一种化学清蜡剂动态模拟评价装置及评价方法
【专利摘要】本发明涉及一种化学清蜡剂动态模拟评价装置及评价方法。其技术方案是：恒温水浴槽的内腔通过管道固定支架固定实验模拟管道，所述实验模拟管道的下端连接到活塞泵，活塞泵通过电机驱动，所述活塞泵连接样品罐；所述实验模拟管道的上端连接排液管，排液管的末端设有排液口旋塞阀，排液口旋塞阀的下方设有回收槽。有益效果是：本发明通过设置实验模拟管道，可以实现压力、温度、流量、流速等调节控制，模拟石油和清蜡剂在管道中的动态过程；调变管径、结蜡组成等过参数，模拟现场应用过程中的实际工艺参数，实现对清蜡剂的动态模拟评价，较为直观地反映清蜡剂的现场应用效果，缩短清蜡剂的研制时间。
【专利说明】
一种化学清蜡剂动态模拟评价装置及评价方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种化学清蜡剂的应用评价技术，特别涉及一种化学清蜡剂动态模拟 评价装置及评价方法。
【背景技术】
[0002] 原油多含蜡、胶质、沥青质组分，属于高凝高粘原油。原油中的蜡、胶质和沥青质在 一定的温度、压力、流速时开始析出，并沉积在管道、阀门、分离器、储罐等设备内表面，增加 了流动阻力和能耗，降低了原油生产和管输生产，严重时引起管道堵塞、卡栗、抽油杆卡杆 等事故，因此需要经常对管道和油井管进行清防蜡施工。目前已发展出机械、热力、化学、微 生物、超声等清防蜡技术，其中化学剂清防蜡技术应用较为广泛，已发展出水基清蜡剂、油 基清蜡剂和乳液清蜡剂、聚合物、表面活性剂防蜡剂等多个系列。
[0003] 化学清防蜡剂研发过程，不论是清蜡作用机理，还是清蜡剂的开发，需要掌握结蜡 和清蜡的过程机理，对清蜡剂的效果进行评价。清蜡剂效果评价和作用机理研究手段较为 单一，目前主要采用静态减重法进行测量，即采用预先制作的蜡球或蜡块浸泡在清防蜡剂 中，测定规定时间内蜡球重量的变化。2013年中石化胜利石油管理局企业标准《采油用清、 防蜡剂通用技术条件》中提及静态清蜡剂性能评价装置和评价方法，测量样品蜡块的溶解 时间计算溶蜡速率。2009年石油天然气行业标准SY/T6300-2009《采油用清、防蜡剂技术条 件》中提到微动态溶蜡法，采用低速搅拌模拟原油流动过程，测量蜡溶解速率和清蜡率，进 行清蜡效果评价。李敬波专利《清蜡剂清蜡速率测定装置》设计了多测量单元的清蜡剂静态 评价装置，也是采用挂蜡块的静态方法。
[0004] 静态和微动态评价装置和方法，均不能有效的模拟清蜡剂在应用过程中的动态过 程，使得室内研究评价和现场的应用情况有着静与动的差别。本发明针对清蜡剂室内研发 和现场际应用的需求，有针对性地构建清蜡剂室内评价和现场应用条件之间的差别，发明 了化学清蜡剂动态模拟评价装置及评价方法。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的就是针对现有技术存在的上述缺陷，提供一种化学清蜡剂动态模拟 评价装置及评价方法，模拟化学清蜡剂在管道内作用的动态过程，保证清蜡剂的开发和现 场的一致性，提高化学剂开发的效率。
