清除蠟和測(cè)量蠟厚度的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于清除沉積在與流體流接觸的內(nèi)壁上的蠟的方法，該方法包括將所述內(nèi)壁及流體流冷卻至或低于蠟點(diǎn)的溫度，該溫度允許溶解的蠟析出在內(nèi)壁上，其中該方法進(jìn)一步包括在短時(shí)間段內(nèi)對(duì)內(nèi)壁加熱以將沉積的蠟主要以固體部分的形式從內(nèi)壁表面釋放。本發(fā)明還涉及一種通過(guò)在應(yīng)用加熱脈沖之前及之后計(jì)算所述管段的上游和下游獲得的溫度以確定沉積在管段上的蠟厚度的方法。
【專利說(shuō)明】清除蠟和測(cè)量蠟厚度的方法
[0001]本申請(qǐng)是申請(qǐng)日為2008年10月20日、申請(qǐng)?zhí)枮?00880119937.3、發(fā)明名稱為“清
除蠟和測(cè)量蠟厚度的方法”的發(fā)明專利申請(qǐng)的分案申請(qǐng)。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明涉及一種用于清除集結(jié)在含有或輸送流體的系統(tǒng)或管道中的固體的方法。特別地，本發(fā)明涉及一種用于從管道及其他用于碳?xì)浠衔镞\(yùn)輸?shù)难b置中清除蠟的方法。
【背景技術(shù)】
[0003]在當(dāng)今的石油生產(chǎn)基礎(chǔ)設(shè)施中，沉積在油管道的內(nèi)壁上的蠟是一個(gè)嚴(yán)重的問(wèn)題:當(dāng)溫油流過(guò)具有涼壁的管道時(shí)，蠟將析出并粘附在壁上。其接著將減小管道的橫截面面積而沒有適當(dāng)防范措施地導(dǎo)致壓力損失，并且最終導(dǎo)致管道的完全堵塞。
[0004]處理該問(wèn)題的現(xiàn)有技術(shù)包括:
[0005].清管:每隔一定間隔從管壁上機(jī)械刮除蠟。
[0006].化學(xué)抑制劑:添加阻止蠟沉積的化學(xué)制品。
[0007].直接電加熱(DEH):電加熱使管道保暖(高于蠟點(diǎn))。
[0008]清管是一項(xiàng)復(fù)雜而昂貴的操作。如果沒有可用的回路，清理器必須使用遠(yuǎn)程操作運(yùn)載工具插入到海底。到目前為止，其仍舊是一種危險(xiǎn)性的操作；沒有測(cè)量/預(yù)知管道中蠟沉積量的安全方法。這引發(fā)的風(fēng)險(xiǎn)在于大于所設(shè)計(jì)的清理器直徑的蠟沉積，導(dǎo)致清理器被卡住。
[0009]由于必須建立向井口供應(yīng)化學(xué)制品的附加管道以及化學(xué)制品本身昂貴的事實(shí)，化學(xué)抑制劑法是昂貴的。因?yàn)槟壳皼]有能夠完全減少蠟沉積的化學(xué)制品，化學(xué)抑制劑的效率也不高。因此始終需要另外的清理器。另外所使用的化學(xué)制品被歸類為對(duì)環(huán)境很成問(wèn)題。
[0010]由于安裝及操作成本均較高，高于蠟點(diǎn)的電加熱是非常昂貴的。因此，電加熱對(duì)于遠(yuǎn)距離輸送是不可行的。
[0011]現(xiàn)有技術(shù)中公開了其他已知方法，其中:
[0012]US 6，070，417B1公開了一種制造衆(zhòng)(slurry)的方法,其中固體被析出并通過(guò)在腔或回路中循環(huán)的轉(zhuǎn)輪(runner)或清理器從固體析出在其上的表面機(jī)械地清除。
[0013]US 6, 656, 366B1公開了一種用于減少集結(jié)在由井產(chǎn)生的碳?xì)浠衔锪髦械墓腆w的方法。所述方法基于通過(guò)冷卻的沉積以及通過(guò)使用如上所述轉(zhuǎn)輪或螺旋線圈機(jī)械地清除沉積物而實(shí)現(xiàn)的沉積物的機(jī)械清除。
