管輸原油交接計量過程應對結蠟問題的預防處理措施

朱新亮

摘要：在管輸原油的計量交接過程中引起計量產生誤差的因素很多，如原油物理性質差異大（如黏度、含蠟等），運行工況較復雜（如溫度、壓力等），計量設備差異（如流量計的準確度、穩(wěn)定性等），以及人為操作、管理因素影響（如運行時參數、檢定流量計參數讀取等），都會給計量帶來一定誤差，這其中的原油結臘問題也是重要的影響因素之一。因此，做好結蠟問題的有效處理對于提升計量精準度至關重要。基于此，本文主要分析管輸原油計量交接過程中由于管道結蠟對管輸原油動態(tài)交接計量的影響，并提出了解決對策。

關鍵詞：交接計量;含蠟原油;處理措施

1.長輸管道內原油結蠟的原因

管道結蠟是在輸送原油的管道內壁上逐漸沉積了某一厚度的石蠟、膠質凝油、沙石和其他機械雜質的混合物。原油中的石蠟，指的是十六烷以上的正構烷烴的混合物，引起管道內壁結蠟的關鍵因素是溫度。當管道輸送的原油溫度低于其析蠟點時，就有蠟結晶體析出。其中一部分沉積在管道內壁上，緊貼管壁，其顏色是褐色發(fā)暗，類似細紗的薄層，其他是蠟，有一定的剪切強度。一般來說，輸油溫度是造成管道結蠟的主要原因，而環(huán)境溫度是輔助原因?；蛘哒f，所輸原油溫度達到析蠟點而造成管道結蠟，環(huán)境溫度（低于輸油溫度時）加速了結蠟過程。

一般情況下輸送原油的溫度、管道管壁溫度與結蠟量之間存在以下關系：

（1）原油溫度不變，管壁溫度低于原油凝固點時，蠟沉積速率一直升高;管壁溫度接近于凝固點時，蠟沉積速率增大后將趨于一個平衡值。管壁溫度不變，隨著油壁溫差的增大，蠟沉積速率逐漸增大。

（2）結蠟量隨油壁之間溫差（正溫差）的增大迅速增加。當油溫高于析蠟溫度時，蠟晶停止析

出，已析出的蠟晶會重新溶解到原油中，這時結蠟量隨著油壁之間溫差（負溫差）的增加迅速下降。

2.原油結蠟對動態(tài)計量流量計系數的影響

2.1對標準體積管的影響

標準體積管是用來檢定在線流量計誤差大小的標準檢定裝置。標準體積管的進出口兩個檢測開關之間的管段稱為標準容積段，在壓力為101.325kPa，溫度在20℃的標準條件下，標定球在標準容積段內運行時所置換出水的體積，就是標準體積管的標準體積值。標準體積管與流量計串聯，可用標準體積值來核查在線流量計的準確性。如同已知一桶水的標準體積為10L.那么這一桶水完全通過流量計，流量計的示值就應為10L，否則視為流量計失準。例如，某原油在45℃以上結蠟不多，30-40℃為結蠟高峰區(qū)，低于30℃為結蠟遞降區(qū);由于標準體積管與在線流量計是串聯工藝，如果標準體積管長期處于通油狀態(tài)，該原油輸送溫度總是處于32—33℃，因此標準體積管必然形成結蠟，加之體積管受所處室溫環(huán)境的影響，標準體積管內壁結蠟層就會漸漸積累起來?？梢哉f，輸油溫度是造成標準體積管結蠟的主要原因，而環(huán)境溫度是輔助原因;或者說，所輸原油溫度達到析蠟點而造成了標準體積管結蠟，環(huán)境溫度加劇了結蠟程度。

標準體積管結蠟，使標準體積管的標準體積變小，用此標準器檢定流量計會造成誤差曲線下移，使流量計計量結果偏高、多計數少給油，給下游造成巨大損失卻無從查出。對原油流量計系數交接計量過程，標準體積管的結蠟問題應引起注意，特別是當一組流量計同時發(fā)生誤差特性曲線上升或下滑時，應認真分析判定是否結蠟，采取相應措施以防“假數真算”，給收油方帶來巨大經濟損失，造成大量虧油。

