蜡沉积实验装置及实验方法
【技术领域】
[0001] 本发明有关于一种实验装置及实验方法，尤其有关于一种研究石油流动条件下蜡 沉积的蜡沉积实验装置及实验方法。
【背景技术】
[0002] 含蜡原油是一种复杂的混合体系，它主要由蜡、胶质、芳香烃、沥青和轻烃组分组 成。当温度较高时，原油中的蜡组分处于溶解状态，原油呈现牛顿流体流变性质，随着温度 的降低，蜡组分逐渐结晶并析出，原油粘度随之增大，并且具有非牛顿流体的特性。当蜡晶 析出的量达到2%~3%时，便可形成三维网状结构，将液态的原油包裹在其中，阻碍其流 动，导致原油整体失去流动性。
[0003] 在较低环境温度下管输含蜡原油时，原油中的蜡会沉积在低温的管壁上形成沉积 物。大部分的原油中都溶解有一定的蜡，这些蜡都处在平衡状态不会析出。但是当压力和 温度条件改变的时候，蜡就很有可能析出，并沉积在管壁上。温度是影响蜡沉积最重要的因 素，高分子石蜡的溶解度随着温度的降低而降低，最终导致析出。以上的蜡沉积过程给管 道输送含蜡原油带来了一系列问题：管路的有效内径减少，输送压力增大，管道输送能力降 低，清管频率增加，甚至造成蜡堵事故。而且管输含蜡原油在较低出站油温和低输量运行情 况下，容易出现流型和流态的变化，这会影响管道的压降，增加管道的运行成本。所以说蜡 沉积问题是影响管道安全、经济、高效运行的一个重要问题。因此，开展蜡沉积的研究对节 约管道运行费用，确保管道安全输送有着显著的现实意义。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是提供一种蜡沉积实验装置，其能测定在流动条件下的原油及油水 混合物的蜡沉积规律，对于管道安全、经济运行具有重要的意义。
[0005] 本发明的另一目的是提供一种蜡沉积实验方法，其能测定在流动条件下的原油及 油水混合物的蜡沉积规律，对于管道安全、经济运行具有重要的意义。
[0006] 本发明的上述目的可采用下列技术方案来实现：
[0007] 本发明提供一种蜡沉积实验装置，所述蜡沉积实验装置包括：
[0008] 储油罐，其具有储油腔，所述储油罐外套设有水套夹层，所述水套夹层与第一控温 器相连；
[0009] 冷指，其设置在所述储油腔内，所述冷指具有内筒和套设在所述内筒外的外筒，所 述内筒与所述外筒之间形成有环形空腔，所述环形空腔与第二控温器相连；
[0010] 搅拌器，其具有穿设在所述内筒中的转轴，所述转轴穿出所述内筒的一端连接有 多个搅拌桨，所述搅拌桨位于所述冷指的外周壁与所述储油罐的内周壁之间。
[0011] 在优选的实施方式中，所述搅拌桨与所述转轴之间连接有连杆，所述搅拌桨可移 动地设置在所述连杆上。
[0012] 在优选的实施方式中，所述水套夹层外套设有保温层。
[0013] 在优选的实施方式中，所述储油罐内设有温度传感器。
[0014] 在优选的实施方式中，所述搅拌器的转轴与一电机相连。
[0015] 本发明还提供一种采用如上所述的蜡沉积实验装置的实验方法，所述实验方法包 括如下步骤：
[0016] a)通过第一控温器将储油罐内的油品温度控制在一实验温度；
[0017] b)通过第二控温器将冷指的内筒与外筒之间的环形空腔的水的温度控制在低于 所述油品温度，切所述环形空腔的水的温度低于所述油品的析蜡点温度并高于所述油品的 凝点温度；
[0018] c)启动搅拌器，使所述储油罐内的油品得到充分的搅动和分散，实现流动条件下 的蜡沉积模拟。
[0019]在优选的实施方式中，在所述步骤c)之后还包括步骤d)，通过测量所述冷指外壁 面的蜡沉积物的厚度，获得不同温度、不同搅拌条件下的蜡沉积规律。
[0020] 在优选的实施方式中，在所述步骤d)中，通过游标卡尺测量所述冷指外壁面的蜡 沉积物的厚度。
[0021] 本发明的蜡沉积实验装置及实验方法的特点及优点是：本发明在不使用搅拌器的 情况下，能够进行静态蜡沉积实验，加入搅拌器可以模拟动态原油蜡沉积实验；通过搅拌器 的搅拌桨搅拌油品，使冷指的外壁面各处流速、受力、温度相同，同时有利于油品中高碳数 分子析出。使用该搅拌器，不仅可以模拟纯油的动态蜡沉积实验，还可以实现模拟油水混合 液的蜡沉积实验，并且通过调节搅拌器的转速来改变油水混合液掺混程度。
【附图说明】
[0022] 为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使 用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于 本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他 的附图。
[0023] 图1为本发明的蜡沉积实验装置的结构示意图。
[0024] 图2为本发明的蜡沉积实验装置的冷指的结构示意图。
[0025] 图3为本发明的蜡沉积实验装置的搅拌器的结构示意图。
【具体实施方式】
