大庆胶凝原油的循环剪切实验研究

胶凝含蜡原油由于其蜡晶的三维网状空间结构,具有复杂的流变性。胶凝原油的流变性质一直是研究的重点和热点。很多学者对胶凝原油的性质做了详细而又深入的研究,但这些研究一般集中在恒定剪切速率上,对胶凝原油的变剪切的研究较少。通过实验,研究了胶凝含蜡原油在剪切速率先线性增大后线性减小这一循环加载条件下其触变特性。通过控制不同降温速率和剪切速率增加的速率,来研究胶凝原油的触变性规律。试验结果表明,对于不同的降温速率,低降温速率时期剪切应力开始比较大,但随着剪切速率的增大,其应力逐渐靠拢,到最后无明显区别;而改变剪切速率增加的速率时,当剪切速率变化率越大时,在同一剪切速率下,其应力就愈大。     

胶凝含蜡原油的连续剪切实验研究

胶凝含蜡原油由于其蜡晶的三维网状空间结构,具有复杂的流变性。胶凝原油的流变性质一直是研究的重点和热点。很多学者对胶凝原油的性质做了详细而又深入的研究,但这些研究一般集中在恒定剪切速率上,对胶凝原油的连续剪切的研究较少。通过控制不同的降温速率和胶凝温度,来研究胶凝原油连续剪切的变化规律。实验结果表明,当降温速率越大时,初始的粘度越小,但剪切一段时间后,不同降温速率下的粘度无多大差别;当胶凝温度越低是,其初始的结构强度越大,并且在结构破坏以后,在同一剪切速率下,其粘度也越大,但不同温度下的差距在减小;当从高到低的剪切情况下,其粘度随着剪切速率的减小,呈增大的趋势,并且这趋势越来越明显,相对于从低到高的剪切情况下,在同一剪切速率下,从低到高情况下的粘度比从高到低的粘度要大。     

基于匀变速剪切对含蜡原油触变性的研究

含蜡原油的胶凝问题是管道运输过程中一个重要的研究问题。通过对经历不同降温速率温度降至凝点附近的原油做匀加速剪切,剪切至某值后再做匀减速剪切,形成一个环形剪切。测量剪切应力随剪切速率变化的曲线关系,结果表明:在这样循环匀变速剪切的作用下,样品的剪切应力各点连线也呈现一个环形,即称作含蜡原油的滞回环。在胶凝原油发生屈服之前,剪切应力随剪切速率增大急剧增大,持续的剪切会有效阻止蜡晶结构的形成;降温速率越低,原油形成的蜡晶结构强度越大。     

动态剪切对含蜡原油触变性的影响

含蜡原油在管道运输的过程中由于与周围环境存在温差以及管道剪切作用,往往会使管道内原油经历动态剪切过程,因此会对原油低温触变性特性造成一定的影响。为了分析原油降温过程中施加恒剪切速率对含蜡原油触变性的影响,对油样在降温过程中施加一恒定剪切速率并进行滞回环触变性实验,以滞回环曲线面积大小量化描述胶凝体系触变性结构的强弱。结果表明:动态剪切对原油触变性的影响很依赖于终冷温度的大小,并且在一定的剪切速率范围内,动态剪切速率越大的油样触变性结构越强;推导并计算了VT550流变仪内黏性流动熵产的公式和大小,结果表明黏性流动熵产的大小也能判断原油的触变性特征。     

不同历史条件下胶凝含蜡原油屈服特性研究现状

当含蜡原油的温度降至凝点附近,析出的蜡晶颗粒会聚集、交联,形成三维网状结构,将液态原油包裹其中,此时原油形成胶凝体系。含蜡原油之前经历的热历史和剪切历史可以改变析出蜡晶的形态和结构,进而改变流变性。阐述了不同测量温度、降温速率、恒温时间等热历史条件和不同预剪切强度、动冷终温等剪切历史条件下形成的胶凝结构在屈服应力方面的差异,及有关屈服应变的研究进展,并对未来的发展方向提出建议。     