[0014]EP334578公開了在刮刀結(jié)晶器中注射冷的脫蠟溶劑用于清除沉積物。
[0015]利用目前的技術(shù)，含蠟流體的遠(yuǎn)距離多相輸送很大程度上受限于蠟控制。清管不可能越過(guò)如此遠(yuǎn)的距離而電加熱由于成本而受限。在冷流中輸送固體顆粒的蠟是一種已知的理念，其被許多團(tuán)體研究(稱為“冷流”或“漿流”)。認(rèn)為冷流是一種用于規(guī)避這類問(wèn)題的有希望的候選。冷流的問(wèn)題在于如何處理位于冷卻區(qū)的蠟。在此提出的解決方法提供了一種將蠟顆?；旌系搅黧w流內(nèi)的方式。[0016]本發(fā)明的目的在于提供一種用于清除蠟沉積、安裝及操作均具有成本效益的新方法，其應(yīng)用于遠(yuǎn)距離輸送并且其可適合于不同的情況。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0017]本發(fā)明提供了一種用于清除沉積在與流體流接觸的內(nèi)壁上的蠟的方法，該方法包括將所述內(nèi)壁及流體流冷卻至或低于蠟點(diǎn)的溫度，該溫度允許溶解的蠟析出在內(nèi)壁上，其中該方法進(jìn)一步包括在短時(shí)間段內(nèi)對(duì)內(nèi)壁加熱以將沉積的蠟主要以固體部分的形式從內(nèi)壁表面釋放。
[0018]本發(fā)明還涉及包括其他特征的方法，其中:所述釋放的固體部分混合到流體流中；所述加熱的溫度接近于或高于整體流動(dòng)溫度；蠟為選自于包括如下的組中的任何一個(gè):由于熱力學(xué)變化從流體中析出的固體、通常在井孔條件下溶解在原油中的固體、浙青質(zhì)、較高的石蠟、氫氧化物以及無(wú)機(jī)和有機(jī)鹽及其任何混合物；加熱時(shí)間為長(zhǎng)至足以釋放沉積蠟的脈沖加熱，并且其優(yōu)選地短于析出步驟；每隔一定間隔重復(fù)脈沖加熱，或者根據(jù)需要重復(fù)，優(yōu)選地根據(jù)規(guī)定的蠟厚度限度；內(nèi)壁為管道、井本身、井口或在開發(fā)和加工碳?xì)浠衔镏惺褂玫娜魏喂艿篮晚攤?cè)設(shè)備的內(nèi)壁；在不同的時(shí)間對(duì)管道的不同部分或不同的設(shè)備類型執(zhí)行加熱步驟；內(nèi)壁位于地下、海水中或熱交換器中；通過(guò)與周圍環(huán)境自然對(duì)流或通過(guò)圍繞內(nèi)壁的熱交換器的環(huán)狀物中的受力流體流對(duì)內(nèi)壁進(jìn)行冷卻；通過(guò)優(yōu)選地為通過(guò)圍繞管子的加熱電纜、管道內(nèi)的電阻加熱或感應(yīng)加熱的電加熱來(lái)進(jìn)行加熱、或者通過(guò)優(yōu)選地為通過(guò)使溫流體通過(guò)熱交換器的熱交換器來(lái)進(jìn)行加熱；或其中容納所述內(nèi)壁的器械可通過(guò)諸如清洗清管器或探測(cè)清管器的清管器來(lái)暢通。
[0019]本發(fā)明還提供一種用于執(zhí)行上述方法的器械。
[0020]另外，本發(fā)明提供一種用于測(cè)量沉積在引導(dǎo)碳?xì)浠衔锪鞯墓艿啦糠只蚬に囋O(shè)備中的蠟的厚度的方法，包括以下步驟:
[0021](a)對(duì)管道部分的上游和下游進(jìn)行第一次溫度測(cè)量；
[0022](b)對(duì)未使沉積物松開的管道部分應(yīng)用短加熱脈沖；
[0023](c)對(duì)管道部分的上游和下游進(jìn)行第二次溫度測(cè)量；
[0024](d)由第一次和第二次溫度測(cè)量之間的溫度差的變化計(jì)算沉積物的厚度。
