热历史和剪切历史对含蜡原油凝点影响的实验研究

实验证明含蜡原油的凝点与多种因素有关,它将直接影响到含蜡原油的低温流动性及含蜡原油的管道输送.本文以长庆原油为研究对象,分别分析了热历史、剪切历史及热处理和剪切处理综合作用对含蜡原油凝点的影响效果,得出热历史对含蜡原油凝点影响效果比较明显.     

热历史对大庆含蜡原油粘弹性的影响

为了研究热历史对大庆含蜡原油粘弹性的影响,结合原油流变学理论,借助小振幅振荡剪切实验对大庆喇嘛甸油田含蜡原油进行粘弹性研究~0。结果表明:热历史是影响喇嘛甸油田原油粘弹性的主要因素。在牛顿回升温度下,实验原油油样的储能模量与耗能模量变化趋势相同,均发生了增大,只是增大的幅度不同,油样的粘弹性增强;在非牛顿回升温度下(高于测量温度),实验原油油样的储能模量与耗能模量变化趋势相同,均发生了减小,只是减小的幅度不同,油样的粘弹性减弱。且非牛顿回升温度越低,储能模量与耗能模量的值减小的幅度越大,粘弹性特征也越弱。     

剪切作用对改性原油流变性影响的研究进展

含蜡原油(特别是经降凝剂改性处理的含蜡原油)的流变性与其所经历的剪切历史有关。本文主要总结了剪切作用对于加剂含蜡原油低温流变性影响研究的研究进展:高速剪切作用可以破坏蜡晶聚集体,进而使得加剂含蜡原油在低温下的流动性恶化,而低速剪切对加剂油的流动性影响如何则存在争议。并且提出了以下研究建议:分别从剪切强度、剪切时间、剪切温度、原油组成等方面单独研究各因素对于加剂含蜡油流变性的影响。     

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。     

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。     

大庆-俄罗斯混合原油触变性规律实验研究

针对不同比例的大庆-俄罗斯混合原油,采用流变测试方法对不同实验条件下混合原油的触变规律进行研究。重点考察降温速率、剪切速率、静置时间等因素对含蜡混合原油触变性的影响规律。结果表明,相比于单一种类原油,混合原油触变性发生很大改变,随掺混俄油比例增加,混合原油动平衡表观粘度下降,从结构破坏达到动平衡的时间和表观粘度衰减量逐渐减小,混合原油流动性具有很大改善。随着降温速率、剪切速率、静置时间的增加,含蜡原油从结构破坏达到动平衡的时间和表观粘度衰减量均逐渐减小,但掺混比例对动平衡表观粘度的影响变化复杂,存在非线性变化特征。     

热历史作用对含蜡原油流变性的影响

管输过程中热处理作用对含蜡原油的流变性具有很大的影响。本文对经历不同热处理作用后的原油进行了对比实验,分析了热历史作用对含蜡原油流变性能影响的作用机理。研究表明,热历史作用能使蜡晶的形状、大小以及结构等发生变化从而影响原油的流变性能,而且热历史作用对含蜡原油流变性能的影响是有规律的。     

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%。     

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。     

不同剪切历史和热历史对原油滞回环的影响

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。通过实验,研究了在不同剪切历史和热历史作用下胶凝原油滞回环的不同变化规律。实验结果表明,对于不同的降温速率,在同一剪切条件下,当降温速率较低时,其原油屈服应力较大,滞回环曲线凸起较高,但随着剪切速率的增加,其应力逐渐接近,滞回环曲线逐渐接近;对于不同的胶凝温度,在同一剪切条件下,胶凝温度越低的,其屈服应力较大,并且随着剪切速率的增加,应力之间的差别虽变小,但胶凝温度低的比胶凝温度高的大,在滞回环曲线上可以看到低温度的曲线比高温度的曲线所对应的应力大;对于不同的剪切速率,剪切速率变化率大的,其屈服应力大,但随着剪切速率的增大,滞回环曲线相接近,即其应力也逐渐相接近。     

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。     

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。     

温度及剪切速率对延长原油粘度的影响规律研究

延长原油为高含蜡原油,原油中石蜡在输送过程中受温度及剪切力的影响较大。因此,采用流变学测试与分析方法对温度及剪切速率对粘度的影响规律进行了研究。研究结果表明：延长原油的凝点为26℃,粘度在温度由28℃降至23℃时由96mPa·s激增至192mPa·s,提高剪切速率可较大幅度的降低原油粘度但增加到100S^-1后对粘度的影响趋于稳定。     

热油管道再启动过程研究

为计算含蜡原油管道再启动过程压力,需要对原油的屈服过程、压力沿管道的传播过程、原油的触变过程和管道的清管过程进行分析。对国内外再启动模型进行总结并分析其与实际运行的差异。为准确计算热油管道再启动压力,还需对各个影响因素的定量表征等进行完善。     

A generalized model for predicting non-Newtonian viscosity of waxy crudes as a function of temperature and precipitated wax

Precipitated wax, shear and thermal history have pronounced effects on viscosity and rheological behavior of waxy crudes. On the basis of mechanism of waxy crude rheology, a shear-rate-dependent viscosity model has been developed by applying theory of suspension rheology. This model is characterized by its capability to predict viscosities of crude oils with various thermal and shear history and beneficiated with pour-point-depressants (PPD). Once viscosities at only two temperatures above the wax appearance temperature and apparent viscosities at one temperature in the non-Newtonian regime are known, viscosities or apparent viscosities at any temperatures above the gel point can be predicted by using the model together with the concentration of precipitated wax at that specified temperature. Verification by using 3458 viscosity data points ranging from 5 to 2900 mPa s from 33 virgin crudes and 14 PPD-beneficiated crudes with various thermal and shear history shows that the model predicts viscosities with an absolute average deviation of 7.43%. Furthermore parameters of rheological models such as the consistency coefficient K and the flow behavior index n of the power law model may be obtained by regressing predicted viscosity data and corresponding shear-rates.     

含蜡原油管道的结蜡规律研究

原油输送中的析蜡问题是影响管道安全运行和管理的重要因素之一。介绍了管壁结蜡影响因素,通过试验,探讨了原油输送温度和管壁温差对管壁蜡沉积速率的影响,得出了输油温度和温差与结蜡层厚度之间的关系,对于预测结蜡规律有一定的参考作用。