[实用新型]原油管道蜡沉积物清管模拟实验装置

说明书

本实用新型公开一种原油管道蜡沉积物清管模拟实验装置，包括清蜡环道系统、收发球系统以及数据测量与采集系统，清蜡环道系统包括油罐、清蜡测试段、透明测试段、螺杆泵、保温系统，收发球系统包括收发球筒、清管器、旁通管路，数据测量与采集系统包括压力传感器、热电偶温度传感器、电磁流量计。本实用新型模拟实际管道输送条件下蜡组分沉积在管内壁上形成蜡沉积层，随后清管器在油流推动作用下在管道内前进并进行清蜡，利用清蜡测试段前后的压力传感器对清管过程不同清蜡阶段进行量化，同时通过开关透明测试段上下游截断球阀，实现对球前油蜡浆液的动静态研究及控制，以提供更科学的理论指导，解决实际管道通球清蜡过程中面临的难题。

技术领域

本实用新型属于原油管道蜡沉积物模拟设备技术领域，具体是一种原油管道蜡沉积物清管模拟实验装置。

背景技术

蜡沉积问题是含蜡原油管道在流动保障领域面临的严峻挑战。当管壁温度降低到原油析蜡点温度以下时，由于管壁处蜡分子溶解度降低，导致蜡分子从原油中析出形成蜡晶，并沉积在管壁上。而油流中心处温度高，蜡分子浓度大，蜡分子在分子扩散作用下不断向管壁处迁移，并形成蜡晶，致使在管壁形成蜡沉积层。由于含蜡原油在生产及运输过程中，外界环境温度通常低于油温，尤其在深水环境下，蜡沉积问题更为严重。随着蜡沉积层厚度的不断增加，会造成管道有效流通面积减小、管道输送能力下降、动力运行能耗增加等问题，蜡沉积问题严重时甚至会造成管道蜡堵或停产事故。因此，需采取相应措施来减缓蜡沉积问题带来的影响。现场生产中可采取管道保温或加热、添加化学药剂等方法解决蜡沉积问题，但这些方法经济性及可行性较差。目前，机械清管措施为含蜡原油管道最为常用的减缓蜡沉积的方法。通过定期向管道内投入清管器，从而清除管道内蜡沉积物，降低管道沿程摩阻，提高管道输送能力。

管道清管过程中，清管器在两端压差作用下，由油流推动在管道中前进。在前进过程中，清管器通过相应部件不断刮削管壁上的蜡沉积物，最终将其推出管外。在清管器运动过程中，其主要受到自身重力、球前后压差力、管壁摩擦阻力以及管壁蜡沉积物阻力作用。其中，管壁蜡沉积物阻力最为关键，其可分为蜡沉积物抗剪阻力与球前积蜡阻力，以上两个力共同决定了蜡层剥离过程与积蜡排出过程的本质。而目前在现场生产中，管道的清管作业严重依赖操作经验，缺乏清管器选用、清管周期制定等相应方面的理论指导。这使得在清管过程中，造成管道“卡球”、“蜡堵”甚至停产的风险极高。“卡球”是由于对球前蜡沉积物抗剪阻力估计不足造成的，而“蜡堵”则是由于球前积蜡阻力过大造成的。以上两种问题如不能及时解决，极易造成管道的停产停输事故。因此，为了保证含蜡原油管道的经济高效生产，很有必要研究清管过程中蜡沉积层的破坏、剥离规律、蜡塞生长规律以及油蜡浆液生长规律，建立用于指导清管作业的理论依据，提供更加低风险、高效率以及低成本的清管方案。

发明内容

针对上述背景技术存在的问题，本实用新型提供一种原油管道蜡沉积物清管模拟实验装置，可控性强、精确度高、实用性好，能够模拟管流条件下蜡沉积过程以及清管操作中的蜡层破坏、剥离过程、蜡塞生长过程、油蜡浆液生长过程，以研究实际清管过程中的清蜡机理，为实际管道清蜡提供更科学的理论指导。

为了实现上述目的，本实用新型一种原油管道蜡沉积物清管模拟实验装置，包括清蜡环道系统、收发球系统以及数据测量与采集系统；

清蜡环道系统包括依次连接成闭合回路的油罐、螺杆泵以及安装在检测管道上的清蜡测试段和透明测试段；所述清蜡测试段和透明测试段同轴设置；清蜡测试段，用于模拟实际原油运输中真实蜡沉积物形成过程，透明测试段，用于观察对射流清管产生的油蜡浆液中非均一性真实蜡沉积物颗粒分布及沉降规律；

收发球系统，包括与清蜡环道系统连通的收球筒和发球筒，收球筒和发球筒一端分别同轴连接在检测管道两端，发球筒另一端通过发球旁通管线与清蜡循环系统连通，发球旁通管线上连接有发球旁通阀门，收球筒另一端通过收球旁通管线与清蜡循环系统连通，收球旁通管线上连接有收球旁通阀门，所述发球筒位于清蜡测试段之前，收球筒位于透明测试段之后；