[0025]本發(fā)明還涉及一種包括其他特征的方法，其中:短加熱脈沖比使沉積蠟松開所需的時(shí)間周期短；以及溫度測(cè)量選自:整體流動(dòng)溫度、管壁溫度、在圍繞管道的環(huán)狀物中流動(dòng)的流體溫度。
[0026]本發(fā)明還涉及一種用于清除沉積在與流體流接觸的內(nèi)壁上的蠟的方法，其中當(dāng)達(dá)到蠟厚度限度時(shí)根據(jù)本發(fā)明進(jìn)行蠟清除，所述蠟厚度根據(jù)本發(fā)明測(cè)量。同樣本發(fā)明的一部分為其他特征，其中以預(yù)定的時(shí)間間隔定期地測(cè)量蠟厚度，其自動(dòng)地開始清除方法，該方法優(yōu)選地受控于諸如計(jì)算機(jī)的自動(dòng)控制器。
[0027]另外本發(fā)明涉及用于清除上述設(shè)備內(nèi)壁的方法和裝置的應(yīng)用。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0028]圖1顯示了蠟厚度隨時(shí)間和溫度變化而變化的曲線圖；
[0029]圖2顯示了通過(guò)電加熱清除蠟的一個(gè)實(shí)施例；[0030]圖3顯示了通過(guò)熱水清除蠟的一個(gè)實(shí)施例；
[0031]圖4顯示了在再循環(huán)流中電加熱的一個(gè)實(shí)施例；
[0032]圖5顯示了在再循環(huán)流中的熱交換器的一個(gè)實(shí)施例；
[0033]圖6顯示了管道內(nèi)水或油的溫度及壓力的曲線圖；
[0034]圖7顯示了熱交換器和存儲(chǔ)蓄水罐的一個(gè)實(shí)施例；
[0035]圖8顯示了對(duì)管道中流體的溫度測(cè)量；
[0036]圖9顯示了對(duì)管道壁的溫度測(cè)量；
[0037]圖10顯示了對(duì)環(huán)狀物中的流體的溫度測(cè)量；
[0038]圖11顯示了管道內(nèi)水或油的溫度及壓降隨時(shí)間及加熱脈沖而變化的曲線圖；
[0039]圖12顯示了從每天進(jìn)行的加熱脈沖計(jì)算的蠟厚度的曲線圖。
【具體實(shí)施方式】
[0040]蠟清除
[0041]本發(fā)明可應(yīng)用于其上的流體流可以是單相或多相流，包括碳?xì)浠衔锛翱蛇x地H2O及/或諸如C02、H2S等的氣體及/或鹽及/或諸如各種抑制劑的添加劑。有利地，本發(fā)明能應(yīng)用于運(yùn)輸碳?xì)浠衔锏脑O(shè)備。
[0042]所述設(shè)備可以是用于運(yùn)輸碳?xì)浠衔锏娜魏晤愋偷募庸ぴO(shè)備，諸如井本身、井口及用于開發(fā)或加工碳?xì)浠衔锏娜魏喂艿兰绊攤?cè)設(shè)備。
[0043]用于本公開中此處稱之為“蠟”的析出材料指由于熱力學(xué)變化而從流體中析出的固體。這些固體包括通常在井孔條件下溶解于原油中的固體，諸如浙青質(zhì)、較高的石蠟、氫氧化物以及無(wú)機(jī)和有機(jī)鹽。蠟的成分將取決于流體流的來(lái)源。
[0044]“蠟點(diǎn)”為觀察到蠟析出的最高溫度。確切的溫度將取決于流體成分及壓力。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員可例如通過(guò)簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)而容易地獲得該值。
[0045]“整體流動(dòng)溫度”為在冷卻步驟之前流體流的溫度。
[0046]將參考附圖1詳細(xì)描述本發(fā)明。所述圖顯示了隨時(shí)間和溫度變化而變化的蠟厚度。
