不同加熱溫度和降溫速率對含蠟原油析蠟點的影響

齊 林，吳 明，胡志勇

（遼寧石油化工大學(xué)，遼寧 撫順 113001）

不同加熱溫度和降溫速率對含蠟原油析蠟點的影響

齊 林，吳 明，胡志勇

（遼寧石油化工大學(xué)，遼寧 撫順 113001）

利用差示掃描量熱法(DSC)對原油的析蠟特性進行分析，并得到了析蠟過程的熱譜圖和dh/dT-T曲線。以大慶原油為研究對象，對dh/dT-T曲線進行分析，探討了加熱理溫度、溫降速率對析蠟點的影響。結(jié)果表明：加熱溫度高于溶蠟點溫度時，析蠟點隨溫變化小；加熱溫度低于溶蠟點溫度，析蠟點隨溫度的降低先增大后減小。溫降速率越大，析蠟點越低。

析蠟點；加熱溫度；降溫速率；差示掃描量熱法

目前主流的確定原油析的方法主要有顯微觀測法[1,2]、旋轉(zhuǎn)黏度計法[3]，活化能增量法[4]，DSC法[5]等，大多數(shù)方法都是測量在固定條件下原油的析蠟點，未考慮加熱溫度和降溫速率對析蠟點的影響。本文在DSC法的基礎(chǔ)上，分析了加熱溫度、降溫速率對析蠟點的影響。

1 實驗原理

根據(jù)DSC儀工作原理可知DSC測量的是試樣吸熱或放熱速率，所以原油熱譜圖中縱坐標為熱焓變化率dh/dt，單位為W；

在測量試驗過程中，DSC是以線性升溫或降溫的方式。

熱焓隨時間變化和熱焓隨溫度變化的關(guān)系式為

對原油熱譜圖縱坐標除以降溫速率，可得到原油的dh/dT-T曲線，見圖1。

DSC法測定原油析蠟點，是將原油加熱至析蠟點以上，當溫度降低至析蠟點時，由于原油中蠟開始析出，放出結(jié)晶熱， 原油DSC曲線開始偏離基線，偏離基線的第一個溫度點為析蠟點Tc。所以偏離dh/dT-T曲線的基線的第一個溫度點為原油的析蠟點。為方便不同條件下原油析蠟點的比較，本文采用dh/dT-T曲線描述原油降溫過程的變化。

2 試驗部分

2.1 試驗儀器和樣品

試驗儀器為美國T A公司的DSC-Q20型差示掃描量熱儀。其溫度范圍：-90～720 ℃，溫度準確度±0. 1℃，溫度精確度：±0.05 ℃，量熱重現(xiàn)性：±1%，量熱精確度：±0.1%。制冷系統(tǒng)是美國TA公司的RCS90機械制冷器。

圖1 原油DSC熱譜圖和原油dh/dT-T曲線Fig.1 DSC thermal spectra of crude oil and dh/dT-T curve of crude oil

試驗樣品為大慶管輸原油，重量8.7 mg。

2.2 試驗方法

對儀器進行校正后，開始啟動差示掃描量熱儀。將試驗盤，參比盤（不放空氣）放入爐體中。

(1)分別設(shè)定不同的加熱溫度（在55～95 ℃溫度區(qū)間內(nèi)，每隔5 ℃取一個溫度作為加熱溫度）恒溫3 min左右，設(shè)置降溫速率為6 ℃/min，實驗終止溫度為-80 ℃?

設(shè)定加熱溫度為80 ℃，終止溫度為-80 ℃，恒溫時間為 3 min；然后分別設(shè)置不同的降溫速率(2、4、6、8、10 ℃/min)。

3 試驗結(jié)果與分析

3.1 加溫度對析蠟點的影響

圖2為加熱溫度低于溶蠟點的不同加熱溫度原油dh/dT-T曲線?從圖2可以看出，當原油加熱溫度低于溶蠟點時，原油中蠟尚未完全溶解，原油在降溫過程中，尚未溶解的蠟晶容易形成晶核，促使原油在較高的溫度析出蠟晶。

圖3為大慶原油加熱溫度高于溶蠟點的不同加熱溫度下的原油dh/dT曲線。從圖3中可以看出，當原油加熱溫度高于溶蠟點時，原油中蠟完全溶解，在降溫條件一定的條件下，原油的析蠟點隨加熱溫度的影響較小，不同加熱溫度條件下原油的析蠟點都在49 ℃左右。

圖2 不同加熱溫度(低溶蠟點)下的大慶原油dh/dT-T曲線Fig.2 The different heating temperature( lower than the melting point)dh/dT-T curve of Daqing crude oil

圖3 不同加熱溫度（高于溶蠟點）下的大慶原油dh/dT-T曲線(加熱溫度)Fig.3 The different heating temperature(lower than the melting point)dh/dT-T curve of Daqing crude oil