热历史和剪切历史对原油触变性的影响研究

剪切历史和热历史是影响原油触变性的关键因素。以大庆含蜡原油为例,测试了不同剪切历史和热历史处理后的原油滞回环曲线。研究表明,含蜡原油的触变性与测试温度、回升温度、剪切历史等因素有关,当回升温度为非牛顿温度时,原油的流动性得到改善;剪切历史使原油触变性变弱,且恒温剪切较降温剪切对原油的流动性改善效果好。     

基于多种加载模式的含蜡原油触变特性研究

我国盛产含蜡原油,含蜡原油的流变特性是输油管道科学设计和安全管理的重要基础资料,低温胶凝含蜡原油具有触变特性,触变性是含蜡原油管道停输再启动数值计算和评价原油可泵性的重要基础资料。本文通过实验研究了恒定剪切速率加载、阶跃增加剪切速率加载、剪切速率加载条件下的滞回环、恒定剪切应力加载、阶跃增加剪切应力加载、剪切应力加载条件下的滞回环六种加载模式的含蜡胶凝原油触变特性,分析了其触变特征的微观机理。     

用于胶凝原油蠕变描述的一种垂直移位因子

描述胶凝原油的屈服破坏过程中的非线性黏弹性蠕变行为,必须同时考虑应力、时间和温度等参数。引入时间-温度-应力等效原理描述胶凝原油蠕变特性,在进行移位叠合的过程中,除考虑水平移位外,同时引入一种胶凝原油垂直移位因子,并给出其表达式。对不同温度下形成结构的胶凝原油进行剪切蠕变实验,并用黏弹性损伤模型对蠕变柔量主曲线进行描述。结果表明:等应力移位过程中的垂直移位可忽略,而等温移位过程中的垂直修正不可忽略,且对蠕变柔量主曲线的获得有很大影响;拟合曲线与实验数据吻合很好。     

含蜡原油的黏弹-触变模型

在胶凝温度以下,因蜡的结晶析出并形成三维空间网络结构,含蜡原油表现出复杂的非牛顿流体特性,如黏弹性、屈服应力和触变性等。目前,含蜡原油的触变性模型均为黏塑性模型,没有考虑屈服点附近及之前物料所具有的黏弹特性。为此,提出了一个包含状态方程和速率方程、共10个未知参数的黏弹-触变模型。模型的剪应力由弹性应力和黏性应力构成,弹性应力为剪切模量与剪应变的乘积,剪切模量正比于结构参数和损耗函数。描述结构参数随时间变化的速率方程,假设结构破坏项与能量耗散率相关,克服了以往速率方程中结构破坏项与剪切率相关这一假设的不足。模型可描述含蜡原油所具有黏弹-触变特性,并且所预测的剪应力能够从以黏弹性为主的阶段平滑过渡到以触变性为主的阶段。利用大庆原油剪切率阶跃和滞回环的实验数据对模型进行验证。结果表明:两种测试的模型拟合值与实测值的平均相对偏差分别在2.0%和5.0%以内;利用由剪切率阶跃测试数据拟合得到的模型参数对滞回环测试进行预测,预测的平均相对偏差约为16%。     

W/O型含蜡原油乳状液胶凝特性研究

乳状液是含蜡原油多相混输管道中流体的存在状态之一。凝点是表征W/O型含蜡原油乳状液重要的胶凝流变特性参数。借助于凝点测试仪研究了4种物性不同的含蜡原油,在不同搅拌条件下配制的W/O型含蜡原油乳状液的胶凝特性。总结出乳状液凝点随着体积含水率、搅拌剪切速率的变化规律。并根据实验结果,提出了凝点值与体积含水率、剪切速率之间的关系式。     

一个胶凝原油的蠕变模型

为了研究胶凝原油的启动屈服过程,确定胶凝原油的蠕变模型至关重要。基于不同剪应力下胶凝原油的蠕变特性,建立了具有黏性流的黏弹性固体流变模型来描述胶凝原油的黏弹流变特性,通过试验验证该模型能精确描述胶凝原油的黏弹性蠕变过程;若施加的剪应力高于胶凝原油的塑性屈服应力,胶凝原油的蠕变将从稳定流变阶段很快达到加速流变阶段,表现为典型的黏弹塑性特征,将非线性黏塑性体和具有黏性流的黏弹性固体流变模型串联起来得到一个非线性黏弹塑性剪切流变模型,该模型能充分反映胶凝原油的加速剪切蠕变过程,并与试验结果吻合的较好。     