[0047]本發(fā)明的基本思想是基于例I所述的實(shí)驗(yàn)結(jié)果(見下文)及圖1。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，可能通過(guò)提高壁的溫度而將已沉積的蠟從管壁上松開。很重要的一點(diǎn)在于將作為固體部分的蠟松開而不會(huì)使蠟熔化。使蠟熔化將使其再次溶解在流體中并且不可取地進(jìn)一步在下游再次沉積在壁上。然而，當(dāng)蠟作為固體顆粒從壁上脫離時(shí)，它們可以被運(yùn)輸?shù)较掠味粫?huì)沉積在壁上。面臨的挑戰(zhàn)在于尋找將流冷卻的方法，使得蠟?zāi)芪龀龅_保該析出的蠟不會(huì)堵塞冷卻區(qū)域。相反，析出的蠟必須連續(xù)地或周期地混合入流中。我們提出的用于獲得該目的的方法為使用脈沖加熱。
[0048]本發(fā)明基于利用不會(huì)使蠟熔化但使蠟松開的熱以將蠟作為顆粒運(yùn)輸，它們沒有或者只有很小的沉積在壁或其他表面上的趨勢(shì)。
[0049]在本發(fā)明的第一方面，所述方法可用于現(xiàn)有的安裝有直接電加熱的管道。作為一種標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)當(dāng)關(guān)掉加熱，而不是使管道持續(xù)保暖。只有當(dāng)蠟集結(jié)已經(jīng)超出一定的限度時(shí)，才將在短時(shí)間內(nèi)啟動(dòng)加熱。這將使沉積蠟松開，接著將其運(yùn)輸?shù)较掠?。為了避免太大量的蠟在同一時(shí)間松開，另一個(gè)改善在于并非對(duì)整個(gè)管道啟動(dòng)加熱，而是在某一時(shí)間僅對(duì)某一段進(jìn)行加熱。這同樣將使管道的各段清理干凈用于新的沉積物集結(jié)，這對(duì)于如果只有整個(gè)管道的一部分用作為冷卻區(qū)域并且配備有加熱能力是重要的。通過(guò)確保冷卻區(qū)域總是能夠沉積的這一區(qū)域，避免了在沒有安裝加熱裝置的下游進(jìn)一步沉積。
[0050]施加在管道或任何生產(chǎn)設(shè)備的加熱脈沖，致使沉積蠟作為固體顆粒清除，而不會(huì)在熱井流中出現(xiàn)任何明顯的蠟的重新溶解從而使得冷流能夠長(zhǎng)距離的運(yùn)輸。
[0051]本發(fā)明的第二方面為對(duì)于沒有安裝電加熱的管道:需要安裝熱交換器以將井流在其進(jìn)入管道之前冷卻。冷的海水能用作為冷卻介質(zhì)。所有蠟沉積將僅限于熱交換器。
[0052]熱交換器可建成不同的變體:例如通過(guò)使碳?xì)浠衔飻y帶管懸浮在自由流動(dòng)的海水中使得自然對(duì)流確定冷卻或通過(guò)使圍繞碳?xì)浠衔飻y帶管的一環(huán)狀物裝滿海水或通過(guò)其他設(shè)計(jì)。
[0053]有兩種方式利用脈沖加熱而使熱交換器或者位于地下或者由海水包圍的自由管道保持清潔。
[0054]使用電加熱:
[0055]安裝電加熱功能。它們可能是圍繞管子的加熱電纜、位于管壁中的電阻加熱或者管壁中的感應(yīng)加熱。通常將加熱關(guān)閉，但當(dāng)集結(jié)在管子中的蠟超出一預(yù)定的限度時(shí)或者在一預(yù)定的時(shí)間之后將啟動(dòng)加熱，使蠟松開，將蠟作為固體部分與流體流一起向遠(yuǎn)處傳輸。
[0056]圖2示出電加熱的一種實(shí)施例。由圍繞物10圍繞的管子I裝配有電加熱2功能，所述圍繞物例如為比被運(yùn)載的流體20的溫度更冷的土地或海水，所述流體20例如為在海底運(yùn)輸?shù)脑?。通過(guò)由電脈沖提供熱量Q，沉積蠟30松開并且將其作為固體顆粒31混合且運(yùn)輸?shù)较掠巍?br> [0057]使用熱水:
[0058]在標(biāo)準(zhǔn)操作期間，熱交換器將對(duì)海水加熱。如果可以儲(chǔ)存該熱水，熱水可周期地使用以采用熱水沖洗熱交換器，其與啟動(dòng)電加熱具有相同的效果。以這種方式，不需要任何電能。此外用熱水沖洗還能清除/終止可能出現(xiàn)在熱交換器外側(cè)上的任何有機(jī)沉積。
