原油储存沉降规律及罐底油泥形成机理研究

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1、原油储存沉降规律及罐底油泥形成机理研究徐如良3(浙江大学化工机械研究所)韩子兴(镇海炼油化工股份公司)焦磊李江云(浙江大学化工机械研究所)侯天明(镇海炼油化工股份公司)王乐勤(浙江大学化工机械研究所)徐如良韩子兴等:原油储存沉降规律及罐底油泥形成机理研究,油气储运,2004,23(7)46～52。摘要对原油沉降的层面特性进行了试验研究,将沉降进程划分为混沌期、暂稳期、聚沉期、稳定期四个特征时段。研究了原油储存过程中以胶粒聚沉、乳状液失稳脱水过程为主的沉降规律,系统地分析了油泥组成、油泥产生量及其与原油组成特性的关系,初步得出了油泥的形成机理

2、。主题词原油储存沉降规律油泥形成机理研究重复深度吸管法(McLaughlin法)和沉砂池法三种〔1〕,底抽管法主要用于颗分研究,重复深度吸管法适用于静态群体沉速研究,沉砂池法主要用于紊流中群体沉速研究。该试验选用重复深度吸管法。在储存过程中,沉降质的沉积是由烃类化合物的密度差引起的,因此,可以借助含固率、密度直接跟踪考察杂质的沉降和烃类排列动态。由Stokes公式可知,沉降速度受粘度影响很大,因此试验中同时选中粘度作为试验参数。2、油种选择原油的沉降特性与特定的原油化学组成关系密切。原油化学组成的分类法较多,以原油特性因素(k)分类法最能从

3、本质上反映原油化学组成的全貌。各种原油k值的统计平均值约为11.8,因此,一般关于原油物理性质的研究都以k为11.8的原油作为基准油种。兼顾国内外,陆地、海洋原油粘度、密度等因素的涵盖范围,最终选取了伊朗的锡瑞原油和国内南海的流花原油作为试验原油。一、前言目前,中国已成为发展中的石油消费大国,然而我国是人均占有油气资源相对贫乏的国家,从1993年起已成为石油纯进口国。随着石油业规模经济的发展及国际石油地缘政治影响的加剧,企业、商业石油储备、国家石油战略储备呈大型化、规模化发展趋势,据不完全统计,我国至“十五”末的石油储存总量将达到6000×

4、104t。超大规模储能的高效运作,以及大量罐底油泥的减量化、资源化、无害化处置问题日益突出。目前,国内外对原油储存过程中的沉降规律及罐底油泥形成机理研究较少,因此,有必要对原油储存过程中的沉降规律、罐底油泥的形成机理及其组成特性进行系统研究。二、试验设计试验分为原油沉降及油泥分析两部分,分别研究原油储存中的沉降过程历时特性和沉降结束后的底泥样本组分。1、试验方法和测量参数沉降试验的方法主要有底抽管法(Oden法)、三、沉降试验1、室内模拟试验(1)试验模型及断面采样器为了便于有效观3310027,浙江省杭州市浙大路38号;电话:(0571)

5、87952406。47第23卷第7期徐如良等:原油储存沉降规律及罐底油泥形成机理研究察、控制沉降过程,在试验室内进行了模拟沉降试验。用有机玻璃管制作了高为1500mm,直径为200mm的储罐模型。为了避免侧线采样引流过程导致流场紊乱,设计制作了静态断面采样器,主要结构为<10mm不锈钢管,中心穿插一段可以上下移动的细钢丝作为控制杆,控制杆下端焊接圆锥形丝堵,作为采样器开合阀(见图1)。品沉降随储罐纵深变化的分布关系,在储罐模型中部和上部1/4处增设两点,共计4个采样断面。试验选用伊朗的锡瑞原油,历时85天,分别在不同时间采集4个特定断面的7

6、2个样本,测试了原油的密度、粘度、含固率和沉降油泥理化数据300多项次,并观测记录环境和油品温度。不同断面的粘度、密度和含固率沉降历时特性见图2～图4。试验数据表明,室温下的含固率、密度和运动粘度均较好地反映了油品在不同阶段的沉降特征,并且趋势基本一致。分析图2～图4中的沉降趋势,可以看出油品沉降进程大致分为4个阶段,即0～2h为混沌期,数据杂乱无章;2～24h为暂稳期,数据基本统一,但尚未离散;24～136h为聚沉期,罐底部与中上部数据明显离散;136h以上为稳定期,不同断面数据差幅及绝对值相对稳定。粗粒机械杂质和泥沙不受布朗运动和乳状液

7、稳定性影响而直接沿油相群体沉降,受其影响,含固率没有暂稳期,0～24h均为混沌期,此后直接进入聚沉期。罐底部50mm与100mm高度各指标均有显著差异,说明油泥层在50mm左右,与试验实际测量的油泥高度25mm较吻合。图1断面采样器(2)数据及初步分析根据清罐经验,结合本模型高度及实际储油量,将考察的油泥层点位设于距罐底100mm和50mm的两个断面上,为了测绘油图2锡瑞原油粘度沉降历时特性图3锡瑞原油密度沉降历时特性48油气储运2004年图4锡瑞原油含固率沉降历时特性2、现场储罐试验试验油罐为某企业5×104m3外浮顶油罐,直径60m,罐

8、高22m。该罐前一次清罐距本次沉降试验时间约为2年,试验前原油泥层高度约1～1.5m。试验油种为南海流花原油,油面高度17.7m,按上、中、下部及底泥层分为4个层面测量,测试点距