玻璃钢油套管结垢结蜡机理研究

发布时间：2017-09-14 16:35

  本文关键词：玻璃钢油套管结垢结蜡机理研究

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【摘要】：为增强油套管运行的安全、稳定性,提高油田生产效益,国内外石油行业广泛应用玻璃钢油套管。然而,玻璃钢管在油田真实环境下的结垢、结蜡机理研究尚缺乏,且关于表面粗糙度、材料类型、温度、压力等因素影响管材结垢、结蜡机理的认识在行业内存在误区,对管材选型及管道运行参数设计的理论支持不够充分。为此,本文模拟井筒条件,开展垢沉积与蜡沉积实验,研究玻璃钢管结垢、结蜡机理。(1)首先,分析新疆HK油田地层水水质、原油物性及垢样组分,并基于原油物性配制含量模拟油；(2)分别以地层水、含蜡模拟油为反应介质,模拟不同表面粗糙度的玻璃钢管、13Cr钢管在不同温度、压力下的结垢、结蜡实验,得出相应各组的增重量；(3)分别从宏观角度分析温度、压力、时间、表面粗糙度及材料类型对管材结垢、结蜡规律的影响；(4)借助扫描电子显微镜、能谱仪、X射线衍射仪、光学接触角测量仪等微观检测手段,结合宏观规律,揭示玻璃钢管结垢、结蜡机理；(5)基于最小二乘法原理,拟合结垢、结蜡实验的增重数据,建立相应预测模型。通过以上研究工作的开展,得到了玻璃钢管结垢、结蜡机理及相应预测模型：(1)结垢机理：实验所得垢物组分与现场垢样组分一致,证明了模拟实验的正确性；结垢量总体上随温度升高而增加,35℃为结垢临界温度；常压结垢量明显高于高压结垢量；温度比压力对结垢趋势影响更强；结垢量随时间呈锯齿状变化,且结垢时间越早晶粒硬度越高；结垢量随表面积增加而增大,而与表面粗糙度无关；玻璃钢管比13Cr钢管具有更优秀的抗垢性能。(2)结蜡机理：配制了与原油相似的含蜡模拟油,保证结蜡实验的正确施行；结蜡量总体上随温度降低而降低；常压结蜡量明显高于高压结蜡量；温度比压力对结蜡趋势影响更强；结蜡量随表面积增加而增大,而与表面粗糙度无关；13Cr试样表面沉积的蜡晶硬度低于玻璃钢的蜡晶硬度,而玻璃钢管比13Cr钢管具有更优秀的抗结蜡性能；结垢能在一定程度上促进结蜡增长。(3)玻璃钢管与13Cr钢结垢、结蜡预测模型的建立。本文进一步明晰了油田环境下的结垢、结蜡机理,且其研究结果可为油田管材选型及清防垢、蜡措施的确定提供科学依据,保障油气井的安全、高效生产,提高油田经济效益。
【关键词】：玻璃钢管 结垢 结蜡 温度 表面粗糙度
【学位授予单位】：西南石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TE358.2
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-9
• 第1章 绪论9-27
• 1.1 研究背景与目的意义9-12
• 1.1.1 研究背景9-11
• 1.1.2 研究目的及意义11-12
• 1.2 玻璃钢管的发展及在油气田的应用12-14
• 1.2.1 国外发展及应用概况12-13
• 1.2.2 国内发展及应用概况13-14
• 1.3 国内外结垢研究现状14-18
• 1.3.1 结垢机理及影响因素研究15-17
• 1.3.2 结垢预测模型研究17-18
• 1.4 国内外结蜡研究现状18-24
• 1.4.1 结蜡机理研究19-20
• 1.4.2 结蜡影响因素研究20-22
• 1.4.3 结蜡预测模型研究22-24
• 1.5 玻璃钢管结垢结蜡研究现状24-25
• 1.6 研究内容及技术路线25-27
• 1.6.1 研究内容25
• 1.6.2 研究技术路线25-27
• 第2章 油田采出液及垢样物性分析27-33
• 2.1 地层水水质分析27-28
• 2.2 原油物性分析28-31
• 2.2.1 基本组分测定28
• 2.2.2 碳数分布28-29
• 2.2.3 密度29
• 2.2.4 析蜡点测试29-30
• 2.2.5 粘温特性30
• 2.2.6 凝点30-31
• 2.3 垢样组分分析31
• 2.4 本章小结31-33
• 第3章 玻璃钢管结垢机理研究33-63
• 3.1 常压结垢实验33-49
• 3.1.1 实验材料与方法33-35
• 3.1.2 实验结果的宏观分析35-43
• 3.1.3 实验结果的微观分析43-49
• 3.2 高压结垢实验49-52
• 3.2.1 实验材料与方法49-50
• 3.2.2 实验结果的宏观分析50-52
• 3.3 温度、压力与结垢趋势关联度分析52-54
• 3.4 结垢预测模型的建立54-61
• 3.4.1 结垢趋势预测54-55
• 3.4.2 结垢预测模型的建立55-61
• 3.5 本章小结61-63
• 第4章 玻璃钢管结蜡机理研究63-85
• 4.1 常压结蜡实验63-73
• 4.1.1 实验材料与方法63-64
• 4.1.2 实验结果的宏观分析64-70
• 4.1.3 实验结果的微观分析70-73
• 4.2 高压结蜡实验73-74
• 4.3 温度、压力与结蜡趋势关联度的分析74-75
• 4.4 结蜡预测模型的建立75-81
• 4.4.1 玻璃钢管结蜡预测模型的建立75-79
• 4.4.2 13Cr钢管结蜡预测模型的建立79-81
• 4.5 结垢对蜡沉积的影响81-84
• 4.6 本章小结84-85
• 第5章 结论与建议85-87
• 5.1 结论85-86
• 5.2 建议86-87
• 致谢87-88
• 参考文献88-96
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文及科研成果96

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本文编号：851106