青海胶凝原油熔化特性研究

利用流变测量技术首次对青海胶凝原油的熔化特性进行了详细的研究.结果表明:胶凝原油的熔化温度要远高于其胶凝温度,同时原油熔化过程中结构参数的变化规律要远复杂于其胶凝过程.对经历一定熔化历史的胶凝含蜡原油而言,随着终冷温度的升高,其临界线性剪切应变减小,临界线性剪切应力增加,且二者与终冷温度在半对数坐标系上均满足线性关系;同时胶凝原油的屈服值与屈服应变也随终冷温度的升高而逐渐增大,但增加趋势逐渐变缓.最后根据蜡晶形态随温度的变化规律,提出了相应的胶凝原油熔化机理.     

大庆原油凝点温度附近屈服特性研究

为了研究停输后沿线管内原油的屈服应力分布,采用管输模拟的实验方法,研究了大庆原油在凝点温度附近的屈服特性.结果表明,大庆原油的屈服应力与动冷终温的关系曲线存在一拐点温度,此拐点温度为凝点以上2℃;当动冷终温一定时,原油的屈服应力与测量温度之间呈指数关系.通过对实验数据的综合分析,建立了屈服应力与动冷终温和测温的经验关系式,为铁大线管道停输后再启动过程的水力计算提供了基础数据.     

大庆胶凝原油启动屈服应力研究

准确预测胶凝原油管道的启动压力，是实现热含蜡原油管道安全经济输送、避免“凝管”事故发生的关键问题。根据原油流变性研究中剪切率和屈服值的定义，提出了胶凝原油启动剪切率和启动屈服应力两个新概念。研究认为，对应热油管道最低临界启输流量，管道存在启动剪切率，对应启动剪切率的屈服应力定义为启动屈服应力。使用室内模型环道，对大庆胶凝原油的启动特性进行了实验研究。结果表明，原油析出的蜡晶对静态降温过程胶凝原油结构强度的作用远大于对动态降温过程生成结构强度的作用。原油静态降温幅度越大，新生长的结构越强。胶凝原油启动屈服应力的主要影响因素有启动温度、启动剪切率和静态降温幅度，它们之间的关系可用三元线性方程描述。     

大庆胶凝原油启动屈服应力研究

准确预测胶凝原油管道的启动压力,是实现热含蜡原油管道安全经济输送、避免“凝管”事故发生的关键问题。根据原油流变性研究中剪切率和屈服值的定义,提出了胶凝原油启动剪切率和启动屈服应力两个新概念。研究认为,对应热油管道最低临界启输流量,管道存在启动剪切率,对应启动剪切率的屈服应力定义为启动屈服应力。使用室内模型环道,对大庆胶凝原油的启动特性进行了实验研究。结果表明,原油析出的蜡晶对静态降温过程胶凝原油结构强度的作用远大于对动态降温过程生成结构强度的作用。原油静态降温幅度越大,新生长的结构越强。胶凝原油启动屈服应力的主要影响因素有启动温度、启动剪切率和静态降温幅度,它们之间的关系可用三元线性方程描述。     

含蜡原油在凝点下的触变性研究

由于含蜡原油组分复杂、凝点高（20～30℃）,其流变性质异常复杂．当原油温度逐渐降至凝点附近时,其流变性质表现出复杂的触变性．基于此对大庆原油在凝点下的触变性进行了实验研究．利用实验数据获得了不同温度下描述大庆原油初次裂降过程的R—G模型方程中的模型参数,对模型中的参数与温度的关系进行了曲线拟合,得到了各参数与温度的关系。计算结果与实验数据吻合良好．实验还发现原油降温速率对其触变性有着重要的影响,降温速率越大,屈服应力和平衡应力越高．     

一种胶凝原油剪切测试的新方法

对用旋转流变仪和管流试验装置研究胶凝原油剪切破坏特性的试验测试方法进行总结,发现油品的压缩性、收缩性,承受单向剪应力等因素会对测试结果产生影响。基于岩土等材质的剪切破坏试验方法的分析,借鉴测定土体强度的直剪法,使用数显测力计测试剪切应力,利用步进电机精确控制剪切速率,消除固有内阻的影响,通过空气浴来实现测试温度的控制,开发出胶凝原油直剪测试装置。试验结果表明,测试装置具有良好的可靠性和准确性,直接剪切试验能够较好地反映出胶凝原油的剪切屈服破坏过程。     

