消除改性原油取樣過程中剪切和溫度回升干擾的方法

劉 霞，王銀強(qiáng)，張釘國，杜應(yīng)成，褚 楚

（新疆油田油氣儲(chǔ)運(yùn)分公司，新疆 克拉馬依 834000）

引言

某油田部分管線一直在使用加降凝劑改性的輸送工藝[1-4]，近年來其下游和末站的原油凝點(diǎn)與加劑處理站的化驗(yàn)數(shù)據(jù)相比反彈明顯。為此，在實(shí)驗(yàn)室篩選了最優(yōu)的降凝劑，并組織現(xiàn)場試驗(yàn)。在現(xiàn)場試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)了三方面的問題：首先，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，只要取樣壓力低于0.5 MPa，則可以使用針型閥取樣，無需抗剪切取樣器。但現(xiàn)場試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在析蠟高峰區(qū)內(nèi)，即使取樣壓力很低（0.07 MPa），若不采用抗剪切取樣器，閥門剪切的影響依然十分顯著。其次，根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)，若取樣時(shí)溫度回升在5 ℃以內(nèi)，則一般不會(huì)顯著影響測試結(jié)果。但此次發(fā)現(xiàn)即使溫度回升1 ℃～5 ℃，油樣的真實(shí)性依然受到干擾，測試的凝點(diǎn)和黏度顯著偏高。此外，在氣溫較低的取樣點(diǎn)，長時(shí)間使用的取樣器腔體內(nèi)會(huì)因內(nèi)外溫差較大而結(jié)蠟，從而導(dǎo)致所取油樣失真?？紤]到閥門剪切、溫度回升等因素對取樣和測試結(jié)果真實(shí)性的干擾，對以往取樣測試方法進(jìn)行了改進(jìn)，從而形成改性原油取樣和測試的有效方法，并在試驗(yàn)現(xiàn)場得到驗(yàn)證。

1 消除閥門剪切影響的方法

消除閥門剪切影響的方法是在處于析蠟高峰區(qū)的各取樣點(diǎn)，無論壓力高低，均使用抗剪切取樣器。抗剪切取樣器的原理如下：為了克服改性原油取樣時(shí)，針型閥（或其他取樣閥）剪切對改性油樣的不良作用，同時(shí)避免停輸和流程泄壓取樣法的步驟繁瑣等問題[5]，在原有基礎(chǔ)上，研發(fā)設(shè)計(jì)了一種輕型輸油管道帶壓抗剪切、防噴型取樣器（圖1）。該取樣器能夠大幅度地降低和徹底避免原來針型閥和其他普通取樣閥對改性油樣的高強(qiáng)度剪切，從而取得真實(shí)改性油樣。

圖1 一種輕型輸油管道帶壓抗剪切、防噴型取樣器

這種輕型輸油管道帶壓抗剪切、防噴型取樣器主要參數(shù)為：耐壓，6.4 MPa（可根據(jù)用戶需求設(shè)計(jì)壓力等級）；耐溫，100℃；入口口徑，DN15/20；取樣口徑，DN15。

該取樣器可以在保證管線正常輸送的工藝條件下直接取樣。由于取樣過程中，油樣一直受取樣器中柱塞的被動(dòng)作用力，從而能夠保證油樣幾乎在等壓的環(huán)境下，以接近零的流速進(jìn)入取樣器，從而避免改性油樣在較大的內(nèi)外壓差下，因通過管線上的針型閥（或其他普通閥門）時(shí)遭受高速剪切而引起的油品失真[6-13]。因而，從剪切方面確保取得輸油管道中的真實(shí)油樣。無溫度回升時(shí)，A、B 站使用抗剪切取樣器前后的油樣凝點(diǎn)數(shù)據(jù)如表1、表2 所示。

表1 無溫度回升時(shí)A 站使用取樣器前后的油樣凝點(diǎn)

表2 無溫度回升時(shí)B 站使用取樣器前后的油樣凝點(diǎn)

從表1 可以看出，在析蠟高峰區(qū)溫度24 ℃時(shí)，即使管線壓力降至0.07 MPa～0.42 MPa，若不使用抗剪切取樣器，依然可測得比實(shí)際高4 ℃的凝點(diǎn)。

從表2 可以看出，在析蠟高峰區(qū)溫度21 ℃時(shí)，即使管線壓力降至0.08 MPa，若不使用抗剪切取樣器，依然可測得比實(shí)際高2 ℃～6 ℃的凝點(diǎn)。