[0059]作為備選，可使用可從其他并行處理中獲得的任何熱液體(例如熱油)來(lái)沖洗熱交換器。
[0060]圖3示出通過(guò)熱交換器加熱的一個(gè)實(shí)施例。管子I由環(huán)狀物3圍繞，其中可循環(huán)比被運(yùn)載的流體20的溫度更冷的諸如水的熱交換流體40。通過(guò)由穿過(guò)環(huán)狀物3的熱流體提供熱量Q，沉積蠟30可松開并且將其作為固體顆粒31向下游運(yùn)輸。熱流體可與管流逆流或同流。
[0061]由于電加熱或熱交換器的下游高剪應(yīng)力，不存在松開的固體蠟再次沉積的趨勢(shì)。另外，由于因井流接近管壁和海水溫度而缺少溫度梯度，沒有溶解的蠟分子沉積。
[0062]在本發(fā)明的第一方面，對(duì)于使用安裝有直接電加熱的現(xiàn)有管道，上述的不同加熱方式將導(dǎo)致所需能量的顯著減小(>90% )。即使存在新的加熱機(jī)制的問(wèn)題，總是存在持續(xù)開啟加熱以熔化蠟從而提供保持管道開放的安全方式的后備解決方案。
[0063]對(duì)于根據(jù)本發(fā)明第二方面的解決方案，與例如在US6，070, 417或者US6, 656，366B1中公開的解決方案相反，熱交換器的一個(gè)優(yōu)勢(shì)在于沒有在流動(dòng)路徑內(nèi)安裝的必要。
[0064]選擇電加熱的另一個(gè)優(yōu)勢(shì)在于根本不存在移動(dòng)部分，這減少了故障的可能性。[0065]選擇熱流體作為加熱介質(zhì)的另一個(gè)優(yōu)勢(shì)在于不需要用于加熱的外部能量源，并且熱流體沖洗清洗了熱交換器的有機(jī)污垢。
[0066]在第三方面，本發(fā)明可用于清洗井:取決于油藏條件及井的幾何形狀，從油藏流經(jīng)井管的流體在到達(dá)井口之前可能冷于蠟點(diǎn)之下。在這種情況中蠟將在井管內(nèi)就已沉積，導(dǎo)致如上面對(duì)于海底管道情況所述的同樣的不利后果。通過(guò)圍繞井管安裝加熱設(shè)備而使用本發(fā)明以補(bǔ)救這些蠟沉積。如上面在海底管道情況中所述，其可以是能充滿熱液體的環(huán)狀物或電加熱設(shè)備。然后可以應(yīng)用相同的操作程序，即首先將液體冷卻并且其后通過(guò)外側(cè)加熱脈沖清除沉積物，這將使得沉積物松開并且使松開的沉積物向下游運(yùn)輸。
[0067]在第四方面，本發(fā)明還可用于清洗作為頂側(cè)處理設(shè)備一部分的熱交換器:用于各種處理步驟的這些熱交換器只要當(dāng)將含蠟的碳?xì)浠衔锪骼鋮s至低于蠟點(diǎn)，它們就會(huì)遭遇蠟沉積。為了清除這些沉積物，在這些熱交換器中的冷卻介質(zhì)的溫度必須升高再次使沉積物松開。
[0068]下面提到的范例用于闡明本發(fā)明并且它們不應(yīng)當(dāng)解釋為作為由權(quán)利要求限定的專利范圍的限制。
[0069]范例I
[0070]圖1示出來(lái)自挪威Porsgrumm的StatoiHydro研究中心的臘鉆塔中的實(shí)驗(yàn)結(jié)果:在恒溫(20°C )下通過(guò)鉆塔循環(huán)蠟的冷凝物。該鉆塔由外側(cè)通過(guò)水環(huán)狀物冷卻。
[0071]在開始的17天中，環(huán)狀物中的水為促使蠟在鉆塔內(nèi)持續(xù)集結(jié)的10°C。
[0072]17天后，水溫上升到15°C使得冷凝物/水的溫差減少。這使蠟集結(jié)更慢。
[0073]22天后，水溫上升到20°C使得水和冷凝物之間的溫度相同。I天后先前沉積的蠟突然松開并且與冷凝物一起運(yùn)輸?shù)较掠巍ＭＶ共⒋蜷_鉆塔后，發(fā)現(xiàn)其是清潔的，壁上沒有任何蠟。
