[发明专利]原油蜡沉积速率测量装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种原油结蜡测量装置，尤其适用于高含蜡原油结蜡速率测量。

背景技术

管道输送原油是当前普遍采用的输油方式，具有占地少、输量大、能耗少、运费低，密闭运行，安全性高，便于管理和集中控制等优点。在原油管道运输过程中，当管壁温度低于析蜡点且低于油流温度时，原油中的蜡结晶析出并与原油中的其他组分一道沉积在管壁上，这一现象称为原油管道的蜡沉积。

我国大多数油田生产的原油为含蜡原油，管道输送含蜡原油将不可避免地带来管道结蜡问题。管道结蜡将减少管路的有效流通面积，增大输送压力，降低输送能力，同时还会给管道停输后的再启动带来困难，严重时还可能造成堵管事故。计算表明，对一条直径为500毫米的输油管，2毫米厚的结蜡层使其通过能力下降2.5%，而输送成本也增加2.5%。据有关统计可知，在原油的开采和输送过程中，有关结晶和沉积问题使世界石油工业每年的损失达数十亿美元。故研究输油管中的蜡沉积规律对节约费用，管线设计，确保管线安全输送以及制定合理的清管方案提供科学依据，都具有重要的实际意义。

为了精确模拟含蜡原油的蜡沉积过程，掌握结蜡规律，寻找合理的清、防蜡方法，各国学者进行了大量的试验和理论研究，建立了多种蜡沉积试验装置来测量管道中的蜡沉积厚度以及蜡沉积总量，以研究含蜡原油在各种流态条件下的蜡沉积过程。在实验室内对蜡沉积进行模拟的方法有各种各样，从原理上来讲都是使原油和石蜡沉积表面具有一定的温差，大致可分为3类。

第一类是静态“冷指”和“冷板”法，这类方法的工作原理是将通有冷却介质的金属管或金属板浸入原油中，控制原油和冷却介质的温度，测量在规定时间内金属管或金属板上沉积的石蜡量。这种静态装置不能有效的反应管道实际运行时的动态结蜡情况。第二类是转盘法，转盘法的工作原理是将通有冷却介质的金属盘浸入原油中，金属盘在电机带动下转动，控制原油和冷却介质的温度以及金属盘的转速，测量在规定时间内金属盘上沉积的石蜡量。该方法测量和控制比较方便，但是蜡要沉积在旋转的圆盘上，这与实际管道内原油流动沉积在固定表面上是不一致的。第三类是环道法，环道法的工作原理是将原油在管道内循环，管道浸于冷却介质中，控制原油的流量、原油和冷却介质的温度，测量在规定时间内管道内壁上的结蜡量。但是这种环道测量蜡沉积厚度比较麻烦，因为原油粘度随测量时间的延长发生变化，很难确定压降增大是由于管径变小还是粘度变化引起的，同时，环道用油多耗时长。

发明内容

本发明的目的是提供一种含蜡原油蜡沉积速率测量装置，简便迅速而准确的测量含蜡原油在不同条件下的蜡沉积速率，为现场了解管道结蜡情况以及确定清管周期提供重要依据。

本发明的目的是这样实现的：原油蜡沉积速率测量装置由结蜡筒、样品筒、低阻旋转机构、高速旋转机构、升降机构、恒温油浴、恒温水浴、测量系统、电控系统及数据采集处理系统等组成。在一个箱体内安装有导热油槽，位于导热油槽后方的高速旋转机构固定在上箱板上。高速旋转机构中的交流伺服电机与低阻旋转机构通过低阻轴承相连，从而产生转动；同时，高速旋转机构依靠小同步轮和同步带连接样品筒所嵌入的轴承套并带动样品筒旋转。置于样品筒内部的结蜡筒与升降机构相连并固定于立式导向杆上，可以通过转动手柄上下升降，结蜡筒的温度由其内部的蛇形盘管里的恒温水流来控制；样品筒下部大部分浸入导热油槽以通过导热油槽内油温来控制样品筒内油样的温度。蛇形盘管和导热油槽的温度控制分别通过箱体左右两侧的恒温油浴和恒温水浴来实现。蛇形盘管的进口及出口两端弯曲与盘管主体成90度，蛇形盘管的进口和出口分别通过保温塑料水管连接恒温水浴的出口和进口。整个蛇形盘管卡在扭矩传感器连接块内；扭矩传感器连接块的上部连接扭矩传感器并通过螺母固定在扭矩测量支撑左端，扭矩传感器连接块的下部连接结蜡筒并通过螺母固定。扭矩传感器将测量的扭矩变化的力学信号转化为电信号，通过数据线传输到数据采集卡上。导热油槽的入口由保温导热油管连接恒温油浴的出口，导热油槽的出口由保温导热油管连接恒温油浴的入口，通过恒温油浴控制导热油槽的油温。