中洛原油管道結(jié)蠟規(guī)律

李琛 劉學(xué) 王燕西南石油大學(xué)大慶油田設(shè)計(jì)院中國(guó)石油大學(xué)（華東）

中洛原油管道結(jié)蠟規(guī)律

李琛1劉學(xué)2王燕31西南石油大學(xué)2大慶油田設(shè)計(jì)院3中國(guó)石油大學(xué)（華東）

通過(guò)建立濮陽(yáng)原油蠟沉積模型，預(yù)測(cè)不同運(yùn)行工況下中洛管道沿線(xiàn)的結(jié)蠟厚度分布。同一運(yùn)行條件下，沿著管道輸送方向，管壁結(jié)蠟厚度逐漸增大，到達(dá)結(jié)蠟高峰區(qū)后逐漸減??；隨著運(yùn)行時(shí)間的延長(zhǎng)，結(jié)蠟最嚴(yán)重處略向后方偏移。隨著出站溫度的降低，中洛管線(xiàn)內(nèi)出現(xiàn)蠟沉積的管段逐漸增長(zhǎng)；結(jié)蠟最嚴(yán)重處逐漸向出站處推移，且蠟層厚度基本相同。

中洛管道；結(jié)蠟厚度；結(jié)蠟規(guī)律；溫差

長(zhǎng)輸原油管道的結(jié)蠟問(wèn)題是影響管線(xiàn)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的重要因素，幾乎原油管道的所有安全經(jīng)濟(jì)問(wèn)題，都直接或間接與管道內(nèi)所輸油品的結(jié)蠟過(guò)程和結(jié)蠟狀態(tài)有關(guān)。通過(guò)建立濮陽(yáng)原油蠟沉積模型，可預(yù)測(cè)不同運(yùn)行工況下中洛管道沿線(xiàn)的結(jié)蠟厚度分布。

1 蠟沉積模型的建立

通過(guò)大量的不同油溫、壁溫、油壁溫差、壁面剪切應(yīng)力等條件下的原油結(jié)蠟實(shí)驗(yàn)，建立的濮陽(yáng)原油的蠟沉積模型為

式中W為原油的蠟沉積速率g/(m·h)；τw為管壁處剪切應(yīng)力（Pa）；μ為管壁處原油的黏度（Pa·s）；為蠟晶在原油中的溶解度，即溫降1℃析出蠟晶的百分?jǐn)?shù)；為管壁處原油的徑向溫度梯度（℃/mm）。

現(xiàn)場(chǎng)熱油管道沿線(xiàn)油溫不同，不同截面處的溫度場(chǎng)、流場(chǎng)及原油流動(dòng)性不同，因而蠟沉積速率和結(jié)蠟厚度也不同，而管道沿線(xiàn)的結(jié)蠟狀態(tài)又影響到整個(gè)管道系統(tǒng)的熱力、水力工況。在建立結(jié)蠟動(dòng)力學(xué)模型的基礎(chǔ)上，通過(guò)模擬管道沿線(xiàn)的流場(chǎng)和溫度場(chǎng)，進(jìn)行相應(yīng)條件下的蠟沉積速率與結(jié)蠟厚度的計(jì)算，尋求現(xiàn)場(chǎng)條件下的管道結(jié)蠟規(guī)律。

2 管道結(jié)蠟分析

由于中洛線(xiàn)六個(gè)站間運(yùn)行參數(shù)相差不大，故選取濮陽(yáng)至滑縣站間管線(xiàn)進(jìn)行結(jié)蠟規(guī)律研究。依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，輸量Q=13000t/d，取冬季平均地溫，出站油溫分別取54、51、48℃，從三種運(yùn)行條件下管道結(jié)蠟厚度曲線(xiàn)可以看出：在靠近出站口的管段上由于壁溫高于原油析蠟點(diǎn)，所以管壁處無(wú)結(jié)蠟層生成。而后沿管道輸送方向，結(jié)蠟厚度逐漸增大，到達(dá)結(jié)蠟高峰區(qū)后結(jié)蠟層又逐漸減薄。這是因?yàn)椋S著油流向前，油溫下降，蠟分子濃度梯度有所增大，結(jié)蠟層逐漸增厚；再往后由于原油與管壁的溫差進(jìn)一步減小，溫度梯度減小，結(jié)蠟層厚度逐漸減薄。

隨著出站溫度的降低，中洛管線(xiàn)內(nèi)出現(xiàn)蠟沉積的管段逐漸增長(zhǎng)；結(jié)蠟最嚴(yán)重處向管道出站口偏移；運(yùn)行時(shí)間相同時(shí)，結(jié)蠟最嚴(yán)重處的蠟層厚度基本相同。

隨著運(yùn)行時(shí)間的延長(zhǎng)，同一運(yùn)行條件下結(jié)蠟最嚴(yán)重處略向后方偏移。這主要是因?yàn)?，結(jié)蠟層具有保溫作用，隨著結(jié)蠟厚度的增大，油溫升高，結(jié)蠟高峰區(qū)對(duì)應(yīng)的油流溫度略向后方偏移。從出站溫度48℃時(shí)、運(yùn)行10天后結(jié)蠟最嚴(yán)重處蠟沉積速率隨時(shí)間的變化關(guān)系可以看出，隨著運(yùn)行時(shí)間的延長(zhǎng)，運(yùn)行10天后結(jié)蠟最嚴(yán)重處蠟沉積速率逐漸減小。這是因?yàn)殡S著運(yùn)行時(shí)間的延長(zhǎng)，結(jié)蠟厚度逐漸增大，油流與外界換熱的熱阻增大，結(jié)蠟層表面溫度上升，與油流的溫差減?。煌瑫r(shí)結(jié)蠟厚度的增大也使得管道壁面的剪切應(yīng)力逐漸增大，從而使得蠟沉積速率逐漸減小。

3 結(jié)論

（1）同一運(yùn)行條件下，沿著管道輸送方向，管壁結(jié)蠟厚度逐漸增大，到達(dá)結(jié)蠟高峰區(qū)后逐漸減?。浑S著運(yùn)行時(shí)間的延長(zhǎng)，結(jié)蠟最嚴(yán)重處略向后方偏移，管壁蠟沉積速率逐漸減小。

（2）隨著出站溫度的降低，中洛管線(xiàn)內(nèi)出現(xiàn)蠟沉積的管段逐漸增長(zhǎng)；結(jié)蠟最嚴(yán)重處逐漸向出站處推移，且蠟層厚度基本相同。

（欄目主持 楊軍）

10.3969/j.issn.1006-6896.2014.12.017