一種測定原油析蠟量的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種測定原油析蠟量的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 蠟是石油中的一類化合物。廣義的講，石油蠟包括液蠟、石油脂、石蠟和微晶蠟， 是一種復(fù)雜的混合體系。我國多數(shù)油田生產(chǎn)的原油為含蠟原油。在較高溫度下，原油中的 蠟處于溶解狀態(tài)，表現(xiàn)出牛頓流體的特性。隨著溫度下降，原油中的輕質(zhì)烴對蠟的溶解度 下降，蠟因過飽和而析出，原油的粘度隨之增大，轉(zhuǎn)變?yōu)榉桥ｎD流體。當(dāng)蠟晶析出的量達(dá)到 2%-3%時(shí)，便可形成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，阻礙原油流動(dòng)，導(dǎo)致原油整體失去流動(dòng)性并凝固。
[0003] 在管道蠟沉積研究及模型預(yù)測中，原油的析蠟曲線是不可或缺的基礎(chǔ)參數(shù)。迄今 為止，已有多項(xiàng)技術(shù)被提出用于析蠟曲線的測量，包括差示掃描量熱法（DSC)、傅立葉變換 紅外光譜法（FT-IR)這2種間接方法，以及通過過濾分離、離心分離方法將析出的固態(tài)蠟晶 富集到濾餅中，借助核磁共振（?NMR)或氣相色譜（HTGC)等方法分析得到濾餅中包裹液 態(tài)原油的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，得到析蠟量。
[0004] 但上述現(xiàn)有分析技術(shù)均存在一定的缺陷：
[0005] 差示掃描量熱法（DSC)通過假設(shè)DSC測量得到的放熱量和析蠟量呈線性關(guān)系，將 累積放熱量除以原油中蠟的單位質(zhì)量相變焓得到不同溫度下的析蠟量。但由于原油中蠟的 單位質(zhì)量相變焓處于一個(gè)較寬的數(shù)值范圍內(nèi)（l〇〇J/g~297J/g)，DSC方法只能給出原油中 蠟含量和析蠟曲線的范圍，并不能給出確切的析蠟曲線。
[0006]傅立葉變換紅外光譜法（FT-IR)通過715cm1到735cm1波段捕捉亞甲基（-CH2_) 信號(hào)，假設(shè)吸收峰面積與析蠟量存在比例關(guān)系，得到析蠟量。但是，正構(gòu)烷烴由多個(gè)亞甲基 以及2個(gè)甲基構(gòu)成，不同碳數(shù)的正構(gòu)烷烴中亞甲基含量不同。析出蠟晶覆蓋較寬的碳數(shù)分 布，亞甲基數(shù)量與析蠟量之間不存在準(zhǔn)確的線性關(guān)系。假設(shè)吸收峰面積與析蠟量呈比例關(guān) 系會(huì)給測量結(jié)果帶來誤差。
[0007] 過濾分離方法和離心分離方法將蠟晶從原油中分離出來后進(jìn)行稱量以獲得不同 溫度下的析蠟量。但是，由于液態(tài)原油被包裹在過濾濾餅或離心濾餅中，需要采用核磁共振 (?NMR)或氣相色譜作為輔助來確定濾餅中的固態(tài)蠟的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。
[0008] 基于核磁共振（?NMR)技術(shù)測量得到濾餅和原油中位于苯環(huán)上的氫原子數(shù)量，對 濾餅中液態(tài)原油的數(shù)量進(jìn)行估算，但是4NMR過低的信噪比造成這種方法存在較大的測量 誤差。
[0009] 通過氣相色譜方法測定濾餅中固態(tài)蠟含量分兩個(gè)步驟實(shí)施，首先是確定離心濾餅 中錯(cuò)晶的起始碳數(shù)（Startingcarbonnumber，定義為析出錯(cuò)晶組分中的最低碳數(shù)）。根據(jù) 液-固相平衡知識(shí)可知，即使碳數(shù)高于起始碳數(shù)，這種正構(gòu)烷烴也將部分存在于固態(tài)、其余 部分存在于液態(tài)，然而，前人采用氣相色譜確定濾餅中固態(tài)蠟含量的方法中，忽略了離心濾 餅中仍處于液態(tài)的高分子量蠟組分（碳數(shù)高于起始碳數(shù)的部分），高估了原油析蠟量。 [0010] 綜上所述，差示掃描量熱法只能給出原油中蠟含量和析蠟曲線的范圍；傅立葉變 換紅外光譜法中析蠟量與吸收峰面積不存在準(zhǔn)確的線性關(guān)系；基于核磁共振的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)重 復(fù)性差；而氣相色譜法高估了原油析蠟量，均不能準(zhǔn)確獲得原油的析蠟量，為了更加準(zhǔn)確地 測量原油的析蠟量，需要開發(fā)一種新的測量方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011] 本發(fā)明所解決的主要技術(shù)問題，在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種測 定原油析蠟量的方法，該方法能夠準(zhǔn)確地測量原油的析蠟量。
[0012] 本發(fā)明的方法借助HTGC分析得到原油及離心分離后離心濾餅中的碳數(shù)分布，根 據(jù)質(zhì)量守恒分析，獲得了包裹在離心濾餅中的液態(tài)原油的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，從而準(zhǔn)確地測定了原 油中析出蠟晶的質(zhì)量。
[0013] 本發(fā)明提供一種測定原油析蠟量的方法，包括以下過程：
[0014] 1)在析蠟點(diǎn)溫度以下的某一溫度T對原油試樣稱量，對所述原油試樣進(jìn)行離心分 離，得到離心濾餅并稱量，分別記錄所述原油試樣的質(zhì)量和所述離心濾餅的質(zhì)量m 計(jì)算所述離心濾餅與所述原油試樣的質(zhì)量比b值；