[0026] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完 整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于 本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他 实施例，都属于本发明保护的范围。
[0027] 实施方式一
[0028] 如图1所示，本发明提供一种蜡沉积实验装置，其包括储油罐1、冷指2和搅拌器 3,其中：储油罐1具有储油腔11，所述储油罐1外套设有水套夹层12,所述水套夹层12与 一第一控温器4相连；冷指2设置在所述储油腔11内，所述冷指2具有内筒21和套设在所 述内筒21外的外筒22,所述内筒21与所述外筒22之间形成有环形空腔23,所述环形空腔 23与一第二控温器5相连；搅拌器3具有穿设在所述内筒21中的转轴31，所述转轴31穿 出所述内筒21的一端连接有多个搅拌桨32,所述搅拌桨32位于所述冷指2的外周壁与所 述储油罐1的内周壁之间。
[0029] 具体是，储油罐1大体呈筒状，其具有储油腔11，储油腔11可容纳实验所需的油 品，在本实施例中，储油罐1的高度为220mm;水套夹层12套设在储油罐1的外部，该水套 夹层12通过管路41连接第一控温器4,在本实施例中，该第一控温器4为第一控温水浴仪， 该管路41的直径为160mm，管路41的壁厚为2. 5mm，其用于将水套夹层12内的水的温度控 制在预定实验温度，从而保持储油罐1内的油品温度在该预定实验温度。
[0030] 进一步的，储油罐1内还设有温度传感器（图中未示出），该温度传感器可测试储 油罐1内径向各个位置处的油品温度，其精度为0.l°c。在本发明中，在储油罐1外的水套 夹层12的外部还套设有保温层，同时，在管路41上也套设有该保温层，以保证储油罐1内 的油品温度和管路41中的水的温度在整个实验过程中不向环境中流窜，降低热损失对实 验结果的影响，保证实验的有效进行。
[0031] 如图2所示，冷指2由内筒21和外筒22组成，外筒22套设在内筒21的外部，内筒 21与外筒22之间形成有环形空腔23。在本实施例中，冷指2的高度为190_，冷指2的外 筒22的直径为41. 5mm，外筒22的壁厚为2. 5mm，冷指2的内筒21的直径为14臟，内筒21 的壁厚为2_。在本发明中，冷指2的环形空腔23具有水流入口 231和水流出口 232,第二 控温器5通过管路51分别与环形空腔23的水流入口 231和水流出口 232相连通，在本发 明中，第二控温器5为第二控温水浴仪，通过第二控温器5控制环形空腔23内的水的温度， 使该环形空腔23内的水的温度低于储油罐1内的油品析蜡点温度及油品的实验温度，并且 高于油品的凝点温度。
[0032]如图3所示，搅拌器3由转轴31和连接在转轴31上的多个搅拌桨32组成，在本 实施例中，转轴31的上端与一电机6相连，其下端自冷指2的内筒21中穿入储油罐1的 储油腔11内，转轴31的下端穿出内筒21后通过多根连杆33与多个搅拌桨32相连，多个 搅拌桨32位于储油罐1的内周壁与冷指2的外周壁之间，其用于搅拌储油腔11中的油品， 通过调节电机6频率控制转轴31的转速，从而控制搅拌桨32的转速。在本发明中，搅拌桨 32可移动地设置在连杆33上，也即搅拌桨32可连接在连杆33径向的不同位置处，以根据 实验研究要求，选择不同直径的搅拌器3实现对储油罐1内的油品的搅拌；另外，本发明可 设置不同长度的搅拌桨32,同时控制搅拌器3距储油罐1的底部距离以及转轴31的转速， 来实现控制储油罐1中油品的受剪切程度，从而模拟不同流动条件下的动态原油蜡沉积实 验。在本发明中，搅拌器3的直径可为100mm和70mm。
[0033] 该蜡沉积实验装置的实验过程如下：利用第一控温器4将储油罐1内的油品温度 控制在预定实验温度；利用第二控温器5将冷指2的环形空腔23内的水的温度控制在低于 储油罐1内的油品温度，且该环形空腔23内的水的温度低于该油品的析蜡点温度并高于该 油品的凝点温度；之后，通过调节电动机6的频率控制搅拌器3的转轴31的转速，使储油 罐1内的油品得到充分的搅动和分散，实现动态条件下的蜡沉积模拟；然后，通过测量冷指 2外壁面的蜡沉积物的厚度，获得不同温度、不同搅拌条件下的蜡沉积规律。
[0034] 当冷指2的外壁面的温低度于储油罐1内的油品温度及该油品的析蜡点温度时， 冷指2的外壁面有蜡沉积物出现，使用游标卡尺测量该蜡沉积物的直径，即可计算出蜡沉 积物的厚度；在本实施例中，使用游标卡尺测量的冷指2的外壁面的蜡沉积物的厚度，其精 度为 0. 02mm。
[0035] 通过该蜡沉积实验装置，可测试固定温差，在不同温度区间内，油品温度和冷指外 壁面温度对蜡沉积规律的影响；固定油品温度或冷指外壁面温度其中之一，测试另一温度 变化对蜡沉积规律的影响。另外，通过固定油品温度和冷指外壁面温度，还可测试改变搅拌 器3的转速或者改变油水混合比例时流动条件下的蜡沉积规律。
[0036] 本发明的蜡沉积实验装置，在不使用搅拌器3的情况下，能够进行静态蜡沉积实 验，加入搅拌器3可以模拟动态原油蜡沉积实验；通