發(fā)布時(shí)間：2018-04-17 23:05

  本文選題：含蠟原油 + 蠟沉積�。� 參考：《西南石油大學(xué)》2015年博士論文

【摘要】：蠟沉積問題是影響含蠟原油管道安全運(yùn)行的關(guān)鍵因素之一。管道中的蠟沉積物會(huì)減小管道的有效內(nèi)徑,增大輸送壓力,嚴(yán)重時(shí)可能導(dǎo)致管道堵塞事故,給原油的安全輸送帶來了極大的威脅。由于蠟沉積問題導(dǎo)致的各種費(fèi)用非常大,尤其是對(duì)于海上油田而言,管道中沉積物一旦較厚,不僅清管難度增大,而且耗資更是顯著增加。防止蠟沉積層增長過厚的有效方式就是清管,且確定合理的清管周期甚為重要。在清管周期的確定過程中,掌握管道沿線的蠟沉積厚度分布規(guī)律是十分必要的。因此,積極探尋含蠟原油蠟沉積規(guī)律、掌握含蠟原油管道蠟沉積速率的預(yù)測(cè)方法對(duì)于科學(xué)清管方案的制定以及管道的安全運(yùn)行具有重要的實(shí)際意義。以華北油田含蠟原油和自配的模擬油為研究對(duì)象,利用自制冷指實(shí)驗(yàn)裝置以及相關(guān)配套設(shè)備,實(shí)驗(yàn)分析了油壁溫差、蠟含量及瀝青質(zhì)含量等因素對(duì)蠟沉積的影響。通過測(cè)定沉積物的蠟含量和碳數(shù)分布,分析了油壁溫差對(duì)沉積物蠟含量和碳數(shù)分布的影響規(guī)律；重點(diǎn)考察加劑對(duì)蠟沉積的影響規(guī)律,通過測(cè)定原油和油蠟加劑前后的蠟晶晶格參數(shù)、模擬油加劑前后所產(chǎn)生沉積物中蠟晶的晶格參數(shù),剖析降凝劑的作用機(jī)理以及加劑使得沉積量發(fā)生改變的原因；基于Graetz問題的研究特點(diǎn),對(duì)能量平衡方程進(jìn)行無量綱處理,利用分離變量法將其轉(zhuǎn)化為Kummer方程(F-K方法),進(jìn)而求解出環(huán)道測(cè)試段的溫度分布,并與Svendsen方法(S方法)的求解結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析；考慮到蠟沉積影響因素間的復(fù)雜非線性關(guān)系,基于環(huán)道實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),利用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法預(yù)測(cè)蠟沉積速率,并證實(shí)了該方法的可靠性和準(zhǔn)確性；基于最小二乘支持向量機(jī)建立蠟沉積速率預(yù)測(cè)模型,并分析了不同初值的正則化參數(shù)和核函數(shù)寬度對(duì)預(yù)測(cè)結(jié)果的影響；在考慮蠟沉積主要影響因素的基礎(chǔ)上,將蠟的沉積看成是沉積與移除的動(dòng)平衡過程,基于分子擴(kuò)散定律建立了蠟沉積速率的動(dòng)力學(xué)模型,對(duì)比分析了不同模型的計(jì)算誤差；在考慮沉積層厚度變化對(duì)管道傳熱特性、原油物性影響的基礎(chǔ)上,編制預(yù)測(cè)實(shí)際管道沿線蠟沉積厚度分布的程序,對(duì)比不同蠟沉積速率模型預(yù)測(cè)結(jié)果的差異；通過對(duì)管道徑向傳熱傳質(zhì)的分析,在質(zhì)量方程中考慮蠟結(jié)晶的動(dòng)力學(xué)現(xiàn)象,計(jì)算實(shí)際管道不同運(yùn)行時(shí)間的蠟沉積厚度分布；根據(jù)室內(nèi)環(huán)道蠟沉積實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),結(jié)合對(duì)蠟沉積過程的分析,建立了蠟沉積厚度隨時(shí)間變化的模型,分析了模型計(jì)算值與實(shí)驗(yàn)值的吻合度,并通過實(shí)際管道的計(jì)算數(shù)據(jù)對(duì)模型進(jìn)行了驗(yàn)證。研究結(jié)果表明：油壁溫差增大使管壁處的沉積量增加,沉積物中的蠟含量升高,沉積物中較高碳數(shù)蠟所占比例較大。