Simulation of melting characteristics of thermal washing of the wax layer in the pipeline based on lattice Boltzmann method

格子Boltzmann方法 热的 管道(软件) 材料科学 石油工程 图层(电子) 工艺工程 环境科学 统计物理学 热力学 机械 化学工程 物理 机械工程 工程类 复合材料
作者
Lingxiang Kong,Xiaoyan Liu,Yongying Jia,Shouxin Zhang,Ying Xu
出处
期刊:Energy Sources, Part A: Recovery, Utilization, And Environmental Effects [Taylor & Francis]
卷期号:46 (1): 10045-10062
标识
DOI:10.1080/15567036.2024.2380880
摘要

The escalation of transportation costs and the obstruction of pipelines due to wax deposition significantly impact the secure and efficient production of oil fields. The thermal washing method, characterized by its simplicity and cost-effectiveness, is widely employed for dewaxing crude oil gathering pipelines. The investigation of the melting mechanism of the wax layer during thermal washing is extremely important. In this paper, the two-zone composite model of multiphase flow-porous medium in the mushy zone is introduced into the solid-liquid phase change lattice Boltzmann model based on the enthalpy method, and the problem of circumferential inhomogeneity in the melting of the wax layer and the important influence of flow and heat transfer in the mushy zone on the thermal washing are systematically investigated. The demarcation point (γtr) between the high and low liquid fraction zones is measured to be 0.81 by microscopic experiment. The impacts of varying γtr and Ste numbers on wax melting at different circumferential locations are analyzed in detail. The results show that the melting efficiency of wax exhibits a nonlinear enhancement from − 90° to 90°. The melting efficiency of wax decreases with increasing γtr for wax layers between 90° and − 45°. The melting efficiency of wax increases with higher Ste numbers at all angles. The Ste number increases from 0.42 to 5.0, and the melting efficiency of the wax layer at angles ranging from 90° to − 90° increases by factors of 2.16, 2.16, 2.20, 2.61, and 3.33 respectively. The growth of the Ste number improves the warming rate and shortens the generation time of convection at the center point of the wax layer. The research findings serve as a fundamental reference for formulating a rational and efficient thermal washing scheme.

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