凝点附近含蜡原油的粘弹性研究

使用控制应力流变仪,在原油凝点附近温度区域对大庆原油和胜利原油进行了线性粘弹性应力范围内的小振幅振荡剪切实验.以原油开始出现线性粘弹性应力区间的最高温度作为基准温度定义了相对温度,对粘弹性参数进行了分析对比.研究表明,大庆原油及胜利原油在各自凝点以上4 ℃时,均表现出明显的粘弹性特征,其损耗角分别为37.66°和76.55°.在相同的相对温度下,大庆原油的弹性特征明显好于胜利原油,大庆原油的粘弹性参数对温度的敏感性也明显好于胜利原油.两种原油粘弹性不同的主要原因是其胶质、沥青质含量和析蜡特性不同.凝点温度附近的原油流变性及其随温度的变化规律应该作为确定输油管道进站温度的重要依据,目前,仅以原油凝点作为确定进站温度的主要依据是不合理的.     

热历史和剪切历史对含蜡原油流变性的影响

热历史和剪切历史对含蜡原油的非牛顿低温流变性影响显著。以具有代表性的番禺原油为例,通过一系列的热处理和剪切处理试验,对含蜡原油进行了流变性能试验。试验结果表明:热处理温度、加热次数、剪切速率、降温速率等对于含蜡原油的低温流变性均具有一定的影响。当热处理温度为65℃时,原油的低温流变性最好,其凝点降幅高达13℃左右;当热处理温度为55℃时,含蜡原油低温流变性严重恶化;在0.5~1.5℃/min的降温区间内,剪切速率越大,降温速率越小,对含蜡原油流变性影响程度越大,最大降黏幅度达73%左右。     

含蜡原油低温粘弹性研究的现状与分析

我国盛产含蜡原油，在低温(凝点温度附近)条件下，含蜡原油具有一定的粘弹性。概述了国内外含蜡原油低温粘弹性研究的主要进展。含蜡原油粘弹性起因于其内部形成的蜡晶结构。振荡剪切实验方法最适合于含蜡原油的粘弹性测量。粘弹性与胶凝温度、胶凝强度、屈服应力和触变性等参数有关。含蜡原油经历的热历史、剪切历史以及析蜡特性是影响粘弹性的主要因素。分析了在含蜡原油低温粘弹性认识上和研究中存在的问题。建议进一步研究含蜡原油粘弹性与屈服应力、触变性的关系，在机理研究方面加大力度；通过研究粘弹性与热历史、剪切历史的关系。建立管道运行和停输期间含蜡原油胶凝特性的预测模型，以更加有效地指导管道的安全运行。     

两种测量模式下胶凝原油的流变性关系

以低温下胶凝原油动态频率扫描和稳态速率扫描试验为基础,提出两种描述胶凝原油绝对复数模量随频率变化的函数方程式,并进行试验验证;借鉴Cox-Merz经验公式,分析得到胶凝原油绝对复数黏度与表观黏度之间的关系式,并进一步推导出胶凝原油绝对复数模量与剪切应力的经验表达式。结果表明:胶凝原油绝对复数模量随频率的增加而增大,在双对数坐标系中近似呈直线关系;绝对复数黏度随扫描频率的增加而减小,这与稳态表观黏度随剪切速率的变化规律一致;所得的两个经验表达式都具有较高的精度。     

含蜡原油经济出站温度的确定

对含蜡管输原油进行包括蜡晶析出时的结晶潜热,沿程散热的详尽的热力计算;对站间加热管道不同流型、流态的油流进行详细的摩阻计算,并考虑油品粘性对泵性能的影响;利用数学模型求解经济出站温度.结果表明,对在役热油管道优化运行参数,可大大降低其总运行费用,经济效益显著.     

原油不加热等温输送工艺参数的计算模型

等温输送是原油管道输送未来发展的方向.为了对原油不加热等温输送的工艺参数进行准确计算,从原油输送管道的热平衡方程出发,综合考虑了保温材料性质、保温层厚度和管道埋深对总传热系数的影响,不同流态对摩阻系数的影响等因素,给出了原油不加热等温输送工艺计算的完整数学模型和计算方法.计算表明,模型及其算法适用于紊流的不同流态区,能较好地反映原油不加热等温输送各工艺参数之间的制约关系.文中模型和算法为原油不加热等温输送的工艺计算和优化设计提供了理论依据.     