[0074]對(duì)于松開的一個(gè)解釋為當(dāng)壁的溫度上升時(shí)，靠近壁的蠟結(jié)構(gòu)發(fā)生變化。這其后減小了使蠟粘在壁上的附著力。當(dāng)附著力小于湍流剪切力時(shí)，蠟將從壁上脫離。
[0075]加熱脈沖溫度可以是高于整體溫度的任何溫度。溫度越高，沉積蠟釋放得越快。因而，高于蠟熔化溫度的溫度使加熱脈沖最有效，當(dāng)應(yīng)當(dāng)注意并不需要同樣的高溫以清除蠟。如果不能獲得高溫，例如由于低的加熱能力、降低的供能或?yàn)榱斯?jié)省能源成本，低于蠟熔化溫度的溫度可用于提供蠟沉積的松開。
[0076]可至少在加熱區(qū)域應(yīng)用內(nèi)管涂層以有助于啟動(dòng)蠟釋放或減小所需的來(lái)自加熱脈沖的熱量數(shù)值，或者甚至為了簡(jiǎn)單地減小形成的蠟量。
[0077]范例2 Saturn 冷流
[0078]Saturn技術(shù)簡(jiǎn)單地說(shuō)是一種基于這種理念的技術(shù):干的氫氧化物與蠟顆?？梢赃\(yùn)輸而且在流動(dòng)期間和停機(jī)情形中不存在凝聚，在W02004/059178中進(jìn)一步公開了。如圖4所示，通過(guò)使具有氫氧化物/蠟顆粒的碳?xì)浠衔锪黧w的冷滑流在熱井流中再循環(huán)，干的氫氧化物/蠟顆粒由于“緊急冷卻(crash-cooling) ”會(huì)大批地在反應(yīng)區(qū)形成漿顆粒而不會(huì)析出在壁上，并且將流體冷卻到鄰近反應(yīng)區(qū)的環(huán)境溫度。因此當(dāng)漿顆粒進(jìn)一步與天然氣和石油通過(guò)分流器后被遠(yuǎn)距離運(yùn)輸時(shí)，管壁上沒有沉積物并且不會(huì)出現(xiàn)堵塞。
[0079]然而，如果重循環(huán)的冷流被混合到靠近采油歧管的溫井流中時(shí)，為了避免在停機(jī)期間蠟沉積和形成氫氧化物，接近混合點(diǎn)的溫度將非常高。問(wèn)題在于熱井流和海水溫度的冷流的混合總是會(huì)產(chǎn)生溫度高于海水溫度的混合物。因此總是需要將混合物冷卻至海水溫度。這種冷卻總是會(huì)在冷卻區(qū)域產(chǎn)生蠟沉積。如果沒有適當(dāng)?shù)难a(bǔ)救措施，這將最終堵塞管子或熱交換器。
[0080]通過(guò)在Saturn流系統(tǒng)的反應(yīng)區(qū)，或系統(tǒng)的任何下游區(qū)域，使用加熱脈沖清除蠟的方法，實(shí)現(xiàn)這種沉積物的清除。
[0081]如上所述，實(shí)驗(yàn)顯示了通過(guò)在短時(shí)間內(nèi)使壁溫度升高而從管壁清除蠟沉積是可能的。其將管壁和沉積物之間的附著力減少到沉積物能從壁上脫離的程度。其沒有熔化沉積物。相反，松開的蠟以固化形式被運(yùn)輸?shù)较掠危洳粫?huì)再次沉積。
[0082]該理念也可用在Satrun觀念上:蠟沉積出現(xiàn)的冷卻區(qū)或者反應(yīng)區(qū)定期地暴露在強(qiáng)加熱脈沖中。如先前提到的，該加熱脈沖可由下面之一產(chǎn)生:
[0083]?如圖4所示通過(guò)直接電加熱或者通過(guò)安裝加熱電纜(電感或者電阻)，或者 [0084].如圖5所示通過(guò)熱水，其中必須具有圍繞冷卻區(qū)安裝的環(huán)狀物。
[0085]圖4示出溫度T (井)的熱井流如何與冷卻至海水溫度T (海水)的流混合。產(chǎn)生的混合物具有大于T (海水)的混合物溫度T (混合)。因此混合物必須進(jìn)一步冷卻到海水溫度。在該冷卻區(qū)將出現(xiàn)蠟沉積。在圖4中，Saturn的概念與電脈沖加熱結(jié)合:當(dāng)蠟沉積已達(dá)到臨界限度時(shí)，啟動(dòng)電加熱。蠟沒有熔化但松開與管壁的接觸并且隨后輸送到下游。
