沉積物進而推出管外。清管器運動過程中，清管器主要受到過球壓差力、球壁間的過盈摩擦力、管壁蠟沉積物的抗剪阻力和運動方向清管器重力分力(傾斜管段)的作用。其中，管壁蠟沉積物阻力尤為關鍵，它直接影響管壁蠟層的剝落規(guī)律。

雖然管道清管對于相當數(shù)量管道而言是常態(tài)化作業(yè)，但是目前通球清蠟作業(yè)嚴重依賴現(xiàn)場操作經(jīng)驗，選球經(jīng)驗化，導致清管作業(yè)中卡球、蠟堵風險極高。如果對管壁沉積層阻力估計不足，就有可能發(fā)生“卡球”事故；對球前積蠟阻力估計不足，就有可能發(fā)生“蠟堵”事故。如果清管器被卡在管道中，將會影響到管道的正常運行，甚至會引發(fā)管道初凝、停輸事故。為了避免此類事故的發(fā)生，很有必要研究清管過程中管壁蠟層剝離規(guī)律，為制訂合理的清蠟方案提供理論依據(jù)。

名詞解釋：

結蠟：含蠟原油在管道輸送過程中，當溫度降低至析蠟點(即原油中的蠟開始結晶析出時的溫度)以下時，蠟析出沉積在管道內(nèi)壁上。隨著蠟層厚度的增加，輸油管道流通面積減小，流動阻力增加，管道輸送能力降低，運行能耗增加，嚴重時甚至引發(fā)管道蠟堵或生產(chǎn)停輸事故。因此在輸油管道運行過程中，必須定期實施清管，清除管道內(nèi)的蠟沉積物和其他雜質(zhì)以保障管道的安全經(jīng)濟運行。

清管：清除輸油管道內(nèi)的蠟沉積物、凝油層，輸氣管道內(nèi)的凝液、水合物，以及鐵銹、泥沙、水垢等其他雜質(zhì)的過程。清管器廣泛應用于油氣管道清管。清管時，在油(氣)管道的泵站、熱站(或壓縮機站)向管道投放清管器(球)，在清洗管道內(nèi)流體壓力的推動下向前移動，依靠清管器自身所具有的刮削、沖刷、振動、破碎等功能，刮削管壁污垢，將堆積在管道內(nèi)的雜質(zhì)推出管外。

清管器(球)：指為清除油氣管道內(nèi)壁上的蠟、凝油、水合物、凝液、泥砂和鐵銹等雜物而向管內(nèi)投放的與管內(nèi)壁嚴密接觸的專用工具。按材質(zhì)、形狀、結構和用途，清管器可以分為多種類型。一般地，皮碗清管器主要通過密封皮碗來刮除管壁沉積物。皮碗一般有直板和碟形兩種，皮碗一般有0-5％的過盈量。

環(huán)道：一種模擬實際輸油管道蠟沉積過程的實驗裝置，通常由油罐、油泵、管道、溫度控制系統(tǒng)等組成，其中管道與油罐形成回路。原油在泵的作用下循環(huán)流動，通過控制原油溫度和管壁溫度形成油壁溫差，原油中的蠟結晶析出沉積在管道內(nèi)壁上，從而實現(xiàn)對實際管道蠟沉積過程的模擬。環(huán)道可以對油溫、壁溫、流速、流量等影響蠟沉積過程的重要參數(shù)進行精確控制，是研究蠟沉積的重要實驗手段。

實用新型內(nèi)容

為了研究輸油管道內(nèi)蠟的沉積和剝離問題，本實用新型提供了一種原油管道蠟沉積與清管一體化模擬裝置，該原油管道蠟沉積與清管一體化模擬裝置采用環(huán)道系統(tǒng)獲得輸油管道內(nèi)真實的蠟沉積物，采用清管實驗系統(tǒng)進行原油管道通球清蠟的室內(nèi)模擬。首次實現(xiàn)了針對管輸條件下真實蠟沉積物的清管實驗，能夠研究含蠟原油在管輸條件下的蠟沉積規(guī)律和蠟層性質(zhì)，以及清管過程蠟層破壞規(guī)律，進而探究清管過程與蠟沉積過程、蠟沉積物性質(zhì)之間的內(nèi)在聯(lián)系。

本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是：

一種原油管道蠟沉積與清管一體化模擬裝置，包括環(huán)道系統(tǒng)和清管實驗系統(tǒng)；該 環(huán)道系統(tǒng)含有依次連接成閉合回路的油罐、蠟沉積管段和齒輪油泵，蠟沉積管段能夠模擬原油在運輸過程中的蠟沉積過程，蠟沉積管段能夠被卸下；該清管實驗系統(tǒng)能夠測量蠟沉積管段內(nèi)壁的蠟沉積物強度和清蠟阻力。