原油流变学-第3章 流变性测量基础 §3.1概述 §3.2 细管法测定流变性

原油流变曲线原油流变曲线是石油工程中一个非常重要的参数，它用来描述原油在不同剪切速率下的流变性质。

通过研究原油流变曲线，可以对原油的流变特性进行分析，进而指导石油生产过程的设计与调整。

本文将从原油流变曲线的定义、影响因素以及具体应用等方面进行论述。

一、原油流变曲线的定义原油流变曲线是指将原油剪切应力与剪切速率的关系表示出来的一条曲线。

剪切应力是指在原油中施加剪切力产生的应力，而剪切速率则是原油在受到剪切力作用下的变形速率。

原油流变曲线可以分为剪切应力-剪切速率曲线、粘度-剪切速率曲线以及剪切应力-粘度曲线等不同表示形式。

二、影响原油流变曲线的因素1. 原油成分及含量：原油的成分及含量将直接影响其流变性质。

不同组分的原油在剪切过程中会表现出不同的流变行为，例如某些原油在低剪切速率下呈现剪切稀化，而在高剪切速率下则呈现剪切稠化的特性。

2. 温度：温度对原油的流变性质有显著影响。

一般来说，温度升高会导致原油的粘度降低，使其在剪切过程中流动性增强，流变曲线也会相应发生改变。

3. 懸浮物含量：原油中的悬浮物会对流变特性产生重要影响。

悬浮物在流体中的分布和浓度将影响流体的流动性和黏稠度，进而改变原油的流变曲线。

4. 含水量：原油中的水含量也是影响流变曲线的一个重要因素。

水的存在会降低原油的粘度，使其在剪切过程中呈现更加稀释的特性。

三、原油流变曲线的应用1. 物性评价：通过研究原油的流变曲线，可以评估原油的黏稠度、流动性以及流变特性等物性参数。

这对于在石油生产中进行油井测试及井筒流体分析具有重要意义。

2. 油藏开发：原油流变曲线对于油藏的开发和开采有着重要的指导作用。

通过分析原油的流变特性，可以为油藏的合理开发提供重要依据，例如在注水、注聚等工艺中通过调整剪切速率来优化原油的流动性。

3. 流程设计：原油流变曲线也是流程设计中不可或缺的参考依据。

在炼油过程中，不同原油的流动性差异会影响到管道输送、减压装置以及储存等环节的设计。

第一章1粘性;当相邻流层存在着速度差时，快速流层力图加快慢速流层，慢速流层力图减慢快速流层，这种相互作用随着速度差的增加而加剧，流体所具有的这种性质就是粘性2动力粘度：流体对变形的抵抗随形变速率的增加而增加的性质3运动粘度：动力粘度与同温度下流体密度的比值4流变学：是一门研究材料或物质在外力作用下变形与流动的科学5流变学研究的是纯粘性固体与牛顿流体状态间的所有物质的变形与流动的问题5物质的流变性：物体在外力的作用下变形与流动的性质6连续介质：就是把物质看做是由一个挨一个的，具有确定质量的，连续的充满空间的众多微小质点所组成的7一般施加到材料上的力有三种或三种的组合：拉力，压缩力，切向力8应变速率又分为拉伸应变速率和剪切应变速率9剪切应变速率描述的是流体的剪切运动，拉伸应变速率描述流体的拉伸运动10剪切速率：单位时间内剪切应变的变化11本构方程（流变状态方程，流变方程）：料宏观性质的数学模型12物质的流变学分类：刚体，线性弹性体，弹粘性体（弹粘性固体，粘弹性流体），非线性粘性流体，牛顿流体，无粘性流体。

13德博拉准则：De很小，呈现粘性，很大，呈现弹性14分散体系：指将物质（固态，液态，气态）分散成或大或小的粒子，并将其分布在某种介质之中所形成的体系15非均匀分散体系具备的2个条件：在体系内个单位空间所含物质的性质不同，存在着分界的物理界面16流体的流变性分类：按照流体是否含牛顿内摩擦定律（牛顿流体，非牛顿流体），按流体是否具有弹性(纯粘性流体，粘弹性流体)，按照流变性是否与时间有关（与时间有关的流体，与时间无关的流体）17与时间无关的流体：牛顿流体，胀流型流体，宾汉姆流体，屈服-假塑性流体，卡森流体18随着剪切速率的增加，表观粘度是减小的，因此假塑性流体具有剪切稀释性19剪切稀释性：对于假塑性流体，随着剪切速率的增加或剪切应力的增加，表观粘度降低，对其他类型的非牛顿流体，也表明这一特点，这一特点在流变学上称为剪切稀释性20具有剪切稀释性的原因：假塑性流体是最常见的非牛顿流体，在乳胶类，悬浮类，分散类物料中广泛遇到。

