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。     

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。     

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。     

轻组分对原油凝点、粘度的影响

未经过原油稳定处理的乍得原油、苏丹原油含有大量的轻组分，两种原油密封测量的凝点比常规测量的分别低2.5℃，1℃；在密封测量的初始温度以下1℃处，密封测量的粘度比常规测量的大；随着温度的降低，常规测量的粘度比密封测量的大，温度越低两者之间的差值越大。在28℃,51/s的条件下，苏丹原油密封测量与常规测量相比粘度减小47.71﹪；在26℃,51/s的条件下，乍得原油的减小64.93﹪     

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。     

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。     

降凝剂对彩南原油流变性的影响

通过最佳加剂条件的筛选,彩南原油在5512热处理温度下,添加100ppm降凝剂EvA＋AA,不仅降低了彩南原油的凝点和反常点,使原油的牛顿流体温度范围边宽,并使非牛顿流体温度下的粘度减小：当重复加热温度低于55℃时,重复加热会恶化降凝剂的改性效果;在原油反常点以上,高速剪切对降凝剂的改性效果影响不大,在原油的析蜡高峰区内高速剪切会使降凝荆的效果变差;静态稳定性实验表明该降凝剂稳定性较好。     

某区块原油物性实验研究

以大庆油田某区块为对象,开展了原油粘温性及流变性实验研究,测定其在不同温度(20~95℃),不同剪切速率(0~1 000 S-1)条件下原油粘度。结果表明:在相同的温度及剪切速率条件下,各区块原油粘度关系为:μG﹥μQ﹥μL﹥μK;各区块原油的反常点在40~45℃附近;在实际地层温度条件下,剪切速率对粘度的影响可以忽略不计。     

油水两相间界面张力系数对胶凝原油单颗粒运动状态影响的数值模拟研究

利用相场法对胶凝原油单个颗粒的运动状态进行数值模拟,分析了不同油水两相间的界面张力系数对胶凝原油原油颗粒运动的影响。结果表明,油水两相间界面张力影响胶凝原油颗粒在运动中的形变,界面张力越大胶凝原油颗粒变形越不明显。胶凝原油颗粒的形变影响颗粒上各点的速度,形变越剧烈胶凝原油颗粒上点的速度变化幅度越大。模拟结果为进一步开展胶凝原油颗粒流动特性的研究奠定了理论基础。     

浮顶罐内含蜡原油静态储存中的冷却胶凝规律

将失流点以下的含蜡原油看作是多孔介质体系,以附加比热容法描述蜡的结晶潜热,动量源项方法表征蜡晶网络结构对液态原油的流动阻力,基于有限体积法数值模拟含蜡原油的冷却胶凝过程。结果表明：传热机制和边界条件主导了凝油结构的演变进程。在自然对流作用下,凝油最先在罐底和罐壁所包围的区域内产生,且其始终是罐内胶凝最严重区域。罐顶最先形成完整的凝油层,其发展先后经历了慢速增长和快速增长两个阶段,且其凝油层厚度逐渐趋于均匀分布;其次是罐底,其发展过程与罐顶相反;最后是罐壁,其凝油层的演变具有从罐底沿罐壁向罐顶推进的特点。罐内对流越强,罐顶凝油层的增长速率越缓慢,罐底凝油层的增长速率越快。基于温度场及凝油结构的演变规律,可以将含蜡原油的冷却过程分为3个阶段,即自然对流占主导的第1阶段,导热逐步取代自然对流的第2阶段,及以导热为主导机制、边界条件调控下的第3阶段,同时给出了不同阶段原油温度分布和散热损失规律的细节。     

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。     

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。     

Effect of wax inhibitors on pour point and rheological properties of Iranian waxy crude oil

A variety of techniques have been employed in order to reduce problems caused by the crystallization of paraffin during the production and/or transportation of waxy crude oil. Flow improvers are used extensively to increase the mobility of crude oil. In this study, the influence of the ethylene-vinyl acetate copolymer (EVA), as flow improver, with different ranges of molecular weight on the viscosity and pour point of five Iranian waxy crude oils was evaluated. Five types of Iranian waxy crude oil were selected based on their similar wax (> 10%) but different asphaltene contents. Also, the effect of asphaltene content on the performance of this flow improver was studied. The rheological behavior of these crude oils, with middle range API gravity, in the absence/presence of flow improver was studied. The rheological data cover the temperature range of 5 to 40 °C. The results indicated that the performance of flow improver was dependent on the molecular weight and the asphaltene content. For crude oil with low asphaltene, higher molecular weight flow improvers are the best additive and lower molecular weight flow improvers showed good efficiency for crude oil with high asphaltene content. Addition of small quantities of asphaltene solvents such as xylene (1 wt.%), alone or in combination with flow improver, can improve viscosity of crude oil with high asphaltene content.     

Synthesis of comb‐type copolymers with various pendants and their effect on the complex rheological behaviors of waxy oils

To improve the flowability of waxy crude oil containing a high concentration of asphaltenes (AS), novel comb‐type copolymers of poly(maleic acid polyethylene glycol ester‐co‐α‐octadecene) (PMAC) and poly(maleic acid aniline amide‐co‐α‐octadecene) (AMAC) with various grafting ratios (R_g) of PEG/aniline to maleic anhydride are synthesized. Model oils containing wax mixtures and AS are prepared to explore the effect of asphaltene concentration and the copolymers on the yield stress. The influence of the copolymers on the wax appearance temperature (WAT) of Liaohe high waxy oil is examined by rheological and microscopic methods. Experimental flow curves of shear stress as a function of shear rate are fitted following the Casson model to interpret the rheological properties of gelled waxy crude oil in the presence of AMACs, PMACs, and MAC. Compared with MAC, PMACs, and AMACs are more efficient in reducing the yield stress of both model oil and crude oil, which indicates a better flowability. It is found that PMAC1.0 and AMAC1.0 with a medium R_g can balance the interaction of copolymers with waxes and AS and reduce the yield stress much more than others. Between them, AMAC1.0 that possesses aromatic pendants is better than PMAC1.0, which only has polar pendants. © 2014 Wiley Periodicals, Inc. J. Appl. Polym. Sci. 2015 , 132, 41660.     

油水乳化液流变性研究进展

综述了油水乳化液流变性研究进展，介绍了目前国内外乳化液流变性的研究情况、乳化液的流变模式及乳化液流变性的评价方法。乳化液的剪切应力-剪切速率关系明显受油滴尺寸的影响，在含油量一定时，表观黏度随油滴尺寸的减小而增加。绝大多数乳化液在低剪切速度下(低于50s^-1)，呈现剪切变稀行为；在剪切速率超过1000s^-1时呈现牛顿行为。高含水原油的视黏度是温度、含水率以及剪切速率的函数。介绍了乳化液的3种流变模式，并给出了流变性评价方法实例。提出了油水乳化液流变性研究的发展方向。     

聚苯硫醚流变行为研究

采用高压毛细管流变仪研究了进口聚苯硫醚(PPS)树脂的流变性能,分析了剪切速率、温度对PPS树脂流变行为的影响。结果表明,PPS树脂的非牛顿指数均小于1;在低剪切速率下,PPS树脂的表观黏度对温度的依赖程度高于高剪切速率下的依赖程度;PPS树脂的黏流活化能随剪切速率的增加呈减小趋势,其结构黏度指数随温度升高而减小。