圖4為不同加熱溫度下原油析蠟點。從圖4中可以看出，加熱溫度高于溶蠟點條件下測得的大慶原油析蠟點比加熱溫度低于溶蠟點條件下測得的析蠟點低。加熱溫度高于溶蠟點時，原油析蠟點相差很小。

加熱溫度小于溶蠟點時，由于原油中未溶解的蠟晶形成晶核，促使原油更早的析出蠟晶，表現(xiàn)出更高的析蠟點。隨著加熱溫度降低，原油中未溶解的蠟逐步增加，原油的溶解度不斷降低，原油逐漸從過飽和溶液轉(zhuǎn)變成飽和溶液。一方面未溶解的蠟促進原油在更高的溫度析出蠟晶，另一方面，過多的蠟未溶解，導(dǎo)致原油中蠟的過飽和度較低，在降溫過程中開始抑制原油蠟晶的析出，當兩者作用平衡時，原油析蠟點達到峰值，當加熱溫度降低到60℃時，原油的析蠟點達到峰值。當原油加熱溫度低于60 ℃時，此時原油中溶解的蠟量小于原油在該溫度下的溶解度，過多未溶解的蠟開始抑制原油中蠟晶的析出，使原油的析蠟點降低；且加熱溫度越低，原油的析蠟點溫度越低。所以原油析蠟點先增大后減小。并且隨著加熱溫度的降低，原油dh/dT-T曲線中的第一個析蠟波峰開始消失。

圖4 不同加熱溫度下大慶原油的析蠟點Fig.4 The wax precipitation point of Daqing crude oil at different heating temperatures

圖5 不同降溫速率下大慶原油在的析蠟點Fig.5 The wax precipitation point of Daqing crude oil at different cooling rates

3.2 降溫速率對原油析蠟點的影響

圖5為大慶原油在不同降溫速率下原油的析蠟點。由圖5可知，原油析蠟點隨原油降溫速率的增大而減小。降溫速率對析蠟點的影響遠大于加熱溫度對析蠟點的影響。當原油降溫速率較大時，原油在較高的溫度時來不及形成晶核，從而使原油析蠟點降低。

4 結(jié) 論

（1）加熱溫度高于溶蠟點溫度時，析蠟點隨溫變化小；加熱溫度低于溶蠟點溫度，析蠟點隨溫度的降低先增大后減小。

（2）溫降速率越大，原油析蠟點越低。

［1］ 國家發(fā)展和改革委員會. SY/T 0521-2008原油析蠟點測定顯微觀察法[S]. 北京：石油工業(yè)出版社，2008.

［2］ 李鴻英, 馮頡. 基于蠟晶顯微圖像的定量分析確定原油析蠟點[J].油氣儲運, 2013, 32(1): 23-26.

［3］ 中華人民共和國能源部. SY/T 0522-1993原油析蠟點測定旋轉(zhuǎn)黏度計法[S]. 北京: 石油工業(yè)出版社, 1993.

［4］ 姜彬, 邱凌. 高凝原油析蠟點的不同確定方法與應(yīng)用[J]. 斷塊油氣田, 2014, 21(3): 405-408.

［5］ 中華人民共和國石油天然氣行業(yè)標準. SY/T 0545-2012. 原油析蠟熱特性參數(shù)的測定：差示掃描量熱法[S]. 北京: 石油工業(yè)出版社, 2012.

Effect of Different Heating Temperature and Cooling Rate on the Wax Precipitation Point of Waxy Crude Oil

QI Lin, WU Ming, HU Zhi-yong
（Liaoning Shihua University, Liaoning Fushun 113001，China）

The wax precipitation characteristics of crude oil were analyzed by differential scanning calorimetry (DSC), and the thermal spectra and dh/dT-T curves were obtained. Taking Daqing crude oil as the research object, the dh/dT-T curve was analyzed, and effect of heat treatment temperature and temperature drop rate on the wax precipitation point was discussed. The results show that when the heating temperature is higher than the melting point temperature, the wax precipitation point change with the temperature is small; when the heating temperature is lower than the melting point temperature, the wax precipitation point first increases and then decreases with the decrease of the temperature. The greater the temperature drop rate, the lower the wax precipitation point.

wax precipitation point; heating temperature; cooling rate; differential scanning calorimetry

TE 624

A

1671-0460（2016）11-2511-03

2016-04-29

齊林（1989-），男，湖南省株洲人，碩士學(xué)位，2016畢業(yè)于遼寧石油化工大學(xué)油氣儲運工程專業(yè)，研究方向：長輸管道蠟沉積研究。E-m ail：ql453242047@163.com。

吳明（1961-），男，教授，博士學(xué)位，研究方向：油氣管道輸送技術(shù)研究；油氣管線泄露監(jiān)測技術(shù)研究；管道地理信息技術(shù)研究；油氣管道腐蝕與防護技術(shù)研究；儲運過程系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)。E-m ail：w um ing0413@163.com。