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美国博勒飞Brookfield仪器在石油储运中的应用方案

日期:2020-06-03 12:14
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摘要:石 油 储 运 石油的储存和运输简称石油储运。主要指合格的原油及其它衍生产品,从油田的油库、转运码头或外输首站,通过长距离原油输送管线、油罐列车或油轮等输送到炼油厂、石油化工厂等用户的过程。 原油流变性是储存和管道运输工艺设计的重要参数。原油储存及输送过程中,由于粘度过高,通常需要降粘,改变其流变学特性,以方便储存和运输,同时也能控制输油的能耗。目前,国内外一般采用加入分散剂或降粘剂来降低稠油在开采和输送过程中的流动阻力,提高输送效率。 博勒飞Brookfield的粘度计和流变仪,为油品储存和...
石 油 储 运

石油的储存和运输简称石油储运。主要指合格的原油及其它衍生产品,从油田的油库、转运码头或外输首站,通过长距离原油输送管线、油罐列车或油轮等输送到炼油厂、石油化工厂等用户的过程。

原油流变性是储存和管道运输工艺设计的重要参数。原油储存及输送过程中,由于粘度过高,通常需要降粘,改变其流变学特性,以方便储存和运输,同时也能控制输油的能耗。目前,国内外一般采用加入分散剂或降粘剂来降低稠油在开采和输送过程中的流动阻力,提高输送效率。

博勒飞Brookfield的粘度计和流变仪,为油品储存和管道运输过程中的粘度和流变性问题提供了全方面系统的实验室应用研究以及在线粘度实时监控的解决方案。



石油储运流程综览





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管道输油

特   点

  • 运输量大;能耗小、运费低。

  • 便于管理,易实现全方面自动化,劳动生产率高;管线大部埋于地下,受地形地物限制小,能缩短运输距离;安全密闭,基本上不受恶劣气候的影响,能长期稳定、安全运行。

  • 运输方式不灵活,钢材耗量大,辅助设备多,适于定点、量大的单向输送。




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原油的粘度和流变性

概念及特性

  • 石油的粘度:液体质点间流动的摩擦力,以mPa。s表示。粘度大小决定着石油在地下、管道中的流动性能。一般与原油的化学组成、温度和压力的变化有密切关系。

  • 通常原油中含烷烃多、颜色浅、温度高、气容量大时,粘度变小。而压力增大粘度也随之变大。地下原油粘度一般比地面的原油粘度小。

  • 原油是一种多组分烃类的复杂混合物。高温下,蜡晶被溶解,沥青质高度分散,原油可视为假均匀流体,表现出牛顿流体特性。随着温度降低,蜡晶析出并长大,原油成为一种以液态烃为连续相、蜡颗粒和沥青质为分散相的细分散悬浮液,显示出非牛顿流体特性。油温更低时,蜡油连成网络,出现屈服现象,显示出更复杂的非牛顿流体特性。非牛顿原油的流变特性与热历史、剪切历史有关。

管道中,原油的流变特性

       管道内,原油流变性呈现两个阶段:

  • 较高温度段:原油仍呈现牛顿流体特性,其流变性与剪切历史、热历史无关;原油粘度较低,处于紊流光滑区流动。

  • 较低温度段:通过长距离海底和陆地管道泵输送含蜡原油,油温逐渐降低,蜡结晶量增加,油温已处在原油的反常点以下,原油呈现非牛顿流体特性(假塑性、触变性、屈服性等),其流变性与剪切历史、热历史密切相关。




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博勒飞Brookfield 仪器推荐

针对原油储运过程中粘度和流变性的特性、国家标准要求以及储运全程自动化的发展要求,博勒飞Brookfield向您建议不同场合下所适用的仪器。

  • 管道运输前:采用实验室方法测定特定的模拟管输条件下原油的流变性,是安全、经济地储存和运输原油的重要基础工作。

  • 管道运输中:采用在线粘度计实时监测自动化输送过程中原油的粘度变化状况,是确保原油经济、高效、低能耗地持续输送的重要手段。


实验室仪器推荐:

QC型  ---   DV2T旋转粘度计

                 DV3T旋转流变仪

R&D型 --- RST系列旋转流变仪 


在线粘度计推荐:

旋转法 --- TT-100在线粘度计




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实验室应用研究

原油的粘度及流变分析

使用流变仪通过少量试验确定油品流变特性数学模型的关键参数,利用数值模拟研究含蜡原油管道运行特性和安全性评价,已成为油品流变特性工程应用研究的发展方向。

博勒飞Brookfield旋转粘度计/流变仪作为粘度测量领域的标准Founder,正在为石油领域的粘度标准测试提供着独到而成熟的解决方案。


适用标准

  • SH/T 0739-2003 --- 沥青粘度测定法(布如克菲尔德旋转粘度仪法)     

  • SY/T 0520-1993 --- 原油粘度测定 - 旋转粘度计平衡法

  • SY/T 0522-1993 --- 原油析蜡点测定 - 旋转粘度计法

  • SY/T 6316-1997 --- 稠油油藏流体物性分析方法 - 原油粘度测定

  • SY/T 7547-1996 --- 原油屈服值测定 - 旋转粘度计法

  • SY/T 7549-2000 --- 原油粘温曲线的确定 -旋转粘度计法


QC型:DV2T粘度计 & DV3T流变仪

DV2T粘度计 & DV3T流变仪配合ULA超低粘度适配器 或 SSA小量样品适配器,可以测量油品在指定剪切率下的粘度。还可以通过软件对粘度计进行程控、保存和分析数据,极大地方便了客户。


