[实用新型]原油管道蜡沉积与清管一体化模拟装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及原油管道输送模拟实验设备领域，具体的是一种原油管道蜡沉积与清管一体化模拟装置。

背景技术

蜡沉积是含蜡原油生产和输送中常见的问题。蜡在原油中的溶解度随温度的降低而下降，当油温降低到析蜡点温度时，蜡因过饱和而结晶析出。因此若管壁温度低于析蜡点，就会生成蜡沉积物，减小管道流通面积，降低管道输送能力，增加运行能耗，严重时甚至引发管道蜡堵或生产停输事故。我国所产原油80％以上为含蜡原油，蜡沉积问题尤为严重。迄今为止，原油管道结蜡已在全球范围内造成了巨大的经济损失。因此，蜡沉积问题一直是国内外石油界关注和研究的热点。生产上，可以通过管道保温或伴热、添加化学防蜡剂等措施来预防蜡沉积的生成，但这些措施并不总是经济可行。一般地，生产上主要使用机械清管器定期清管来疏通管道，降低管道压降，提高管道的输送能力。

进行清管作业时，首先由输油站的发球装置经过一定的流程将清管球投放到管道中。清管过程中，油流推动清管器在管线内运动，剥离管壁沉积物进而推出管外。清管器运动过程中，清管器主要受到过球压差力、球壁间的过盈摩擦力、管壁蜡沉积物的抗剪阻力和运动方向清管器重力分力(倾斜管段)的作用。其中，管壁蜡沉积物阻力尤为关键，它直接影响管壁蜡层的剥落规律。

虽然管道清管对于相当数量管道而言是常态化作业，但是目前通球清蜡作业严重依赖现场操作经验，选球经验化，导致清管作业中卡球、蜡堵风险极高。如果对管壁沉积层阻力估计不足，就有可能发生“卡球”事故；对球前积蜡阻力估计不足，就有可能发生“蜡堵”事故。如果清管器被卡在管道中，将会影响到管道的正常运行，甚至会引发管道初凝、停输事故。为了避免此类事故的发生，很有必要研究清管过程中管壁蜡层剥离规律，为制订合理的清蜡方案提供理论依据。

名词解释：

结蜡：含蜡原油在管道输送过程中，当温度降低至析蜡点(即原油中的蜡开始结晶析出时的温度)以下时，蜡析出沉积在管道内壁上。随着蜡层厚度的增加，输油管道流通面积减小，流动阻力增加，管道输送能力降低，运行能耗增加，严重时甚至引发管道蜡堵或生产停输事故。因此在输油管道运行过程中，必须定期实施清管，清除管道内的蜡沉积物和其他杂质以保障管道的安全经济运行。

清管：清除输油管道内的蜡沉积物、凝油层，输气管道内的凝液、水合物，以及铁锈、泥沙、水垢等其他杂质的过程。清管器广泛应用于油气管道清管。清管时，在油(气)管道的泵站、热站(或压缩机站)向管道投放清管器(球)，在清洗管道内流体压力的推动下向前移动，依靠清管器自身所具有的刮削、冲刷、振动、破碎等功能，刮削管壁污垢，将堆积在管道内的杂质推出管外。

清管器(球)：指为清除油气管道内壁上的蜡、凝油、水合物、凝液、泥砂和铁锈等杂物而向管内投放的与管内壁严密接触的专用工具。按材质、形状、结构和用途，清管器可以分为多种类型。一般地，皮碗清管器主要通过密封皮碗来刮除管壁沉积物。皮碗一般有直板和碟形两种，皮碗一般有0-5％的过盈量。

环道：一种模拟实际输油管道蜡沉积过程的实验装置，通常由油罐、油泵、管道、温度控制系统等组成，其中管道与油罐形成回路。原油在泵的作用下循环流动，通过控制原油温度和管壁温度形成油壁温差，原油中的蜡结晶析出沉积在管道内壁上，从而实现对实际管道蜡沉积过程的模拟。环道可以对油温、壁温、流速、流量等影响蜡沉积过程的重要参数进行精确控制，是研究蜡沉积的重要实验手段。

实用新型内容

为了研究输油管道内蜡的沉积和剥离问题，本实用新型提供了一种原油管道蜡沉积与清管一体化模拟装置，该原油管道蜡沉积与清管一体化模拟装置采用环道系统获得输油管道内真实的蜡沉积物，采用清管实验系统进行原油管道通球清蜡的室内模拟。首次实现了针对管输条件下真实蜡沉积物的清管实验，能够研究含蜡原油在管输条件下的蜡沉积规律和蜡层性质，以及清管过程蜡层破坏规律，进而探究清管过程与蜡沉积过程、蜡沉积物性质之间的内在联系。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种原油管道蜡沉积与清管一体化模拟装置，包括环道系统和清管实验系统；该 环道系统含有依次连接成闭合回路的油罐、蜡沉积管段和齿轮油泵，蜡沉积管段能够模拟原油在运输过程中的蜡沉积过程，蜡沉积管段能够被卸下；该清管实验系统能够测量蜡沉积管段内壁的蜡沉积物强度和清蜡阻力。