[0086]如圖5所示通過(guò)使用一環(huán)狀物獲得類似效果。與使用周圍的海水冷卻混合物流不同，如上圖所示使用具有海水的受力流的環(huán)狀物，其將額外地提高冷卻效果。在下圖中所示的加熱脈沖模式中，環(huán)狀物裝滿將松開沉積物使其能輸送到下游的熱水。該環(huán)狀物可在與井流相反或相同的任何合適的方向充滿。
[0087]參考圖6給出熱水概念的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。在測(cè)試循環(huán)中蠟沉積在水冷卻的管子內(nèi)?？赏ㄟ^(guò)在測(cè)試段上方的壓降來(lái)監(jiān)測(cè)蠟的厚度。該圖顯示了當(dāng)增加環(huán)狀物中的水溫度時(shí)的事件順序:油溫保持常溫(20°C )。水溫從10°C的增加到超過(guò)50°C。2分鐘后壓降顯示出急劇上升并且跌至指示測(cè)試段不再存在蠟的水平下。該上升是由于使得蠟沉積運(yùn)輸?shù)较掠巍?br> [0088]作為本理念的擴(kuò)展，同樣可能通過(guò)將來(lái)自熱交換器的所產(chǎn)生的熱水存儲(chǔ)到蓄水池中而重復(fù)利用冷卻時(shí)所產(chǎn)生的能量，如圖7所示。然后將該存儲(chǔ)的熱水用于加熱脈沖。在圖7的上圖中，在冷卻模式中產(chǎn)生的熱水存儲(chǔ)在蓄水池中。在圖7的下圖中，存儲(chǔ)的熱水在加熱脈沖模式中重新注入環(huán)狀物中。
[0089]測(cè)量蠟厚度
[0090]在本發(fā)明的第四方面，基本思路在于利用管壁上蠟沉積對(duì)于熱流高度絕緣的事實(shí)。因此如果在管壁上存在蠟沉積，從管子中的整體流體到管子的圍繞物的熱流(反之亦然)將顯著地減小。
[0091]對(duì)應(yīng)當(dāng)探測(cè)蠟沉積厚度的管段施加長(zhǎng)度比用于蠟清除的加熱脈沖短的短加熱脈沖q。在該操作期間，例如在加熱脈沖之前和之后，如圖8所示監(jiān)測(cè)該段的進(jìn)入的流體溫度和離開的流體溫度，T (進(jìn)入)-T (離開)。
[0092]備選地，測(cè)量管子的壁內(nèi)(外)的溫度差，T(壁內(nèi))_Τ(壁外)，同時(shí)如圖9所示對(duì)具有蠟沉積的管段施加外部加熱脈沖使得不需要侵入性的傳感器。
[0093]在另一個(gè)備選方案中，監(jiān)測(cè)用于加熱脈沖清除的環(huán)狀物中的水溫差的改變，而不是實(shí)際流體溫度或管子溫度，所述環(huán)狀物如圖10所示的環(huán)狀物。短加熱脈沖之前及之后計(jì)算T(進(jìn)入)W-T(離開)w的差異并進(jìn)行比較。通過(guò)電加熱或通過(guò)環(huán)狀物中短脈沖的熱流體提供該短加熱脈沖q。
[0094]已知了管子的幾何形狀、流體性質(zhì)、流動(dòng)性質(zhì)及所施加的熱能，可以高精度地計(jì)算出匹配所測(cè)溫度差的絕緣蠟厚度。
[0095]范例3
[0096]已經(jīng)在蠟鉆塔中證明了該原理，參考圖11和12。
[0097]可例如通過(guò)短時(shí)間內(nèi)啟動(dòng)的電加熱電纜或者通過(guò)短時(shí)間內(nèi)裝滿熱水的水環(huán)狀物施加熱脈沖。在圖11和12所示的實(shí)驗(yàn)中，油與環(huán)狀物中的水之間僅僅10°C的溫差足以提
供合理的結(jié)果。
[0098]在該實(shí)驗(yàn)中，在油的整體流動(dòng)中直接測(cè)量溫度。這在生產(chǎn)環(huán)境中是不可取的。備選方案為測(cè)量與圖12所示提供相同信息的(外)管壁溫度。在環(huán)狀物中使用熱水的其他情況下，同樣可能監(jiān)測(cè)加熱脈沖期間的水溫及從入口到出口的溫度下降，如圖10所示。