2 消除溫度回升干擾的方法

消除溫度回升干擾的方法就是通過調(diào)節(jié)和控制諸如取樣點(diǎn)的氣溫、取樣器體溫、取樣保溫瓶內(nèi)水溫、取樣瓶體溫，原油測試間的氣溫，凝點(diǎn)測試試管、套管、溫度計(jì)的溫度，凝點(diǎn)測試儀的外浴溫度等一切可能導(dǎo)致溫度回升的環(huán)節(jié)，嚴(yán)格限制油樣的溫度回升，使油樣的溫度在整個(gè)凝點(diǎn)和黏度等的測試過程中，只朝低于取樣點(diǎn)管中心油溫的方向單向變化[14]。黏度的測試，從第一個(gè)測試的溫度開始，只往高溫方向單向升溫測試。A、C 站消除溫度回升干擾前后的數(shù)據(jù)如表3、表4 所示。

表3 A 站消除溫度回升干擾前后的數(shù)據(jù)

表4 C 站消除溫度回升干擾前后的數(shù)據(jù)

從表3 可以看出，在析蠟高峰區(qū)溫度24 ℃時(shí)，使用抗剪切取樣器，即使溫度回升2 ℃，依然可測得比實(shí)際高3 ℃～4 ℃的凝點(diǎn)。

從表4 可以看出，在析蠟高峰區(qū)溫度18 ℃～19 ℃時(shí)，使用抗剪切取樣器，因?yàn)槿娱g氣溫較低，而測試間氣溫在20 ℃～26 ℃，這樣在開始的10 h 里，所取油樣溫度先降到9 ℃附近，再回升到10 ℃～21 ℃的測試溫度，導(dǎo)致凝點(diǎn)測試數(shù)據(jù)比實(shí)際高6 ℃～16 ℃。

3 消除取樣器結(jié)蠟干擾的方法

在氣溫較低的取樣點(diǎn)，長時(shí)間使用的取樣器內(nèi)會(huì)因內(nèi)外溫差較大而結(jié)蠟，導(dǎo)致所取油樣失真[15]。消除取樣器腔體內(nèi)結(jié)蠟的方法，一是做好取樣器保溫以抑制大溫差的出現(xiàn)。二是若出現(xiàn)結(jié)蠟，則揭開保溫材料，用熱水澆灌取樣器的外壁，溶解腔體內(nèi)的蠟，然后采用大排量沖刷取樣器腔體，將溶解的蠟沖刷出來。D站消除取樣器腔體內(nèi)結(jié)蠟干擾前后的數(shù)據(jù)如表5所示。

表5 D 站出站消除取樣器腔體內(nèi)結(jié)蠟前后的凝點(diǎn)

從表5 可以看出，在使用抗剪切取樣器的情況下，由于D 站出站取樣間氣溫顯著低于管線油溫，長時(shí)間使用的取樣器腔體內(nèi)結(jié)蠟，導(dǎo)致測試的凝點(diǎn)顯著高于正常數(shù)據(jù)4 ℃～10 ℃。在使用熱水澆灌取樣器的外壁，大排量沖刷后，所測凝點(diǎn)恢復(fù)正常。

4 結(jié)論及建議

1）在析蠟高峰區(qū)內(nèi)，即使取樣壓力很低（0.07 MPa），若不采用抗剪切取樣器，閥門剪切的影響依然十分顯著。所以，在析蠟高峰區(qū)內(nèi)，無論取樣點(diǎn)的壓力多低，也應(yīng)使用抗剪切取樣器。

2）即使溫度回升1 ℃～5 ℃，油樣的真實(shí)性依然受到干擾。因此，可通過給取樣器加保溫層和大排量沖刷取樣器腔體來控制取樣器的體溫，并通過控制取樣保溫瓶內(nèi)的水溫（低于取樣原油溫度）、取樣點(diǎn)和測試點(diǎn)的氣溫、測試試管、套管和溫度計(jì)的溫度等來確保所取油樣只經(jīng)歷一個(gè)從管線油溫到測試溫度的單向降溫過程，避免油樣在測試前經(jīng)歷任何溫度回升。

3）在管線油溫和取樣點(diǎn)氣溫溫差較大時(shí)，長時(shí)間使用的取樣器腔體內(nèi)會(huì)產(chǎn)生結(jié)蠟，干擾取樣和測試結(jié)果的真實(shí)性。因此，可以采用熱水澆灌取樣器外體并使用大排量沖刷腔體，清除積蠟，以確保取得真實(shí)油樣。