[0015] 2)分別對所述原油試樣和所述離心濾餅進(jìn)行氣相色譜分析，分別得到所述原油試 樣以及所述離心濾餅中各組分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，確定碳數(shù)小于起始析出蠟晶碳數(shù)隊(duì)的各組分i 在所述離心濾餅中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)以及該組分i在所述原油試樣中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì) 算所有碳數(shù)小于起始碳數(shù)Ne的組分i，其在離心濾餅中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)與其在原油中的質(zhì)量分 數(shù)之比a值；
[0016] 3)將所述a值與b值代入式中，得到原油中析蠟量Fs#ude:
[0018] 式中FSi"ude為原油中蠟質(zhì)量分?jǐn)?shù)；a為所有碳數(shù)小于起始碳數(shù)Nc的組分i，其在離 心濾餅中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)與其在原油中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)之比；b為離心濾餅與原油試樣的質(zhì)量比。
[0019] 在本發(fā)明的具體實(shí)施方案中，該測定方法中原油析蠟量Fs#ude的表達(dá)式，符合對 原油離心分離過程的質(zhì)量守恒，所述表達(dá)式的獲得可以通過以下4個(gè)方程驗(yàn)證：
[0020] 方程1)當(dāng)蠟晶在所述原油試樣中析出后，原油試樣的總質(zhì)量由液相部分和固相 部分組成：
[0021] Klcrude= m L, crude+mS, crude !)
[0022] 式中nwude為所述原油試樣的質(zhì)量，kg ;mU"ude為所述原油試樣中液相的質(zhì)量，kg ; ms,CTude為所述原油試樣中固相的質(zhì)量，kg ;
[0023] 方程2)離心濾餅的質(zhì)量也是由液相部分和固相部分組成：
[0024] mcake= mLiCake+mSjCake 2)
[0025] 式中mcake為離心濾餅的質(zhì)量，kg ;mUcake為離心濾餅中液相質(zhì)量，kg ;mSiCake為離心 濾餅中固相的質(zhì)量，kg ;
[0026] 方程3)原油中析出的固相部分質(zhì)量與濾餅中的固相部分質(zhì)量相等：
[0027] Klcrude * Fs, crude - m cake * ^S, cake 3)
[0028] 式中為原油中固相的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；F 為離心濾餅中固相的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；
[0029] 方程4)經(jīng)過分析濾餅及原油中未析出烷烴的含量，得到式4)
[0031]通過聯(lián)立式1)~式4)這4個(gè)方程，得到原油中析蠟量Fs#ude的表達(dá)式，見式5)。
[0033] 在本發(fā)明中，方程4)可以通過以下過程驗(yàn)證：
[0034] 原油中的液相（或固相）部分與離心濾餅中的液相（或固相）部分具有相同組分。 定義組分i為涵蓋所有碳數(shù)為i的正構(gòu)烷烴（n-alkane)和非正構(gòu)烷烴（non-n-alkane)。 組分i在原油和離心濾餅中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)可分別通過式（A1)和式（A2)來表示：
[0037] 式中11 表示組分i在原油中的質(zhì)量分?jǐn)?shù);Wi|表示組分i在離心濾餅中的 質(zhì)量分?jǐn)?shù);wUi表示組分i在液相部分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；wSii表示組分i在固相部分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。
[0038] 確定原油析出錯(cuò)晶時(shí)的起始碳數(shù)（Startingcarbonnumber)為Nc。碳數(shù)小于Nc 的組分i將只存在于液相部分，即ws，1= 0 (i〈Nc)。其在原油和離心濾餅中質(zhì)量分?jǐn)?shù)的表達(dá) 式可由式（A1)和式（A2)分別改寫為式（A3)和式（A4)。
[0041]式中巧^^，表示碳數(shù)小于隊(duì)的組分i在原油中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；dte(i<Nt〇表示碳數(shù) 小于隊(duì)的組分i在離心濾餅中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。
[0042] 聯(lián)立式（A3)與式（A4)，消去組分i在液相中質(zhì)量分?jǐn)?shù)wUl后，可得到式（A5);式 (A5)即本發(fā)明中的方程4)。
[0044] 在本發(fā)明的具體實(shí)施方案中，需要確定原油中所析出蠟晶的起始碳數(shù)Ne，可以通 過現(xiàn)有文獻(xiàn)記載的方法得到，例如可以是采用文獻(xiàn)Comparati