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油一水两相流蜡沉积机理探讨与预测模型研究
谷醒林：
高喆慧’季李超”王俊杰’王东
(1西南石油大学四川成都610500)(2中国石油大学（北京）北京102249)
(3河南信宇石油机械制造股份有限公司河南濮阳457001)（4中原石油勘探局采油五厂油藏经营管理四区河南濮阳457001
摘要：在原油开采过程中往往伴有来出水，且随着原油开采程度的深化，原油的含水率逻年增加。为大大简化求集输设施，可将油一水两相混输技术广泛应用于海、陆集输系统。我国生产的大多数原油是易凝超调的含靖原沟，当环境温度过低时将发生蜡况积现象，从而削弱管输能力，导致管绪事数。目前，国内外对于蜻况积的研究主要集中在单相流动条件下，油一水两相流动的蜡况积研究起步较吨，其相关的研究文缺也较少，且主要集中在实验研究阶段。一水两相流墙况积规律还未形成定论，其机理研究尚处于越步阶段，伤然缺乏准确合理的预测模型以指导油一水混输管道的清管除蜻工作。笔者在实验安以往蜻况积研究经验基础上结合国内外相关文缺资料，就油一本两相流蜡况积的研究工作提出一要建议与看法，以期能更好的开展油一水两相流蜡况积的深入研究工作
关键词：油水两相流；蜡况积；机理；模型；建议
管输油一水两相流因蜡沉积问题带来的防蜡和清蜡成本很高，因此有必要在单相原油蜡沉积研究成果的基础上开展油一水两相蜡沉积研究工作，以降低防蜡、清蜡成本。受含蜡原油组分复杂和含蜡油一水两相流动流型辨识难度大等因素的影响，油一水两相流动蜡沉积研究仅仅停留在初步的探索中。本文在分析影响油一水两相流蜡沉积主要因素的基础上来探讨蜡沉积机理，并在比较现有的蜡沉积实验研究装置的基础上提出了建立准确，
合理的油一水两相流蜡沉积预测模型的基本思路。、蜡沉积主要影响因素
在已较成熟的单相油流蜡沉积研究中可知影响管道蜡沉积速率的主要固素包括油温，原油与管壁温差、流速、原油组成，管壁材质等。国内外学者在油一水两相流蜡沉积研究，发现影响油一本两相流蜡沉积速率的主要固素除上述因素外，还有含水率，乳状液稳定性，分散相粒径、液流流型等。对于实际运行的管道，这些因素将共同作用，影响管道的蜡沉积速率。现定性分析含水率，乳状液稳定性、分散相粒径，液流流型的影响：
1.含水率
Couto等通过冷指实验发现在油一水两相体系中油水乳状液里的蜡沉积量
随含水率的增加而呈指数规律下降，Hsu等利用高压环道实验发现随着水相进人环道，赠沉积量明显减少。
2.乳状液稳定性
在原油乳状波中添加表面活性剂可以增其稳定性。Ahn 等利用可以旋转的冷板实验发现随着非离子型表面活性剂HLB 值的增加，蜡沉积量也随之减少，由此可见，当油一水两相液流在管路中出现乳状液一流型时，只要改变乳状液相的稳定性便能改变蜡沉积量
3.分相粒径
利用冷指实验装置研究了在W/O型乳状液中分散相粒径对蜡沉积速率的影响：在相同含水率下，随分散相液滴直径的减小和小液滴数量的增多，蜡沉积速率减小。分析原因可能是蜡分子只能溶解在乳状液油相中，并通过油相扩散到管壁处，在相同的含水率条件下，乳状液分散相初始液滴直径越小、小液滴越多，蜡分子扩散到冷指表面的阻碍越多，蜡沉积速率越小，
4.液流流型
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化置筑
2014年3月
油水两相流动中的流型是决定蜡沉积规律的重要因素，目前国内外学者通过环道实验观测到的流型有完全分层流、上层水包油分散流下层游离水、上层油包水分散流下层水包油分散流和相界面有混合的分层流等，目前就流型对两相流蜡沉积的影响规律尚缺乏统一认识，这也大大限制了对两相流蜡沉积的机理研究，固此，在下阶段的两相流研究当中，应专门考察不同流型下的蜡沉积规律，以确定流型在油一水两相流蜡沉积中的影响效果，二、蜡流积机理探讨
对于油一水两相流蜡沉积机理，学者们只是沿用了单相管流的蜡沉积机理，并综合了一些多相管流的特点来近似研究多相流动条件下的蜡沉积规律，并未提出有意义的见点，加之油一水两相流管流的复杂性，多相管流蜡沉积理论研究还有待深入。现已知的蜡沉积机理有分子扩散、布朗运动、剪切弥散，重力沉降、剪切剥离与老化六种。对于这六种机理的具体实现内容需要通过大量的蜡沉积实验来判断，例如通过考察温度对蜡沉积的影响来确定分子扩散机理的作用，通过控制液流速度大小来确定剪切剥离机理，通过研究蜡沉积速率随时间变化的规律来确定老化机理等。固此，在后续的油一水两相流蜡沉积研究中需要通过大量实验结合单相蜡沉积机理逐步认识油一水两相流动蜡沉积机理。三、蜡流积实验方法
目前存在的关于蜡沉积研究的实验装置有冷板装置、冷指装置、环道装置。果用冷板法结构简单，油和板的温差比较容易控制，并且可以通过磁力搅拌器搅拌原油，但不能模拟液流在管道中的流动情况，冷指法是在冷板法的基础上加以改进得以实现的，该方法与冷板法原理相同，只是改变了蜡况积表面，该方法能基本模拟液流在管路中的蜡沉积情况，但与实际管路液流流动还存在很大差距。为克服以上两种实验方法的不足，建议采用环道实验装置来研究油一水两相流动蜡沉积，Agrawal的环道实验装置如图1所示。在环道实验中要着重考案管路倾角管径大小混合液流速、含水率、管路倾角管径大小、管壁的亲水性以及流体物性(密度粘度和界面张力)等固素对蜡沉积速率的影响。
1Agr1H验
四、模型研究
已存在的蜡沉积预测模型有两类，分别为蜡沉积热力学模型与蜡沉积动力举模型，但由于热力学模型具有计算精度较低适用范围较窄，实际应用复杂等缺点，一般利用动力学模型来研究单相或多相的蜡沉积模型，研究蜡沉积规律一般是从理论分析入手，结合室内模拟实验，建立半理论半经验的蜡沉积模型，并在更宽的范围和条件下对其进行检验。目前黄启玉模型是研究单相原油蜡沉积最可靠精确地模型，其模型公式为：
Wf'UU kT-U*
(1)
式中
1f'一—增沉积倾向系数，与管壁剪切应力TW、管壁温