集输工艺对高蜡原油中降凝剂作用的影响分析

高蜡原油的集输工艺对降凝剂的降凝降黏作用有较大影响。使用降凝剂AE对吉林木南原油降凝处理,考察了集输过程中降凝剂加量和加剂温度、泵的高速剪切、原油的重复加热和输送过程中冷却速率等工艺条件对降凝剂作用效果的影响。结果表明,降凝剂最佳加剂量0.7%,最佳加剂温度70℃,高速剪切温度应在析蜡点10℃以上,重复加热温度应不低于60℃,在55～40℃的析蜡高峰区应使原油温度缓慢降低。     

Fatigue behavior and damage evolution of SiC/SiC composites under high-temperature anaerobic cyclic loading

In the present study, the fatigue behavior and damage evolution of SiC/SiC minicomposites at elevated temperatures in oxygen-free environment are investigated which are important for their application and are still unclear. The high-temperature fatigue test platform is developed and the fatigue stress-life curve and the stress-strain response are obtained. The test result shows that the life of the material at elevated temperature is shorter than that at room temperature under the same stress level. Moreover, the hysteresis loop width and the residual strain increase with the increasing of the cycles while the hysteresis modulus decreases during the fatigue cycling. The evolution process of matrix cracks is observed using the real-time remote detection system. It is found that matrix cracking is insensitive to the cyclic loading which is similar to room temperature and is due to that the degeneration of the interfacial shear stress reduces the area of high stress in matrix. The fiber/matrix interfacial shear stress under different cycles is determined based on the fatigue modulus of each hysteresis loop. The result shows a fatigue enhancement phenomenon for the interface which is not observed at room temperature.     

Viscosity profile prediction of a heavy crude oil during lifting in two deep artesian wells

It has been known that the productivity of artesian wells is strongly dependent on the rheological properties of crude oils.This work targets two deep artesian wells (＞5000 m) that are producing heavy crude oil.The impacts of well conditions including temperature,pressure and shear rate,on the crude oil rheology were comprehensively investigated and correlated using several empirical rheological models.The experimental data indicate that this heavy oil is very sensitive to temperature as result of microstructure change caused by hydrogen bonding.The rheological behavior of the heavy oil is also significantly impacted by the imposed pressure,i.e.,the viscosity flow activation energy (Eμ) gently increases with the increasing pressure.The viscosity-shear rate data are well fitted to the power law model at low temperature.However,due to the transition of fluid feature at high temperature (Newtonian fluid),the measured viscosity was found to slightly deviate from the fitting data.Combining the evaluated correlations,the viscosity profile of the heavy crude oil in these two deep artesian wells as a function of well depth was predicted using the oilfield producing data.     

充油SEBS改性PP性能研究

用DSC与TG研究了不同的充油比及不同苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯(SEBS)摩尔质量时充油SEBS/聚丙烯(PP)共混体系的结晶性能与热稳定性;同时考察共混体系的力学性能和流变性能。结果表明:随着充油比(即油弹比,m油/mSEBS)的增大,熔体质量流动速率(MFR)显著增加,拉伸屈服强度、熔点、结晶度和硬度显著下降。SEBS的摩尔质量影响其对油的吸附能力,摩尔质量越大,吸油能力越好。随着SEBS摩尔质量的增大,材料的熔点、结晶度、拉伸屈服强度增大,硬度变化不明显。     

锡14块特超稠油流变性实验研究

稠油流变性特征对稠油开采、数值模拟、集输工艺等均是有重要的参考作用,用旋转粘度法研究了中原油田锡14块原油的粘-温特性和流变特性。结果表明：温度越低,该区块稠油粘度对温度变化越敏感,原油的粘-温拐点为70℃,油藏温度下屈服值达到61.3 Pa,原油的牛顿流体转化温度在85～90℃以上;含乳化水30%左右时,在50～90℃温度范围内乳化水对原油粘度有较大影响。