5.3含蜡原油管道的蜡沉积及清管课案.ppt

聚脂清管器 泡沫清管器 4、清蜡周期的确定 清蜡周期是指相邻两次清蜡的时间间隔。周期太长，管壁结蜡严重，影响管道的正常运行;周期太短，既是不经济的，也是不必要的。合理的确定清蜡周期是必要的。 发球筒 快开封头 排污口 发球阀 出口球阀 旁通阀 出油管 清管器发送装置 进油管 发球筒 快开封头 排污口 收球阀 进口球阀 旁通阀 进油管 清管器接收装置 出油管 * 输油管道设计与管理 * * 油气管道输送 * 输油管道概况 第三节 含蜡原油管道的蜡沉积及清管 由于含蜡原油的凝点一般高于管道周围环境温度，必须降凝降粘后输送，目前多采用加热输送。 热输含蜡原油管道的特点： 随着管道中沿程油温的降低，在析蜡点以下，原油中石蜡逐渐析出并沉积在管壁上，使流通截面减少，摩阻增大，管道输送能力降低；同时又增大了油流至管内壁的热阻，使总传热系数下降，并使输送费用增加。 如铁大线熊岳至复线站间自1975年投产到1979年底未进行清蜡，管壁的当量结蜡厚度达26mm，摩阻上升1.2MPa，管道效率下降了20％，1980年清管后，在同样的输油压力下输量比1979年提高了100万吨。 由于管内壁结蜡，给输油工作带来了许多新的问题。以往大庆和胜利油田采用保持输油温度不低于40℃的措施来控制管内壁结蜡，这虽然是减少结蜡的措施，但增加了管道的热损失。为了在经济加热温度较低时确保管道的输油能力，国内外对管内壁石蜡沉积的条件和机理进行了不少实验研究工作。下面就管内壁的结蜡机理、影响管内壁石蜡沉积速率的因素、管壁结蜡时温降和摩阻的影响以及减少结蜡和清蜡措施作简单介绍。 一、原油析蜡和管壁结蜡过程 1、温降过程中石蜡的析出 原油中的石蜡是指十六烷以上的正构烷烃的混合物，其中中等分子量的蜡组分含量最多，低分子量和高分子量的蜡所占的比例都比较小。 蜡在原油中的溶解度随其分子量的增大和熔点的升高而下降，随原油密度和平均分子量的减小而增加。不同熔点的蜡在同一种原油中有不同的溶解度。 含蜡原油在温降过程中，其中所含的蜡总是按分子量的高低，次第析出。 当温度降到其含蜡量高于溶解度时，某种熔点的蜡就开始从液相中析出。由于蜡晶粒刚开始析出时，不易形成稳定的结晶核心，故原油常在溶蜡量达到过饱和时，才析出蜡晶。 原油中刚开始析出蜡晶粒时的温度称为蜡的初始结晶温度，或称为析蜡点。 析蜡点的判定： ①原油中蜡晶粒的析出量已开始影响原油的粘温曲线，使其发生转折时的温度，可由实测粘温曲线来判断。 ②原油比热—温度曲线开始随温度的下降而上升时的温度。 根据上述两种方法确定的析蜡点并非刚开始析出蜡晶粒时的温度，在该温度时，已经有相当数量的蜡晶析出了。 在原油的温降过程中，必然有一个从开始析出少量的高熔点石蜡，到大量析出中等分子量的蜡，以至析蜡量又逐渐减少的过程。 蜡结晶大量析出的温度范围称为析蜡高峰区，随原油的组成而不同。 2、管壁“结蜡”现象 我们通常所说的“结蜡”实际上是指在管道内壁上逐渐沉积了某一厚度的石蜡、胶质、凝油、砂和其它机械杂质的混合物。在长输管道的沉积物中，原油的含量要高些。 大口径长输管道的“结蜡”特点： 管壁上的凝结层一般比较松软。 管壁上的沉积物有明显的分界，紧贴管壁的是黑褐色发暗、类似细砂的薄层，其组成主要是蜡，是真正的结蜡，有一定的剪切强度，这一层的厚度一般只有几毫米，与管壁粘结较牢固，在蜡层上面是厚度要大得多的黑色发亮的沉积物，主要是凝油，即在蜡和胶质、沥青质构成的网络结构中包含着部分液态粘油。 在管道中途某一温度范围内是结蜡高峰区，过了结蜡高峰区后结蜡层有减薄现象，在末端结蜡层厚度又上升，这是由于油流带来的前面冲刷下来的“蜡块”重新沉积的缘故。 3、管壁结蜡的机理 管内壁结蜡实际上是石蜡在管内壁的沉积过程和油流的冲刷过程共同作用的结果。不少学者认为含蜡原油管道中的蜡沉积机理有3个，即①分子扩散，②布朗运动， ③剪切弥散。 含蜡原油在管内输送过程中，油温不断降低，当油温降低到某一温度时，由于管壁温度总是低于油温，靠近管壁处的溶解石蜡首先达到饱和状态，如果油温再降低，则会出现过饱和，借助管内壁提供的结晶中心(粗糙突起、杂质)而首先析出。管壁处石蜡的析出，使其浓度降低，这样便会在管壁和紊流核心之间产生浓度梯度(Concentration gradient)。该浓度梯度使溶解在原油中的石蜡分子从管中心向管壁扩散，为管壁上的继续结蜡创造条件。 (1)分子扩散 层流边界层中的蜡晶粒，会由于布朗运动而互相粘结变大而沉降，但其作用较弱。 (2) 布朗运动(Brownian movement) 当原油温度降到析蜡点以下时，石蜡分子就形成微小的蜡晶从原油中析出。悬浮在层流中的蜡晶颗粒，由于流速梯度场的存在，会以一定的角速度作旋转运动，并出现横向的局部平移（如图所示），使蜡晶向管