A New Method for Evaluating Wax Inhibitors and Drag Reducers
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摘要: 介绍了一种可以在现场运行条件下连续测量流变性变化和筛选评价防蜡剂和减阻剂的新方法, 同时提出了寻求有效防蜡剂的选择标准。对于特定的原油和流动条件, 此标准可以保证所选择的化学剂是最有效的, 9家化学公司参加了为北海油田开发选择有效防蜡剂的工作, 针对几种含蜡原油, 应用这种新方法测试评价了20多种防蜡剂。这种新方法可以提供运行温度范围内的流变数据、蜡沉积速度、防蜡效果、总平均防蜡效果和流体流动性改进程度。通过试验, 多数防蜡剂在高温下有较好的防蜡效果, 而低温下不理想, 减阻剂在北海海底温度条件下效果不佳。
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Keywords:
- evaluation /
- paraffin inhibitor /
- friction reducer /
- method
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中洛复线于1991年底建成, 1992年10月投产。防腐层结构为沥青玻璃丝布, 外加一层塑料布。防腐等级为加强级。中洛复线首站——墣阳站出站段管道在沉管工程施工中, 发现该段管道沥青玻璃丝布防腐层有许多龟裂裂纹。裂纹的形状多种多样, 有的沿圆周方向呈环状开裂, 有的斜向延伸, 有的与管道轴向平行, 还有的呈放射状, 裂纹的分布无一定规律。经现场初步分析, 原因可能有下列几种:
(1) 沥青材质有问题;
(2) 防腐层已发生严重老化;
(3) 在沉管工程施工过程中, 释放出的管道热变形对防腐层的影响。
经查阅当时的质检记录和沥青化验结果, 证明沥青质量无问题, 且经过后来现场对防腐层取样化验, 也排除了第一种可能性。查阅管道维护记录, 该段防腐层无漏点的记载。从恒电位仪运行记录可以看出, 输出阴极电流由投产初期的$0.6 \sim 0.8 \mathrm{~A}$上升到目前的$1.1 \mathrm{~A}$左右, 这证明防腐层虽有一定的老化, 但还不致发生那样严重的龟裂。为了对防腐层进行定量分析, 取得防腐层老化数据, 在现场各进出站附近取样, 对沥青防腐材料进行分析化验, 其结果见表 1。
表 1 中洛复线防腐层沥青化验结果
由表 1数据可以看出, 凡出站段的防腐层沥青指标中针入度和延度均偏低, 濮阳站最低, 分别为0.35和0.4。凡出站段, 防腐层沥青的软化点均偏高, 濮阳站高达$185^{\circ} \mathrm{C}$。而各进站段防腐层的沥青三大指标都很正常。
对投产以来各站累计点炉天数、出站极端最高温度、最高温度平均值及出站温度平均值等进行统计, 计算结果见表 2。
表 2 中洛线出站温庭分析表
由表 2所列数据可知, 无论从点炉天数、出站温度平均值、平均最高温度、还是极端最高温度, 濮阳出站段防腐层工作环境都比其他管段防腐层条件更为恶劣, 这加速了防腐层中沥青的老化进程, 大大缩短了防腐层的使用寿命。
综上所述, 濮阳进站段防腐层过早老化的根本原因是防腐层的工作环境温度过高, 导致整个防腐层结构柔韧性和塑性降低, 脆性提高。由于受到土壤约束而没有表现出来的管道热变形, 当现场进行沉管作业时, 管道周围的土壤被挖掉后, 便无拘无束地释放了出来, 现场实测得到的管道最大变形位移为$0.45 \mathrm{~m}$。位移方向与管道轴向垂直, 这样, 管道水平拱弯内侧防腐层受到了压力, 而拱弯外侧的防腐层则受到拉力。沉管时温度降到$40{ }^{\circ} \mathrm{C}$左右, 压力降为零, 这时管道开始收缩, 这引起管道变形的方向与原来变形位移的方向相反, 原来受压的防腐层现在改为受拉, 原来受拉的防腐层又变成了受压, 加之沥青老化, 脆性增大, 塑性、柔韧性降低, 故在拉力或压力作用下, 产生了很多裂纹。显而易见, 如果不进行开挖, 管道周围的土壤约束不解除, 则管道热变形就不会释放出来, 防腐层也会产生很多的裂纹。
通过对输油温度的统计分析, 结合现场情况, 建议输油温度控制在$60{ }^{\circ} \mathrm{C}$以下为宜, 以便延长防腐层的使用寿命及大修周期。
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[1] Hsu, J. J. C. Santamaria, M. M. Brubaker, J. P. and Hawker, P. : Wax Deposition and Gel Strength of Waxy Live Crude, OTC 7573, 1994.
[2] Hsu. J. J. C. Santamaria, M. M. and Brubaker, J. P. : Wax Deposition of Waxy Live Crude under Turbulent Flow Condition, SPE 28480.1994.
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