[0006] 本发明提到的一种化学清蜡剂动态模拟评价装置，包括模拟管道出口温度表（1)、 模拟管道出口压力表(2 )、排液管(3 )、排液口旋塞阀（4 )、实验模拟管道(5 )、回收槽(6 )、管 道固定支架（7)、水浴温度计（8)、恒温水浴槽（9)、电加热器（10)、模拟管道入口温度表 (11)、模拟管道入口压力表（12)、水浴温度控制器（13)、止回阀（14)、活塞栗（15)、电机 (16)、样品罐（17)，恒温水浴槽(9)的内腔通过管道固定支架(7)固定实验模拟管道(5)，所 述实验模拟管道(5)的下端通过模拟管道入口温度表(11)和模拟管道入口压力表(12)连接 到活塞栗（15)，活塞栗（15)通过电机（16)驱动，所述活塞栗（15)通过止回阀（14)连接样品 罐(17);所述实验模拟管道(5)的上端通过模拟管道出口温度表(1)和模拟管道出口压力表 (2)连接排液管(3)，排液管(3)的末端设有排液口旋塞阀(4)，排液口旋塞阀(4)的下方设有 回收槽(6)。
[0007] 上述恒温水浴槽(9)内腔设有电加热器（10)，且电加热器（10)的外侧设有水浴温 度控制器(13)。
[0008] 上述实验模拟管道(5)选取管径DN20的实验模拟管道，100cm长，用石油醚反复清 洗，晾干后再用蒸馏水和乙醇清洗各一次，放入100 °C烘箱中烘干24h，冷却至室温后称量3 次，取平均值_:，再置于35Γ恒温干燥箱中；将100份石蜡、10份胶质、5份沥青质置于钢槽 中，80°C加热融化，搅拌混合均匀;取干燥称量后的实验模拟管道并用报纸包裹外表面，插 入不同直径的钢筋，采用支架固定于管道轴心，再将管道移至钢槽中，使其浸没，待蜡凝固 后，取出，分别抽取钢筋，去掉管道外表面结蜡，称量3次，取平均值0?，称为结蜡的实验模 拟管道。
[0009] 本发明提到的一种化学清蜡剂动态模拟评价装置的评价方法，包括以下步骤： 第一步，按照要求选取规定管径的实验模拟管道一段，分别用石油醚、蒸馏水和乙醇清 洗各一次，放入l〇〇°C烘箱中烘干24h，冷却至室温后称量3次，取平均值·，恒温35°C待用； 第二步，将蜡加热融化，形成液体，搅拌均匀；取第一步的干燥称量后的实验模拟管道 并用报纸包裹外表面，插入不同直径的钢筋，采用支架固定于管道轴心，再将管道移至融化 石蜡的槽中，使其浸没，待石蜡凝固后，取出；再抽取钢筋，去掉管道外表面结蜡，称量3次， 取平均值，记录，称为结蜡的实验模拟管道，待用； 第三步，将第二步处理好的结蜡的实验模拟管道(5)安装在空恒温水浴槽(9)中，采用 固定支架(7)进行固定，连接好结蜡的实验模拟管道(5)进出口的压力和温度传感器;将水 浴槽充满水，开启加热和控温装置，维持温度恒定； 第四步，按照实验安排，配制不同浓度的清蜡剂溶液，并移至样品罐中，待用； 第五步，根据所选管径和实验模拟要求，计算活塞栗往复运动频率，调节电机频率和功 率，控制活塞栗输出压力和频次； 第六步，开启电机和活塞栗，开启止回阀（14)、排液口旋塞阀(4)，使实验模拟管道充满 清防蜡剂溶液，排液口出现清蜡剂溶液后，开始记录进出口温度和压力，以及流量数据，每 几分钟记录一次； 第七步，待设定的实验时间结束后，关闭电机和活塞栗，停止水浴槽加热，并排干水浴 槽;取出结蜡的实验模拟管道(5)，排干内部液体，再将其置于35°C烘箱中干燥24h，称量3 次，取平均值，并记录； 第八步，计算 蜡沉积量：沒b =攒丨- 蜡沉积量，g; ◎?:蜡沉积量与实验模拟管道的总质量，g; 实验模拟管道质量，g 溶蜡速率:
