本发明涉及一种利用背散射光谱确定原油中蜡含量和析蜡点的方法,属于常规和非常规含蜡原油生产领域。
背景技术:
1、蜡是由高熔点饱和烃化合物组成的混合物。作为一种多用途化合物,蜡在能源、化妆品、食品和医药等多个领域广泛应用,但在石油行业的上游和中游领域会导致经济和操作上的困难。蜡主要由长链正构烷和支链烷组成,通常分为石蜡和微晶蜡。微晶蜡的析蜡点(wap)—蜡晶体开始在溶液中形成的温度—通常高于石蜡。这种现象归因于分子结构和组成、溶解度以及晶体结构的差异。与石蜡中较大、分支较少的分子相比,微晶蜡的烃分子组成更小、分支更多,分子结构更加密集,需要更高的温度使其分子流动和分离,因此其具有更高的析出点。此外,微晶蜡的溶解度也低于石蜡,意味着微晶蜡可以在较高温度下从溶液中沉淀,析蜡点进一步提高。
2、在溶液中确定蜡的含量和析出点对其商业利用的效率提升和石油领域的补救措施制定至关重要。针对石油领域,能否精确检测原油中的析蜡点(wap)可显著影响生产、运输和精炼过程。wap以下的蜡沉淀会带来重大的操作挑战,包括但不限于管道堵塞和加工复杂性,会导致经济损失和效率低下。尽管差示扫描量热法(dsc)、偏光显微镜和流变/黏度测试等传统方法在确定wap方面起到了重要作用,但它们通常受到灵敏度、准确性、详细样品准备和使用昂贵的精密设备的限制。
3、光学诊断方法标志着复杂流体中物理和化学属性的非侵入式原位检测进入了一个新时代。其中,背散射光(bsl)分析技术已成为实时监测相变和表征各种介质中微粒物质的有效途径。因此,有必要提供一种采用bsl快速测量原油中析蜡点和蜡含量的方法。
技术实现思路
1、本发明的目的是提供一种采用bsl快速测量原油中析蜡点和蜡含量的方法,为一种快速、非侵入式的方法,在准确性、灵敏度和效率方面超越了传统技术。
2、本发明提供的确定原油中析蜡点的方法,包括如下步骤:
3、s1、将待测油滴置于温控单元中,将光谱仪通过双光纤连接所述温控单元,在等压降温条件下,在200 nm~1100 nm的波长范围内,测量所述油滴的背散射光信号强度;
4、s2、计算背散射光信号强度关于温度t的二阶导数;
5、s3、确定所述二阶导数中的突变点(指的是原始测试背散射光信号强度数据经过二次求导之后,信号的突变点即析蜡点),即突然剧增信号强度区域的拐点,其对应的温度即为原油的析蜡点。
6、步骤s1中,在所述温控单元中放置1~2滴所述油滴。
7、步骤s2中,所述二阶导数为;
8、其中,表示归一化后的背散射光信号强度;
9、优选地,按照下式得到:
10、
11、式中,i表示最敏感波长处的背散射光信号强度,表示背散射光信号的最大强度、表示背散射光信号的最小强度;
12、其中,步骤s1得到的背散射光信号强度-波长图中,背散射光信号强度峰值所对应波长为最敏感波长。
13、本发明方法还包括如下步骤:
14、利用savitzky-golay函数过滤信号以去除噪声,平滑背散射光信号强度-温度信号曲线;对对归一化和平滑后的背散射光信号强度-温度曲线进行单变量样条拟合。
15、当原油中含有石蜡和微晶蜡时,按照下述步骤确定原油中石蜡和微晶蜡双重析蜡点的方法,包括如下步骤:
16、sa、按照上述方法得到所述二阶导数,即背散射光信号强度-温度曲线;
17、sb、当背散射光信号强度-温度曲线图中,曲线在两个连续的温度区域出现突然剧增时,确定最接近两个所述温度区域的拐点,其中,最高温度区域最接近的拐点为微晶蜡的析蜡点,第二个连续区域所对应的拐点为石蜡的析蜡点。
18、本发明还进一步提供了确定原油中蜡含量的方法,包括如下步骤:
19、sⅰ、根据上述方法确定蜡析出温度,所述背散射光信号强度-温度信号曲线平稳的温度,假设代表背散射强度曲线的函数形式,则在温度范围内量化总背散射光强度的曲线积分为,条件得到满足;
20、sⅱ、采用公式,计算和之间曲线下的面积和总面积;再通过公式计算蜡含量;
21、当原油中确定存在石蜡和微晶蜡时,分别为这两个区域确定蜡含量为和,按照上述步骤,总蜡含量由面积和的公式给出。
22、本发明方法对样品的要求极低,测试时间短,操作简便,大大优于传统方法,是石化行业的可行工具。当与用于井内和管道监测的双光纤系统集成时,本发明bsl方法有望大大推进蜡沉积管理。
1.一种确定原油中析蜡点的方法,包括如下步骤:
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:步骤s1中,在所述温控单元中放置1~2滴所述油滴。
3.根据权利要求1或2所述的方法,其特征在于:步骤s2中,所述二阶导数为;
4.根据权利要求3所述的方法,其特征在于:按照下式得到:
5.根据权利要求4所述的方法,其特征在于:所述方法还包括如下步骤:
6.一种确定原油中石蜡和微晶蜡双重析蜡点的方法,包括如下步骤:
7.一种确定原油中蜡含量的方法,包括如下步骤:
8.根据权利要求7所述的方法,其特征在于:根据权利要求6的方法确定原油中的石蜡和微晶蜡,进而确定两个区域中的石蜡和微晶蜡的含量和,总蜡含量由和得到。