2.2對刮板流量計的影響

刮板流量計屬容積式流量計.可計量原油的體積量。其工作原理為：在流量計測量室內有兩對或三對可旋轉的刮板，在轉子圓筒的槽內刮板沿徑向滑動。在有壓流體的作用下，推動刮板與轉子旋轉。刮板把流體連續(xù)不斷地分割成單個的體積，然后利用驅動齒輪和計數指示機構計量出流體總量。其動作過程如圖l所示。

當刮板處于如圖1（a）所示位置時，刮板A和D全部伸出轉子與計量腔內壁接觸、刮板B和C全部收縮到轉子里。當被測液體進入流量計后推動刮板和轉子沿順時針方向旋轉。轉子和刮板轉八分之一圈，即刮板處于圖1（b）的位置時，刮板A仍全部伸出，刮板D開始收縮，刮板C仍處于全部收縮狀態(tài)，刮板B開始伸出。轉子和刮板旋轉四分之一圈，即刮板處于圖1（c）的位置時，刮板A和B全部伸出，此時被測液體充滿由刮板A、刮板B、轉子、殼體內腔以及上下蓋板組成的空間，當刮板轉動到如圖1（d）所示的位置時，刮板A和B之間的液體由于A的逐漸縮回開始排出，與此同時，刮板c開始伸出，在刮板B和c之間又開始形成精確計量的液體體積。四個刮板每旋轉一圈是四個體積的流量（流量計若為三對刮板，則排出六個體積的流量）從而達到對被測介質進行計量的目的。

從刮板流量計的工作原理可以看出，流量計刮板和殼體之間存在一定的間隙，因此流量計肯定存在漏流。所謂漏流，就是運動著的零部件之間、零部件與殼體之間均有一定的間隙，通過此間隙泄漏的流量稱為漏流。容積式刮板流量計輸送含蠟高的油品時，流量計計量腔內容易黏附石蠟，這樣就會使流量計轉子與殼體之間的間隙變小，漏流變小;刮板流量計工作原理主要靠計量腔體的容積，但是由于結蠟現象的存在，造成計量腔的容積變小。兩者都使實際流過流量計的體積量小于流量計表頭指示量，其計量誤差向正值方向增加。因此對于計量高含蠟原油時，要經常注意結蠟對計量準確度的影響。如果連續(xù)三次檢定，流量計基本誤差一直向著正方向變化，基本誤差值越來越大。那么基本可以判定有結蠟情況出現。

3.原油結蠟解決措施

3.1針對體積管結蠟采取的措施

（1）熱水清洗浸泡法

用60～65℃的熱水清洗浸泡60～90min，并保證標準體積管內的水也達到60～65℃。根據經驗，環(huán)境溫度在15℃以上，一般可除掉結蠟，然后馬上通原油，待標準體積管溫度與所輸原油溫度平衡后，立即進行流量計檢定。此方法簡單、易操作、實用可靠，但應注意水溫不能超過65℃，否則可能引起標準體積管內壁涂層脫落，其條件是必須保證有熱源給水加熱。

（2）電伴熱法

在標準體積管外壁加電伴熱帶。在使用標準體積管之前，將標準體積管管壁溫度全部平均加熱到析蠟點以上，即50～65℃，時間為10～12h以上，一般可除掉結蠟。然后馬上通原油，待溫度平衡后，立即進行流量計檢定。不足之處是投資高、耗時、溫度加熱不易均勻，除蠟可能不徹底。

（3）蒸汽加熱法

在標準體積管入口處通入蒸汽，使體積管內部溫度達50～65℃，時間4h左右，可除掉結蠟。而后馬上通原油，待溫度平衡后，立即進行流量計檢定。其優(yōu)點簡單方便，缺點是溫度不易控制，且要求四季有蒸汽。

（4）提高原油的輸送溫度

如果原油輸油站具備給原油加熱的設施，提高原油的輸送溫度，使體積管或流量計內壁的結蠟消融，是最簡單實用的方法。

3.2針對流量計結蠟采取的措施

（1）電伴熱法

在流量計外壁加電伴熱帶，將流量計外壁溫度全部平均加熱到析蠟點以上，即40～65℃。

（2）提高環(huán)境溫度

提高環(huán)境溫度，盡可能減少結蠟程度。

（3）調節(jié)輸油的溫度

根據輸送原油的品質及季節(jié)變化，適當調節(jié)輸油的溫度。

國家管網集團西部管道有限責任公司新疆輸油氣分公司 新疆烏魯木齊 830013