1----溶蜡速率，g；|i_; 裳_1----蜡沉积量，g; $----实验时间，min 其他参数，包括进出口压力、温度、液体流量，均为模拟实际情况设定，通过这些参数的 测量，可以预测清蜡剂在实际应用过程中的效果，可以指导现场应用； 第九步，实验完成，清理实验模拟管道、排液管道、样品罐、回收槽，以备下次使用。
[0010] 本发明的有益效果是:本发明通过设置实验模拟管道，可以实现压力、温度、流量、 流速等调节控制，模拟石油和清蜡剂在管道中的动态过程;调变管径、结蜡组成等过参数， 模拟现场应用过程中的实际工艺参数，实现对清蜡剂的动态模拟评价，较为直观地反映清 蜡剂的现场应用效果，缩短清蜡剂的研制时间。
【附图说明】
[0011] 附图1是本发明的结构示意图。
【具体实施方式】
[0012] 结合附图，对本发明作进一步的描述： 实施例1:本发明提到化学清蜡剂动态模拟评价装置，如图1所示，包括模拟管道出口温 度表（1)、模拟管道出口压力表(2)、排液管(3)、排液口旋塞阀（4)、实验模拟管道(5)、回收 槽(6)、管道固定支架(7)、水浴温度计(8)、恒温水浴槽(9)、电加热器(10)、模拟管道入口温 度表（11)、模拟管道入口压力表(12)、水浴温度控制器（13)、止回阀（14)、活塞栗（15)、电机 (16)、样品罐（17)，恒温水浴槽(9)的内腔通过管道固定支架(7)固定实验模拟管道(5)，所 述实验模拟管道(5)的下端通过模拟管道入口温度表(11)和模拟管道入口压力表(12)连接 到活塞栗（15)，活塞栗（15)通过电机（16)驱动，所述活塞栗（15)通过止回阀（14)连接样品 罐(17);所述实验模拟管道(5)的上端通过模拟管道出口温度表(1)和模拟管道出口压力表 (2)连接排液管(3)，排液管(3)的末端设有排液口旋塞阀(4)，排液口旋塞阀(4)的下方设有 回收槽(6)。
[0013] 上述恒温水浴槽(9)内腔设有电加热器（10)，且电加热器（10)的外侧设有水浴温 度控制器(13)。
[0014] 上述实验模拟管道(5)为钢制管道，管径根据需要进行选择;上述实验管道的沉积 的蜡由石蜡、胶质、沥青质按照一定比例混合而成，或直接采用现场收集的管道沉积物，根 据需要进行调变。
[0015] 上述的活塞栗运动频率和压力调节是根据所选模拟管道管径、现场压力和流速参 数，进行计算得到的。
[0016] 根据现场应用的要求，选取规定管径DN20的实验模拟管道5,100cm长，用石油醚反 复清洗，晾干后再用蒸馏水和乙醇清洗各一次，放入100 °C烘箱中烘干24h，冷却至室温后称 量3次，取平均值、$#，再置于35°C恒温干燥箱中；将100份石蜡、10份胶质、5份沥青质置于钢 槽中，80°C加热融化，搅拌混合均匀。取干燥称量后的实验模拟管道并用报纸包裹外表面， 插入不同直径的钢筋，采用支架固定于管道轴心，再将管道移至钢槽中，使其浸没，待蜡凝 固后，取出。分别抽取钢筋，去掉管道外表面结蜡，称量3次，取平均值〃h，称为结蜡的实验 模拟管道，待用;将结蜡的实验模拟管道5安装在空恒温水浴槽9中，采用固定支架7进行固 定，连接好实验模拟管道进出口的压力2、12和温度传感器1、11;水浴槽充满水，开启电加热 器10和控温装置13,维持温度35°C恒定，水浴箱温度计8辅助测量水浴温度。
