[发明专利]一种测量含蜡原油结蜡量的实时在线测量装置及测量方法

说明书

本发明提供了一种测量含蜡原油结蜡量的实时在线测量装置，其包括：样品槽，其被置于恒温水浴中以容纳原油样品；结蜡筒，位于样品槽内部，以容纳从原油样品中沉积的蜡；并且，结蜡筒连接至测量系统，以测量原油样品的结蜡量；循环油泵，其能够带动样品槽中的原油样品循环流动；流速传感器及温度检测器，位于样品槽内部，对原油样品进行测量并传输信号，并且信号能够传输至数据采集系统；随着结蜡筒中结蜡量的变化，测量系统的信号能够实时传输至数据采集系统，从而能够对原油样品的结蜡量进行实时测量。并且，样品槽和结蜡筒结合循环油泵及环形隔板而形成原油样品的循环流动通道，以测量不同轴向剪切速率下的原油结蜡量。

技术领域

本发明涉及一种测量含蜡原油结蜡量的实时在线测量装置。特别地，涉及一种适用于高含蜡原油举升过程中输油管道结蜡及输送过程中管道结蜡速率测量的实时在线测量装置。

背景技术

目前，管道输送原油是普遍采用的一种输油方式。这种方式具有运量大、投资较小、占地面积少、受地理条件限制少、不易受气候影响、以及能够长期稳定运行、安全系数高，漏失污染少、并且能够集中控制等诸多优点。然而，含蜡原油在开采和管道输送过程中由于环境温度的降低会沉积在井壁和管壁上，这减小了管道的有效流通截面，使得管道的输送能力降低。更有甚者，还会造成管道堵塞等事故。

并且，大多数原油含蜡高、凝点高，且低温时粘度大。而蜡在原油中的溶解度会随温度的降低而下降，在油温高于析蜡点时，蜡将全部溶解于原油中，形成具有牛顿性质的溶液；油温低于析蜡点而高于反常点时，仍然是牛顿流体；当油温低于反常点时，溶液才具有非牛顿流体特性。进一步，当管壁温度低于析蜡点时，蜡晶不断在管壁上析出，将减少有效管径、降低输量、增大压降甚至阻塞管道，即形成“蜡沉积”现象，管输原油中的蜡沉积现象是长期困扰原油生产和运输的一个难题。

研究表明，含蜡原油管道的固相沉积物除了蜡之外，还包括沥青质胶质、砂和其他机械杂质，并且还有相当高含量的液态烃也被束缚在蜡结构的孔隙之中。对管道割口的检测结果表明，管壁沉积物具有明显的分界，紧贴管壁处的类似细砂的薄层其主要成分为蜡，且具有一定的剪切强度，厚度一般只有几毫米，在蜡层上面厚度较大的一层是凝油。例如，大庆矿区管道的沉积物所测得的含蜡量为40％～50％，胶质含量为20％～24％，含油量为30％～40％；库都线管壁的沉积物含蜡量则高达63％，胶质含量为8.19％，沥青质含量为3.23％，液态油及其他杂质的含量为25.53％。从上述管道的沉积物组成来看，沉积物的成分主要以蜡为主，且凝油的含量也相当高。因此，常把沉积层看作多孔介质，其主要包括固体蜡和包裹其上的凝油。沉积层中固体蜡的含量与温度、原油剪切速率及原油的组成有关。蜡沉积使管道流通面积减小，摩擦阻力增大，并且增大了油流至管内壁的热阻，使管道的总传热系数下降。因此，研究蜡沉积的机理及沉积规律，为管线运行制定合理的防蜡及清管方案提供科学的依据具有重要的实际意义。

目前，油田普遍应用的防蜡技术主要包括热力防蜡技术、化学防蜡技术、及强磁防蜡技术等，这些防蜡技术仍存在热能损失、污染地层、局限性大及施工成本高等诸多问题。在现有的多种用来测量管道中的蜡沉积厚度以及蜡沉积总量的蜡沉积试验装置中，原理上都是使原油和石蜡沉积表面具有一定的温差，大致可分为如下4类。