58℃石油蜡流动特性的研究

58℃石油蜡是由烃类组成的复杂混合物,它的流动特性不仅是所含组分及其化合物的综合表现,而且还与热历史、剪切历史等密切相关。从储存、管输58℃石油蜡的工艺设计和科学管理需要出发,考虑58℃石油蜡在工程实际中的温度范围内呈现的流动性。用58℃石油蜡的粘温特性、流变特性、凝点、屈服应力、触变性等5项物性指标,评价其基本流动特性。采用RV2旋转粘度计测定了58℃石蜡油在57～95℃范围的流动特性,当油温在70℃以上时,石油蜡为牛顿流体,油温低于70℃时,石蜡油为非牛顿流体,而且油温越低非牛顿特性越强。58℃石油蜡的粘温关系与原油类似,其粘温曲线可分为放射段和直线段,但非牛顿特性强于原油。     

鲁克沁油田原油流变性研究

重质高粘原油一般表现为非线性渗流特点，其流变性物理实验研究对指导油藏的开发具有重要意义。鲁克沁油田重质高粘原油流变性实验研究结果表明，该区脱气原油粘滞性较强，温度由低逐渐升高时，流体性质由塑性体向假塑性体和牛顿流体型过渡，当温度接近油层温度(67℃)以上时，非线性渗流性不显著，基本为牛顿流体；油层温度高于粘温曲线拐点(58℃)，具有一定的流动能力，只要控制合适的注水速度，就可充分的利用地层热能，进行常温注水开发油藏。     

降凝剂对胜利外输原油流变性的影响

研究了降凝剂对高蜡原油流变性的影响，主要探讨降凝剂的筛选、不加剂和加剂高蜡原蜡原油的全粘温曲线的测定，重复加热和高速剪切对降凝剂的改性效果。由实验得到主要结论：降凝剂使原油的凝点和反常点降低，原油的牛顿流体温度范围变宽，并使非牛顿流体温度下的粘度减小，但牛顿流体温度范围内的粘度基本没有变化；在重复加热的温度高于原油的反常点10℃左右时，重复加热对降凝剂的改性效果没有显影响。但重复加热温度低于原油的反常点，重复加热显恶化降凝剂的改性效果；在原油的反常点以上，高速剪切对降凝剂的改性效果无影响。在原油析蜡高峰区高速剪切，将大大恶化降凝剂的改性效果。在低于析蜡高峰区的温度高速剪切，会使降凝剂的改性效果的恶化程度有所减弱。     

稠油粘温特性及流变特性分析

采用RS75 旋转粘度计对稠油的粘温特性及流变特性进行了测量及研究。结果表明, 稠油的粘温特性在测量区间内(80～ 20 ℃)较好地符合Arrhenius 方程;温度越低, 稠油粘度对温度变化越敏感;不同温度区间稠油的活化能不同, 低温区间(36 .5 ～ 20 .3 ℃)内的活化能比高温区间(80 .0 ～ 55.9 ℃)内的活化能增长了45%;反常点温度为35 ℃, 当温度高于35 ℃时, 稠油表现为牛顿流体, 温度低于35 ℃时, 稠油表现为非牛顿流体;在非牛顿流体区, 稠油不具有触变性。     

渤中沙河街原油析蜡及其乳化特性实验研究

针对渤中沙河街原油海底管道输送的潜在安全隐患,采用影像分析仪及配套的程控水浴,观测和分析了沙河街原油从65℃到20℃的析蜡过程,确定了其析蜡点与析蜡高峰温度范围.采用HAAKE RS600流变仪,测定了沙河街原油及其掺高温水的油水乳状液的流变曲线与粘温曲线,评价了沙河街原油的乳化特性.结果表明:沙河街原油的析蜡点与粘温异常点分别为51℃与30℃,析蜡高峰温度为35～20℃;当掺水量低于70%时,80℃的沙河街油水混合液在25℃的室温下自然冷却,同时用700～800 r/min的转速搅拌,在2 h内均可充分乳化,其反相点为70%,这为沙河街原油海底管道掺高温水输送的安全操作提供了依据,并可供其他原油的相关研究参考.     

盘锦线原油粘温特性及流变特性实验研究

为了给辽河油田盘锦输油管线低输量安全经济运行技术研究提供基础数据,对盘锦线原油的粘温特性及流变特性进行了实验研究,回归了盘锦线原油的粘温方程及流变方程,绘制了粘温曲线及各测试温度下的流变曲线。结果表明,当测试温度为50~80℃时,盘锦线原油表现为牛顿流体特性,且所回归的方程与实验所测数据的拟合程度较高。     

柴油稀释对原油流动性及析蜡过程的影响研究

以大庆林源原油和0#柴油稀释剂为研究对象,采用HAAKE RS600流变仪和XP-300C影像分析系统,测试分析大庆林源原油在65℃和/或50℃下添加10%、20%及50%稀释剂前后的流变特性、凝点、静屈服值及析蜡过程,评价它们在降温过程中的15 s-1动态粘温特性及其在终了温度20℃的蜡晶微观形态;采用Ncmivnt图像处理软件,分析蜡晶颗粒数量及其对称性;提出用相同视场下蜡晶颗粒的平均短轴与长轴长度之比来表征其对称性.结果表明:林源原油稀释前后的析蜡点和析蜡高峰温度分别在50～45℃与40～30℃,0#柴油稀释不会改变其析蜡过程与蜡结晶行为;稀释剂加量越大和/或处理温度越高,则蜡晶颗粒的数量越少、对称性越高、分散度越低,原油的低温流动改进效果也就越显著,这为下一步研究降凝剂与稀释剂的协同作用奠定了基础.     