[0017] 本发明提到的一种化学清蜡剂动态模拟评价装置的评价方法，包括以下步骤： 第一步，按照要求选取规定管径的实验模拟管道一段，分别用石油醚、蒸馏水和乙醇清 洗各一次，放入100Γ烘箱中烘干24h，冷却至室温后称量3次，取平均值_，恒温35Γ待用； 第二步，将蜡加热融化，形成液体，搅拌均匀；取第一步的干燥称量后的实验模拟管道 并用报纸包裹外表面，插入不同直径的钢筋，采用支架固定于管道轴心，再将管道移至融化 石蜡的槽中，使其浸没，待石蜡凝固后，取出；再抽取钢筋，去掉管道外表面结蜡，称量3次， 取平均值釋h记录，称为结蜡的实验模拟管道，待用； 第三步，将第二步处理好的结蜡的实验模拟管道(5)安装在空恒温水浴槽(9)中，采用 固定支架(7)进行固定，连接好结蜡的实验模拟管道(5)进出口的压力和温度传感器;将水 浴槽充满水，开启加热和控温装置，维持温度恒定； 第四步，按照实验安排，配制不同浓度的清蜡剂溶液，并移至样品罐中，待用； 第五步，根据所选管径和实验模拟要求，计算活塞栗往复运动频率，调节电机频率和功 率，控制活塞栗输出压力和频次； 第六步，开启电机和活塞栗，开启止回阀（14)、排液口旋塞阀(4)，使实验模拟管道充满 清防蜡剂溶液，排液口出现清蜡剂溶液后，开始记录进出口温度和压力，以及流量数据，每3 分钟记录一次； 第七步，待设定的实验时间结束后，关闭电机和活塞栗，停止水浴槽加热，并排干水浴 槽;取出结蜡的实验模拟管道(5)，排干内部液体，再将其置于35°C烘箱中干燥24h，称量3 次，取平均值，并记录； 第八步，计算 蜡沉积量:〃 蜡沉积量，g ; 蜡沉积量与实验模拟管道的总质量，g ; 实验模拟管道质量，g 溶蜡速率 ?----溶錯速率，; .儀，.. 錯沉积量，g; ? 实验时间，min 其他参数:包括进出口压力、温度、液体流量，均为模拟实际情况设定，通过这些参数的 测量，可以预测清蜡剂在实际应用过程中的效果，可以指导现场应用； 第九步，实验完成，清理实验模拟管道、排液管道、样品罐、回收槽，以备下次使用。
[0018] 本例由于模拟了清蜡剂在管道内动态作用的过程，通过压力、温度、流量、流速的 控制，较为真实的反映了流体在管道中的流动、清蜡剂在管道内对沉积蜡的作用，实现对清 蜡剂的动态模拟评价，较为直观地反映清蜡剂的现场应用效果，缩短清蜡剂的研制时间。
[0019] 以上所述，仅是本发明的部分较佳实施例，任何熟悉本领域的技术人员均可能利 用上述阐述的技术方案加以修改或将其修改为等同的技术方案。因此，依据本发明的技术 方案所进行的任何简单修改或等同置换，尽属于本发明要求保护的范围。
【主权项】
1. 一种化学清蜡剂动态模拟评价装置，其特征是:包括模拟管道出口温度表（I)、模拟 管道出口压力表(2)、排液管(3)、排液口旋塞阀（4)、实验模拟管道(5)、回收槽(6)、管道固 定支架(7 )、水浴温度计(8 )、恒温水浴槽(9 )、电加热器（IO )、模拟管道入口温度表（11)、模 拟管道入口压力表（12)、水浴温度控制器（13)、止回阀（14)、活塞栗（15)、电机（16)、样品罐 (17)，恒温水浴槽(9)的内腔通过管道固定支架(7)固定实验模拟管道(5)，所述实验模拟管 道（5)的下端通过模拟管道入口温度表（11)和模拟管道入口压力表（12)连接到活塞栗 (15)，活塞栗（15)通过电机（16)驱动，所述活塞栗（15)通过止回阀（14)连接样品罐（17);所 述实验模拟管道(5)的上端通过模拟管道出口温度表(1)和模拟管道出口压力表(2)连接排 液管（3 )，排液管（3 )的末端设有排液口旋塞阀（4 )，排液口旋塞阀（4 )的下方设有回收槽 (6)〇2. 