[0099]在蠟鉆塔中進(jìn)行的實(shí)驗(yàn):油在常溫(20°C )下穿過(guò)測(cè)試段循環(huán)一周。在圍繞測(cè)試段的環(huán)狀物中循環(huán)冷水(10°c)。油與管壁之間產(chǎn)生的溫度差使得集結(jié)在油管中的蠟沉積。這通過(guò)上升的測(cè)量壓降示出。為了測(cè)試在此提出的理念，每天通過(guò)將環(huán)狀物中的水溫提高到30°C而執(zhí)行短的(5分鐘)加熱脈沖。記錄這些脈沖期間油的溫差(入口對(duì)比出口)(對(duì)于該配置通常大約0.10C -0.3V)。
[0100]圖12所示的實(shí)驗(yàn)結(jié)果為由每天執(zhí)行的加熱脈沖計(jì)算的蠟厚度。增長(zhǎng)速率和最終厚度與其他測(cè)量吻合。
[0101]根據(jù)本發(fā)明的清除蠟和測(cè)量蠟厚度的方法，提供了非侵入性、較便宜、精確且可經(jīng)常用于測(cè)量及清除集結(jié)的蠟沉積，無(wú)需位于主流中的任何裝備，因此仍然具有清潔的清理器路徑。
[0102]此外，對(duì)于較長(zhǎng)管段通過(guò)在中間點(diǎn)測(cè)量溫度可
[0103].經(jīng)常地，例如每天，因此具有對(duì)蠟厚度增長(zhǎng)的明確控制，及對(duì)反作用的正確時(shí)刻的指示，例如通過(guò)加熱脈沖清除蠟，以及
[0104].經(jīng)濟(jì)高效地，如果為測(cè)量目的能再次使用諸如水環(huán)狀物的相同的處理設(shè)備
[0105]從而測(cè)量集結(jié)的蠟沉積的空間依賴關(guān)系。
[0106]由于在移除加熱脈沖的相同點(diǎn)測(cè)量加熱脈沖，這種蠟厚度的測(cè)量可用于決定如上所述的蠟清除加熱脈沖是否必須。
【權(quán)利要求】
1.一種用于測(cè)量沉積在引導(dǎo)碳?xì)浠衔锪鞯墓艿阑蚬に囋O(shè)備中的蠟的厚度的方法，包括以下步驟: (a)對(duì)管道部分的上游和下游進(jìn)行第一次溫度測(cè)量； (b)對(duì)沒有將沉積物松開的管道部分應(yīng)用短加熱脈沖； (C)對(duì)管道部分的上游和下游進(jìn)行第二次溫度測(cè)量； (d)由第一次和第二次溫度測(cè)量之間的溫度差的變化計(jì)算沉積物的厚度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中短加熱脈沖比使沉積蠟松開所需的短時(shí)間周期更短。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中溫度測(cè)量選自下面任何一個(gè):整體流動(dòng)溫度、管壁溫度、在圍繞管道的環(huán)狀物中流動(dòng)的流體溫度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述內(nèi)壁為在開發(fā)和加工碳?xì)浠衔镏惺褂玫墓艿?、熱交換器及頂側(cè)設(shè)備的內(nèi)壁。
5.—種執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求1的方法的設(shè)備。
【文檔編號(hào)】E21B37/00GK104028519SQ201410265027
【公開日】2014年9月10日 申請(qǐng)日期:2008年10月20日 優(yōu)先權(quán)日:2007年10月19日
【發(fā)明者】R·霍夫曼, L·阿蒙森 申請(qǐng)人:斯塔特伊石油公司