模型环道的蜡沉积实验

利用模型环道进行了一系列蜡沉积测试。实验结果表明,蜡沉积速率随时间逐渐减小;当壁温高于原油的析蜡点或低于凝点时,没有蜡沉积;相同油壁温差下,蜡沉积速率随油温的升高而减小;在相同油温下,蜡沉积速率随油壁温差的增大而增大,当壁面温度较低时随油壁温差的增大而减小;蜡沉积速率不仅与原油的蜡含量有关,还与原油的粘度等物性有关;剪切弥散机理对蜡沉积的作用不大。     

大庆原油加剂前后的蜡晶分形特性研究

针对蜡晶颗粒定性描述存在的不确定性问题,探讨了蜡晶形态的定量表征方法,提出基于蜡晶体积特征的粒度分布分形模型.以大庆南三联原油和林源原油为研究对象,采用流变学测试法与影像分析技术,测试它们加剂前后的析蜡过程及粘温特性;采用NcMiVnt图像分析软件,处理试样析蜡过程中的蜡晶形态图像,确定蜡晶粒度分布分形维数;进而分析温度与流动改进剂对原油蜡晶分形特性的影响.结果表明,基于蜡晶颗粒体积特征的分形模型可定量表征蜡晶形态;两种原油加剂前后的蜡晶分形维数随温度降低而增大,其析蜡量及蜡晶颗粒数量一般随之增加,宏观表现为原油低温流动性变差;两种原油加剂后的蜡晶分形维数明显增大,而蜡晶颗粒数量大幅减少,宏观上呈现出原油低温流动性提高.     

辽河油田含水超稠油流变特性研究

以辽河油田含水超稠油室内试验为依据,讨论了含水原油的转相问题以及含水率、温度和剪切速率对含水原油流变性的影响。影响含水原油相转变机理的因素包括含水率、油的粘度、混合物流速、液滴尺寸及其分布和流态。辽河油田含水超稠油的转相点为18%。在转相点之前,油为连续相,含水原油表观粘度随含水率上升而增加,且受温度影响较大;在转相点,含水原油表观粘度急剧下降。转相点后,水为连续相,含水原油表观粘度缓慢下降,受温度影响小。含水率和温度对流变指数也有较大的影响。含水率越高、温度越低含水原油流变指数越偏离1,非牛顿性越强。含水原油的全粘温曲线分为放射段和直线段。在放射段,原油表观粘度随剪切速率增大而减小;而在直线段,表观粘度与剪切速率无关。     

塔河油田原油降凝降粘工艺技术研究与应用

塔河油田开采过程中，由于原油粘度大、凝固点高、含蜡等特点，影响油井正常生产。化学清防蜡降凝粘是原没开采稳产及远距离输送必须解决的一项重要技术，化学清防蜡降粘剂得到了广泛重视和应用，化学清防蜡降粘剂具有投资少、节省人力、物力等特点，而且施工工艺简单，因此虽一种潜力极大，发展前景广阔的处理原油结蜡降降粘的方法。新研制DC油溶性高分子化学清防蜡降粘剂，能适合塔河油田四、六区的需要，改善原油流动状态，减缓油井结蜡趋势，降低生产成本，提高经济效益。     

长庆联合站间管线添加防蜡剂后的蜡沉积特性

长庆靖四至靖三联合站站间管线是靖安油田重要的外输含蜡原油管道。管线内壁蜡沉积给管道经济、安全、高效的运行带来了严峻的考验。首先制备了一系列的聚丙烯酸酯类防蜡剂,考察了防蜡剂的结构与结晶特性及其对长庆原油的流变性改善效果。结果显示,在添加400 mg/kg WI⁃2防蜡剂后,长庆原油凝点可下降10 ℃,反常点可下降8 ℃,非牛顿流体区黏度大幅降低。基于室内环道蜡沉积实验,研究了添加防蜡剂对长庆原油在不同管输条件下的蜡沉积特性的影响,回归了适用于靖四至靖三联合站站间管线的蜡沉积模型,并对现场的蜡沉积情况进行了预测,发现在不添加防蜡剂的情况下,结蜡模型对不同时间内结蜡层厚度的预测误差不超过5%;添加400 mg/kg WI⁃2防蜡剂的防蜡率可达88%~95%。     

油温回升对含蜡原油添加纳米降凝剂改性影响

研究并分析了高含蜡原油经纳米降凝剂改性后油温回升对低温流变影响,并对改性后原油静态时效稳定性进行了室内实验研究。实验结果表明,高含蜡原油纳米降凝剂具有良好的降凝降粘效果,加剂后经65℃处理后,凝点降至17.5℃;油温回升后原油低温流动改善效果随回升温度的降低则更好,油温回升至35℃后,降温至30℃测试,凝点为24℃,改性后原油重复加热5次后凝点无变化,稳定性良好,为安全经济地管输高含蜡原油提供了技术支持。     