R&D型:RST系列流变仪

博勒飞Brookfield RST系列流变仪具有控制剪切力和剪切率双重控制模式,可以对油品进行全方面的剪切率扫描分析、原油粘度和析蜡点、屈服应力、触变性以及原油粘温曲线等流变分析。

用于系统地研究油品低温(低于反常点温度)流变特性随管输条件热历史、剪切历史变化的规律,建立原油凝点、粘度(表观粘度)、触变性、屈服应力与管输条件下热历史、剪切历史关系的数学模型,为指导石油管网的安全运行提供理论依据。

大量实验证明,当油温高于凝点TZ+10℃以上时,原油呈现牛顿流体特性。

中低温度下,原油的流变特性逐渐变为假塑性,需要更高流速或更大的泵送力来确保继续畅通流动。

更低温度下(凝点TZ附近),原油的流变特性逐渐变为屈服-假塑性,需要更高流速或更大的泵送力来使其“屈服”后再继续流动。

原油粘温曲线反映了原油粘度随温度变化的规律,因此正确确定原油粘温曲线,对原油集输储运设计、生产、科研具有重要意义。

随着温度降低,粘度也随之增大。这样在管道运输中,到达管线未站的原油粘度大大高于不含蜡的原油。需要我们设计管道时,应考虑是否在中间站或大管径管线上进行原油粘度检测和化学处理。




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在线粘度实时监控

实验室测量方法的局限性

  • 本质属于离线(off-line)测量

  • 即:从管线上取样品,送入实验室后再进行测量。

  • 这种过程的后果:

      耗时长

      花费大

      经常引入误差 (人为性/时间性/测量环境等)

  • 实际的管道运输中,离线测量是油品质量波动和引起冗余过程的原因。

  • 引入在线粘度测量和控制,通常可以使产品的品质更加一致并使流程更经济,快速调整可以使产品保持连续的高品质。


在线粘度测量的引入契机

  • 随着我国经济的飞速发展,全球工业科技水平的提升,国内三大石油公司对原油开采、输送、处理等技术细节的要求越来越高,博勒飞Brookfield 在原油行业在线检测的技术优势得以充分展示。

  • 美国博勒飞Brookfield和全球三大油服公司(Baker Hughes、Halliburton、Schlumberger)等合作密切。仅美洲区域每年配套数达超百台之巨,行业应用广泛,TT-100在美国的石油行业几乎是行业使用标准。

  • 目前,美国博乐飞Brookfield公司的在线粘度计已在国内石油行业,如长春石油管道公司、沈阳石油管道局、廊坊石油管道局等诸多石油储运单位投入使用。

在线监控的目的和用途

  • 不同来源的原油,在同样条件下粘度差异会很大,可以利用在线粘度数据,来判断原油的来源并对油品作相应的下道工序处理(存储、炼油工艺参数确定等)。

  • 在原油输送过程中,需要添加不同的降粘剂,利用在线粘度数据,可以快速确定添加剂的种类和加入量,并迅速掌握加入后的效果。

  • 根据原油的情况,控制相应的温度,利用在线粘度数据,可以按实时情况调整温度,节约能源并保证原油的顺利输送。

  • 利用在线粘度数据,可以掌握不同原油的流变特性,为节能、节约、高效、安全的原油输送加以实时监测和保障。


TT-100在线粘度计

  • 液体受转子和容器内壁两个表面的剪切,能精准计算剪切率;改变转速可评价油品的流变特性。

  • TT-100在线粘度计以撬装的形式,安装在原油主管道旁边上,实时监控在线原油粘度值,就地显示实时粘度值,并可将数据远传至站控室系统实时监控粘度,无需人员往返巡视。

  • 系统配置电伴热及保温,防止冬天温度过低导致管道堵塞问题;配置过滤器防止杂质颗粒堵塞或卡在粘度计内。

  • TT-100在线粘度计撬装系统自带远程控制及反馈信号,可从站控室直接控制现场粘度计、循环泵的启停动作。

  • 在线测量数据可与实验室数据做好的相关性比对。








彩 蛋




AZI水分分析仪

原油以及润滑油的水分分析

AZI Computrac Vapor Pro XL水分分析仪Computrac®系列中的产品,采用超前的水分特异性识别分析技术,乃是新一代的水分分析仪,具有更先进的用户界面和使用灵活性,可以提供更高的测试重复性和准确性。Vapor Pro XL可适用并取代于任何Karl Fischer滴定法的应用领域。VaporPro XL测试水分含量时无需添加任何化学试剂,真正实现了水分测量的零化学试剂,而且能够兼容各种规格的样品瓶。此外,VaporPro XL升级了加热元件,并提升了对测试温度的控制,具备阶梯式温度测试功能,可以满足用户更为复杂的测试方法开发需要以及应用需求。

原油中通过测定水分含量、沉淀物、硫含量及其他参数,可以确定石油的来源,并对实际供应/接收/销售的原油数量提供指导。即便是酸性原油(高含硫量)也能正常测试。

润滑油中,过多的水分会产生更多的摩擦,产生额外的热量,导致电机、发动机或依赖润滑的设备部件寿命缩短。另外,过量的水分会在润滑系统内部造成不必要的氧化或腐蚀,进一步降低了整个系统的预期寿命,并增加维护的频率。即便是含有大量沉淀物的油也可以毫无问题地进行测试。



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