[发明专利]定量表征剪切效应对蜡晶聚集行为影响的试验装置及方法

说明书

本发明涉及的是定量表征剪切效应对蜡晶聚集行为影响的试验装置及方法，其中定量表征剪切效应对蜡晶聚集行为影响的试验装置定量表征方法为：一、同步于含蜡原油剪切模式的蜡晶图像摄取：二、蜡晶图像灰度信息的生成、分割及灰度图像提取；三、蜡晶灰度图像空间曲面特征参数获取；四、蜡晶分形维数确定；五、重复一至四，求得其它剪切效应下的蜡晶分形维数；六、建立剪切效应与蜡晶分形维数的函数关系，以蜡晶分形维数的大小分布及其变化规律定量表征剪切效应对蜡晶聚集行为的影响。本发明解决了现有技术对蜡晶图像摄取时不能同步于含蜡原油所经历的不同水动力条件，以及表征蜡晶聚集行为时会损失图像灰度信息、定量化参数不可靠的问题。

一、技术领域：

本发明涉及的是含蜡原油管输工艺技术中，从热力学和动力学角度描述剪切流场蜡沉积作用机制时，解决对管输剪切效应影响下原油中析出蜡晶形态、结构，特别是其聚集行为定量表征的技术难题，具体涉及的是定量表征剪切效应对蜡晶聚集行为影响的试验装置及方法。

二、背景技术：

在我国原油对外依存度逐年上升(2015年首破60％，达到60.6％；2016年或近65％)的背景下，为保障“石油安全”，除了采取加大勘探力度寻找新增石油储量、利用石油期货市场规避进口风险、鼓励石油石化企业海外投资开发油气田、构建符合国情的石油储备战略等措施外，提供畅通、可靠的原油管道运输体系也是必不可少的重要环节。管道作为人类文明的第五种运输方式，已是国家重要的能源战略通道，截至2015年底，我国境内已建成原油管道总里程约2.5万公里，为解决能源紧张、保障能源供应安全发挥着重要作用。然而，我国主要油田生产的原油大多为高含蜡原油，蜡含量高达15％～37％，有的甚至高达40％以上(Chen Gang(陈刚)，Zhang Jie(张洁)，Natural Gas and Oil(天然气与石油)，2013，31(2)：1～5)，管道输送过程中，随着温度的降低、油壁温差的形成及剪切流场的构建，作为蜡质主要组成的重链烷烃和一些环烷烃，将会从原油相中不断析出、结晶、聚集，并在热力学和动力学综合作用下粘附在与其自身存在温差的管壁上，进而提供结晶核心、再长大而在管道沿线不断形成蜡沉积层，蜡沉积会减小管道流通面积，增大摩阻，降低输量和增大压降，不仅增加输油成本，还会给生产运行带来一些问题。例如，如果在管道初凝前或初凝时未能及时采取有效措施，一旦蜡晶空间网状结构强度增长到管道所能提供的最大剪切力都无法克服时，就会发生“凝管”事故。因此，科学而可靠地描述剪切流场蜡沉积作用机制，也就是含蜡原油流动性机理，一直是业界所关注的热点和面临的挑战，而有效实现对析出蜡晶聚集行为的定量表征则是应对这一挑战最根本的基础。