同一油壁溫差下,隨著油壁溫度區(qū)間的降低,沉積量增加,沉積物中低碳數(shù)蠟所占的比例較大；模擬油中蠟含量的增加使沉積物的質(zhì)量增加,而瀝青質(zhì)含量對(duì)蠟沉積量的影響具有兩面性。隨著瀝青質(zhì)含量的增加,沉積量出現(xiàn)了增大、降低、增大的變化趨勢(shì)；原油和油蠟加劑后,蠟晶結(jié)構(gòu)均發(fā)生了改變。由于油蠟中不存在膠質(zhì)和瀝青質(zhì)等大分子,因此判斷共晶作用是降凝劑的主要作用機(jī)理；模擬油加劑后蠟沉積量減少,XRD測(cè)試結(jié)果表明沉積量減少的原因是模擬油加劑后形成蠟沉積物的蠟晶晶面間距增大導(dǎo)致的,且加劑后晶面間距的增加幅度越大,沉積量的減少率越明顯；S方法和F-K方法所得的環(huán)道測(cè)試段溫度分布規(guī)律基本一致,但數(shù)值上S方法計(jì)算結(jié)果普遍高于F-K方法。當(dāng)油壁溫差較小且軸向距離較小時(shí),兩種方法計(jì)算結(jié)果的最大差值較小,當(dāng)軸向距離較大且流量較低時(shí),兩種方法所得結(jié)果的最大差值較大；F-K方法計(jì)算時(shí),所得溫度分布的表達(dá)式應(yīng)用起來較為方便,避免了求解數(shù)值積分和Bessel函數(shù)的不便；最小二乘支持向量機(jī)和BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法的蠟沉積速率結(jié)果與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)能夠較好地吻合,預(yù)測(cè)精度高于多元線性回歸分析法。與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法和多元線性回歸法相比,最小二乘支持向量機(jī)可得到蠟沉積速率模型的顯式表達(dá)式,且能描述蠟沉積影響因素間的非線性關(guān)系,具有一定的優(yōu)勢(shì)；從不同蠟沉積動(dòng)力學(xué)模型的計(jì)算結(jié)果可知,本文模型改進(jìn)型的對(duì)數(shù)最小二乘誤差較低,精度在可接受的范圍內(nèi)；實(shí)際管道沿線蠟沉積速率的變化比較復(fù)雜,最終蠟沉積速率的變化要看哪些因素起主導(dǎo)作用；不同模型預(yù)測(cè)的管道沿線蠟沉積厚度分布結(jié)果差異較大,模型的可比性較差。汪繼峰模型改進(jìn)型雖與黃啟玉模型預(yù)測(cè)的沿線厚度分布趨勢(shì)一致,但數(shù)值上是黃啟玉模型的2-3倍；同一蠟沉積層厚度時(shí),沉積層中蠟的質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加會(huì)造成沉積層的界面溫度降低,蠟沉積速率變大；當(dāng)沉積層中蠟質(zhì)量分?jǐn)?shù)一定時(shí),蠟沉積厚度的增加會(huì)使沉積層界面溫度逐漸升高,而管內(nèi)壁溫度降低；不同運(yùn)行時(shí)間下,沉積時(shí)間的延長導(dǎo)致管道沿線的蠟沉積厚度增加,這種增加并不是線性增長,而是先快后慢的增長趨勢(shì)；從建立的蠟沉積厚度隨時(shí)間變化的模型來看,對(duì)數(shù)模型與實(shí)驗(yàn)值的吻合程度最好,指數(shù)模型和動(dòng)平衡模型所得的結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果的吻合程度相當(dāng)。在沉積初期,指數(shù)模型的吻合程度高于動(dòng)平衡模型,但當(dāng)沉積時(shí)間接近實(shí)驗(yàn)規(guī)定時(shí)間時(shí),動(dòng)平衡模型的吻合程度高于指數(shù)模型。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：西南石油大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TE832

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本文編號(hào)：1765687