滨南稠油的粘度和流变特性对举升和输送的影响研究

利用旋转法测定滨南稠油油样粘温特性及其流变特性。研究结果认为：滨南采油厂的稠油胶质、沥青质含量高,粘度高,属于非牛顿流体的宾汉姆流型,流变特性遵从宾汉姆方程τ-τy=ηγ;在举升和输送过程中,维持井筒和管线温度50℃左右即可,并且可以忽略流速对其影响。     

含蜡原油结构形成机理研究

基于蜡与沥青的红外光谱、含蜡模拟油微观结构以及结晶学理论，对含蜡原油结构形成机理进行了探讨。研究表明，含蜡原油结构形成的机理就是晶核形成、蜡晶生长和蜡晶颗粒连接的机理，其基本条件包括：高分子蜡或沥青质、胶质等大分子物质形成晶核；蜡晶随蜡分子与晶核间的相互作用增大而不断形成与生长，并形成蜡晶颗粒；蜡晶颗粒相互作用增强，致使颗粒彼此接触、“搭架”形成结构。弄清含蜡原油的结构形成机理，有助于含蜡原油的降凝降粘机理及其低温流动改进技术的研究。     

瞬态层流流动过程中牛顿流体的非牛顿效应

对牛顿流体在瞬态层流流动过程中所表面出来的非牛顿效应进行了详细的理论分析，提出了动量传播速度的概念，对牛顿粘性定律在瞬态层流问题中的应用进行了分析，建立了动量微分方程。并以牛顿流体一维瞬态层流流动问题为例对本文所述问题进行了分析和讨论。     

不同测试条件对含蜡原油流变特性的影响研究

以大庆新庙原油为研究对象,采用流变学测试与分析方法,探讨了降温速率及剪切速率对原油低温静屈服值的影响、测试时间和冷却速率对原油低温流变曲线的影响,以及热处理温度、降温方式及降温速率对原油粘温曲线的影响.结果表明,非牛顿含蜡原油的流变特性强烈地依赖于测试条件.在此基础上,提出了含蜡原油流变特性测试思路,通过模拟计算或合理设计来确定降温速率、剪切速率、测试时间等测试条件,为其它含蜡原油流变特性的测定提供了参考.     

大庆-俄罗斯混合原油流变规律实验研究

采用差示扫描量热和流变测试方法对大庆-俄罗斯混合原油的凝点、黏度、触变性、屈服值和析蜡特性进行测试分析。结果表明:相比于大庆原油,混合原油的流变性有所改善,随掺混俄油比例的增加,混合原油的析蜡点、析蜡峰温和含蜡量均呈下降趋势,导致其凝点、表观黏度、屈服值降低幅度逐渐增大,触变性明显减弱。庆-俄油混合比例为4∶4时,与大庆原油相比,混合原油的析蜡点降低7.9℃,析蜡峰温降低6.1℃,含蜡量降低13.9%。此时,混合原油平均降凝率为50.0%,不同剪切速率下的平均降黏率为96.3%,触变实验中的剪切应力总衰减率为14.0%,屈服值衰减率为97.0%。根据DSC测试结果,掺混俄油后不仅仅降低了原油含蜡量,同时也改变了蜡的结晶特性,这是导致混合原油流变性改善的主要原因。     

含蜡原油结构的存在性研究

所谓含蜡原油结构是指一定条件下原油中蜡晶颗粒相互连接所形成的一种充满整个体系的网络,采用流变学测试及分析技术试验研究含蜡模拟油的特征温度,粘温特征,流变特征,采用偏光显微技术分析含蜡模拟油凝胶状态时的微观结构。试验结果表明：含蜡原油在一定条件下明显存在结构,共形成与原油所含蜡分子的大小与数量,蜡晶颗粒的对称性及大小密切相关,含蜡原油结构的存在是其粘度异常和流动性丧失的主要根源,这为含蜡原油降凝降粘途径的进一步研究奠定了理论基础。     

基于Gross方程的饱和砂土液化后流动特性模型

将液化后的饱和砂土视为一种流体，其流动特性表现出类似剪切稀化非牛顿流体的特性。根据非牛顿流体力学理论分析液化后饱和砂土的流动特性发现，当处于零有效应力状态时，可以用纯粘性流动本构模型较好地描述砂土的剪应变率表观黏度关系。通过拟合动扭剪试验结果的流变曲线，对比分析了几种常用的纯粘性流动本构模型，发现Gross模型可以较好且较简洁地描述液化后砂土零有效应力状态时的流动特性。通过对拟合参数的分析，建立了基于Gross模型的液化后饱和砂土零有效应力状态的流动本构模型，得到时间量纲下的参数K以及零剪切表观黏度η₀和极限剪切表观黏度η_∞的函数关系。考虑相对密实度、固结应力和应力历史对模型参数的影响，阐释了模型参数的函数关系以及物理意义。