蜡沉积热力学模型的研究

发布时间：2020-11-03 13:04

　　 在含蜡原油的输送过程中,当原油温度低于析蜡点时,原油中的重质组分就会从油品中析出来以固相的形式附着在管壁上。固相的附着直接导致管道有效流通面积的减小,增加了管道的沿程摩阻损失,使泵的功率消耗大大增加,同时当蜡沉积较多时,极有可能会堵塞管道,造成一系列的安全事故。然而,石油工业中管道中的蜡沉积危害仅仅只是冰山一角,在油气藏储集层、井筒、地面石油设施中,蜡沉积无处不在,这给石油生产带来严重的安全隐患和额外的能量损耗。因此,准确的预测蜡沉积温度和蜡沉积量对于石油工业而言意义深远。本文在充分调研了原油的化学组成,详细研究了蜡沉积的机理及影响因素,认为蜡沉积是一个复杂的物理化学过程,是多种机理共同作用的结果。本文使用热力学相平衡方法来研究油气体系中气-液-固相平衡,对常用的状态方程进行了详细的对比分析,选择PR状态方程来描述气相和液相的非理想性。为保障计算的精度以及使算法快速收敛,对原油中的重馏分进行了特征化处理;对于固相则使用了理想溶液理论,在计算蜡固相含量时使用经验公式进行修正。使用有关文献中生产数据对模型进行了验证,研究表明,该模型具有良好的收敛性和稳定性,计算数值与实验数据吻合较好,并且验证了“相平衡点更接近于溶蜡点”的说法。最后,介绍了 BP神经网络的工作原理,并认为对于工程中积累了大量生产实践数据的情况,可以使用BP神经网络来预测析蜡量。
【学位单位】：长江大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TE832
【部分图文】：

气一液一固三相相平衡热力学模型程序框图

图４－１蜡沉积量随温度的变化关系（Ｐ＝０．１ＭＰａ）??Ｆｉｇｕｒｅ?４－１?Ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ?ｂｅｔｗｅｅｎ?ｔｈｅ?ｍａｓｓ?ｆｒａｃｔｉｏｎ?ｏｆ?ｗａｘ?ａｎｄ?ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ?（Ｐ＝０．１ＭＰａ）??从表４－５可以看出，本文对于蜡的沉积量预测结果有些与实测值相符，有些偏??差较大。这有可能是由于缺少实验数据，对模型的调整不够准确，也可能是因为??实验条件的限制，导致个别数据存在缺陷。??４．?２科威特原油蜡沉积模拟计算??由文献［６ａ６ｌ］可知科威特原油组成及重馏分特征参数，见表４－６、表４－７。类似??于北海原油相态分析，在以下计算中科威特原油始终为液固两相共存状态。??表４－６科威特原油摩尔组成表??Ｔａｂｌｅ?４－６?Ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｓ?ｆｏｒ?Ｋｕｗａｉｔ?ｃｒｕｄｅｓ??组分?Ｏｉｌ?Ａ?ＯｉｌＣ?ＯｉｌＤ?Ｏｉｌ?Ｅ?Ｏｉｌ?Ｆ?Ｏｉｌ?Ｇ?Ｏｉｌ?Ｈ??Ｃ０２?０．０３?０．０５?０．１?０．０１?０．０６?０．０２?０．０４??Ｈ２Ｓ?０．１３?０．１９?０．０６?０．００?０．００?０．００?０．００??Ｃｌ?０．０２?０．０２?０．００?０．００?１．４?０．０２?０．００??

图４－２科威特各原油的组成分布??Ｆｉｇｕｒｅ?４－２?Ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ?ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｓ?ｏｆ?Ｋｕｗａｉｔ?ｃｒｕｄｅｓ??从图４－２中可以看出各个原油中轻质组分含量差距不大；油气体系中低碳数烷??烃（Ｃ广Ｃｌ６）含量最多的是Ｏｉｌ?Ｄ，最少的是Ｏｉｌ?Ｅ；?Ｏｉｌ?Ｅ、Ｏｉｌ?Ｇ和Ｏｉｌ?Ｈ中石蜡（Ｃｌ７??？Ｃ３。）含量较多；ＯｉｌＥ中微晶蜡（＜：３１？＃弧＃┖?孔疃唷＃崳?在Ｏ．ＩＭＰａ，不同温度下，科威特原油的蜡的质量分数见表４－１０，蜡的质量分??数随温度的变化趋势见图４－３。??表４－１０不同温度下蜡的质量分数（Ｐ＝０．１ＭＰａ）??Ｔａｂｌｅ?４－１０?Ｍａｓｓ?ｆｒａｃｔｉｏｎ?ｏｆ?ｗａｘ?ｉｎ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ?（Ｐ＝０．?ＩＭＰａ）??、．曰在?￣Ｏｉｌ?Ａ￣￣￣ＯｉｌＣ￣￣￣ＯｉｌＤ￣￣ＯｉｌＥ￣￣￣￣ＯｉＴ？＂＂＂￣Ｏｉｌ?Ｇ￣￣Ｏｉｌ?Ｈ??、血又?（ｗｔ％）?（ｗｔ％）?（ｗｔ％）?（ｗｔ％）?（ｗｔ％）?（ｗｔ％）?（ｗｔ％）??２３３．１５?７．１８?９．０６?６．４０?９．４７?６．９２?９．４３?９．３３??２４３．１５?５．２６?６．７５?
【参考文献】

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本文编号：2868608