根据权利要求1所述的化学清蜡剂动态模拟评价装置，其特征是：所述恒温水浴槽 (9)内腔设有电加热器(10)，且电加热器(10)的外侧设有水浴温度控制器(13)。3. 根据权利要求1所述的化学清蜡剂动态模拟评价装置，其特征是:所述实验模拟管道 (5)选取管径DN20的实验模拟管道，IOOcm长，用石油醚反复清洗，晾干后再用蒸馏水和乙醇 清洗各一次，放入100°C烘箱中烘干24h，冷却至室温后称量3次，取平均值，再置于35°C 恒温干燥箱中；将100份石蜡、10份胶质、5份沥青质置于钢槽中，80°C加热融化，搅拌混合均 匀;取干燥称量后的实验模拟管道并用报纸包裹外表面，插入不同直径的钢筋，采用支架固 定于管道轴心，再将管道移至钢槽中，使其浸没，待蜡凝固后，取出，分别抽取钢筋，去掉管 道外表面结蜡，称量3次，取平均值〃^，称为结蜡的实验模拟管道。4. 一种如权利要求1-3中任一项所述的化学清蜡剂动态模拟评价装置的评价方法，其 特征是包括以下步骤： 第一步，按照要求选取规定管径的实验模拟管道一段，分别用石油醚、蒸馏水和乙醇清 洗各一次，放入IOOtC烘箱中烘干24h，冷却至室温后称量3次，取平均值_，恒温35Γ待用； 第二步，将蜡加热融化，形成液体，搅拌均匀；取第一步的干燥称量后的实验模拟管道 并用报纸包裹外表面，插入不同直径的钢筋，采用支架固定于管道轴心，再将管道移至融化 石蜡的槽中，使其浸没，待石蜡凝固后，取出；再抽取钢筋，去掉管道外表面结蜡，称量3次， 取平均值P%，记录，称为结蜡的实验模拟管道，待用； 第三步，将第二步处理好的结蜡的实验模拟管道(5)安装在空恒温水浴槽(9)中，采用 固定支架(7)进行固定，连接好结蜡的实验模拟管道(5)进出口的压力和温度传感器;将水 浴槽充满水，开启加热和控温装置，维持温度恒定； 第四步，按照实验安排，配制不同浓度的清蜡剂溶液，并移至样品罐中，待用； 第五步，根据所选管径和实验模拟要求，计算活塞栗往复运动频率，调节电机频率和功 率，控制活塞栗输出压力和频次； 第六步，开启电机和活塞栗，开启止回阀（14)、排液口旋塞阀(4)，使实验模拟管道充满 清防蜡剂溶液，排液口出现清蜡剂溶液后，开始记录进出口温度和压力，以及流量数据，每 几分钟记录一次； 第七步，待设定的实验时间结束后，关闭电机和活塞栗，停止水浴槽加热，并排干水浴 槽;取出结蜡的实验模拟管道(5)，排干内部液体，再将其置于35°C烘箱中干燥24h，称量3 次，取平均值，并记录； 第八步，计*錯沉积量： 錯沉积量，g ; @\:蜡沉积量与实验模拟管道的总质量，g ; Ms:实验模拟管道质量，g 溶蜡速率t----溶蜡速率----蜡沉积量，g; ?----实验时间，min 其他参数，包括进出口压力、温度、液体流量，均为模拟实际情况设定，通过这些参数的 测量，可以预测清蜡剂在实际应用过程中的效果，可以指导现场应用； 第九步，实验完成，清理实验实验模拟管道、排液管道、样品罐、回收槽，以备下次使用。
【文档编号】G01N5/02GK106018156SQ201610456880
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年6月23日
【发明人】代晓东, 霍凯, 范国威, 孙邵辉, 段佳栋, 王涛, 张延萍, 齐芸, 陈晓雅, 印树明
【申请人】中国石油大学胜利学院