剪切历史对含蜡原油流变性的影响

利用DV3T流变仪通过控制剪切速率和小振幅振荡剪切的试验方法,分别研究了不同剪切历史对含蜡原油流变性的影响。结果表明:原油的表观黏度不仅受降温方式的影响,还与测量过程中选取的剪切速率有关;即使原油降温过程中所经受的剪切速率很小,其恒温静止达到平衡时的储能模量与静态降温的原油相比也有很大的差距;但随着剪切速率的增加,这种差距并不会有明显的变化;降温过程中剪切时间越长,原油的表观黏度越大;但恒温静止阶段的最终胶凝结构却越弱;此外原油在降温过程中存在着一个使其流变性恶化的最差高速剪切温度。     

含聚合物油泥对原油稳定性及油品性质的影响

以渤海油田某一区块为例,采用把油泥加入到脱水合格的外输原油中,通过海底管道输送回陆地的方法来解决海上油田含聚合物油泥处理问题,并验证此方法的可行性。利用测定乳状液颗粒粒径、Zeta电位、电导率的方法以及自然沉降法确定含聚合物油泥在原油中的分散稳定性。对加入油泥之后原油以及主要加工产品的性质进行分析,考察油泥的加入对原油基础性质的影响。结果表明:外输原油中最大可加入质量分数为0.5%的含聚合物油泥,不会产生油泥沉降堵塞海底管道的问题;加入0.5%油泥之后的原油黏度降低,流动性增强;减压渣油收率增加15%,15℃时延展度大于150 cm,渣油抗低温性能增强,有利于生产抗低温型重交通道路沥青。     

管流实验装置中原油温度分布研究

利用管流实验装置可以模拟原油在实际管道中的动态降温、静态降温以及再启动的全过程，然而，在模拟过程中管内油品温度场分布、管内油品降温速率与管外水浴降温速率的关系等问题仍未解决。在FLUENT平台上对管流实验中的动态及静态降温过程进行了数值模拟。结果表明，按照实验中设定的降温速率进行降温，动态降温过程中油壁温差在0．16℃以内，静态降温过程中油壁温差在0．05℃以内，可以认为实验过程中某一时刻管路截面上油温是一致的。     

原油流动改进剂应用于防蜡的实验

 某油田产高含蜡原油,在采出及集输过程中造成严重蜡沉积,影响油田的正常生产.利用该油田原油样品,进行新型原油流动改进剂AT-2 的防蜡黏壁及协同破乳剂分水实验.结果表明,AT-2 在采出液样品含水10%~50%时,具有较好的防蜡黏壁效果,在含水40%时黏壁量减少率达到最大值75.36%;当采出液中AT-2 浓度≤100 mg/L 时,原油后续脱水不受影响.实验表明AT-2 可用来解决该油田的蜡沉积问题.     

含蜡原油低温粘弹性研究的现状与分析

我国盛产含蜡原油,在低温(凝点温度附近)条件下,含蜡原油具有一定的粘弹性。概述了国内外含蜡原油低温粘弹性研究的主要进展。含蜡原油粘弹性起因于其内部形成的蜡晶结构。振荡剪切实验方法最适合于含蜡原油的粘弹性测量。粘弹性与胶凝温度、胶凝强度、屈服应力和触变性等参数有关。含蜡原油经历的热历史、剪切历史以及析蜡特性是影响粘弹性的主要因素。分析了在含蜡原油低温粘弹性认识上和研究中存在的问题。建议进一步研究含蜡原油粘弹性与屈服应力、触变性的关系,在机理研究方面加大力度;通过研究粘弹性与热历史、剪切历史的关系,建立管道运行和停输期间含蜡原油胶凝特性的预测模型,以更加有效地指导管道的安全运行。     

含蜡原油管输的通用速度分布与温度分布

以控制流体流动的动量方程、能量方程和描述流体流动特性的本构方程作为基本方程组,对定壁面温度和定环境温度两种热边界条件下的含蜡原油圆管流动的速度分布与温度分布进行了解析求解.分析与计算表明:所得解析解普遍适用于含蜡原油的各种流变行为.当屈服应力τ0不等于零时,在管中心存在着柱塞流,柱塞半径r0与τ0成正比;在柱塞内,速度与温度沿径向呈均匀分布;在柱塞外,速度与温度沿径向呈曲线分布.通过实例计算,分析了流变参数对速度与温度分布的影响,为含蜡原油管输中压力损失和热力损失的准确计算奠定了基础.     

一种描述含蜡原油触变性的新方法

触变性是含蜡原油重要的流变特性之一.输油管道工艺计算需要对触变行为做出准确的定量描述.为了方便有效地表征含蜡原油的触变性,根据Moore模型进行推导,提出了一种描述含蜡原油触变性的方程式,并讨论了其具体的应用方法.利用该触变性表征方法对3种含蜡原油11个温度下的触变性实验数据进行拟合,最低相关系数为0.927 7,最高相关系数为0.991 0,平均相关系数为0.967 3.该触变性表征方法物理意义较明确且使用方便,能够较准确地描述不同剪切率下含蜡原油的触变特征.