第三章 原油的流变性第一节 原油的组成一、概述石油是一种多组分的复杂混合物。

组成石油的主要元素有碳、氢、氮、氧、硫及一些微量金属元素。

其中碳、氢的含量高达96%—99%，氮、氧、硫三元素的总量约为1%—4%。

微量元素有铁、镍、铜、钒、砷、磷等。

从油田开采得到而未经炼制加工的天然石油一般称原油。

上述元素都以有机化合物的形式存在于其中。

现已确认，组成原油的有机化合物可划分为由碳、氢构成的烃类化合物和含有硫、氮、氧等元素的非烃化合物两大类。

原油中的烃类化合物主要是烷烃、环烷烃和芳香烃，还有少量烯烃。

烷烃是原油的主要组分，其分子通式为，碳键属直键结构的称正构烷烃，带侧键或支键的称异构烷烃。

烷烃的物性与n 值有关。

在常温常压下，C 22+n n H C 1~C 4(即CH 4~C 4H 10)的烷烃呈气态，C 5~C 16的烷烃呈液态，C 17以上的烷烃呈固态。

n 值增加，熔点、沸点等物性也随之升高。

在常温常压下，烷烃的化学性质不活泼，因而稳定性好，在储存过程中不易氧化变质。

烷烃是非极性化合物，几乎不溶于水，但易溶于有机溶剂。

环烷烃是饱和的环状化合物，即碳原子以单键相互连成环状，其它价键为氢原子所饱和的化合物。

原油中环烷烃的含量仅次于正构烷烃，但比异构烷烃多，分子通式为H n C 2n 最简单的环烷烃是环丙炕烃C 3H 6。

环烷烃的碳原子数愈少愈不稳定。

它的密度、熔点、沸点比相同碳原子的烷烃的高，但密度仍小于1g/cm 3。

在常温常压下，n<5的环烷烃呈气态、(即环戊烷烃C 5H 10等呈气态)，C 6~C 26的环烷烃呈液态，分子量更大的环烷烃呈固态。

芳香烃是苯环结构上带有不同烃基侧键的烃类化合物，在常温常压下，它呈液态或固态，它的密度比相同碳数的其它烃类大。

烯烃是碳原子之间具有双键的不饱和烃。

在常温常压下，碳原子数小于6的(即C 6)烯烃是气体，C 6以上的烯烃是液体，碳原子数更大的是固体。

尤其是在残渣油中原油中除上述烃类化合物外，还含有非烃类化合物。

1含蜡原油的加剂输送原理及其工艺：原理：就是在一定的加热温度等条件下，向含蜡原油中添加微量的高分子降凝剂，这种降凝剂能够在原油降温,蜡晶析出的过程中改善蜡的结晶习性，蜡晶的结构形态以及蜡晶之间的作用性质，从而在宏观上降低原油的凝点，低温下的粘度以及屈服值等，即改善含蜡原油的低温流变性。

工艺:①加剂常温输送工艺:前提是加剂处理后原油的凝点能够降低到输油管道埋深处的低温以下，这样，原油的加剂，加热冷去处理等均在管道首站完成，当原油温度冷却到地温时，直接泵送至管道内，进行常温输送。

②加剂加热输送工艺：由于原油添加降凝剂后，其凝点仍然高于管线周围地温，或低温下原油的粘度可能仍较高，而必须配合一定的加热来进行输送的工艺。

2.热处理输送工艺：可分为两类：1:完备热处理输送工艺：是按照原油的最优热处理温度，最优冷却速度及冷却方式，在首战热处理场对原油进行集中处理，然后使其进入管道，并在低温条件下等温输送。

这样原油的加热，冷却和析蜡结晶过程均在处理厂完成，从而使最佳热处理条件得到人为地控制利用，以求获得最好的热处理效果。

2:简易热处理输送工艺：是指原油在首站加热至原油的最优热处理温度后，经过冷热油换热，使热油降温至一定温度后，直输干线，经受管输条件下的冷却速度和剪切速率的作用。

3.原油流变性测定中预处理的目的及取样时的注意事项：A目的：使油样具有相同的组成和相同的初始状态，保证室内实验数据具有重现性和可比性。

B.注意事项：首先需要在油田或管道，选择合适的取样点，采取正确的方法，取得代表性的油样。

所取油样应密封桶装，然后运到实验室。

从桶内取油样前，必须充分搅拌桶内原油，可先将原油装到一个较大的容器内，在搅拌均匀，然后分装到较小的磨口瓶内密封保存，可作为组成相同的基础油样。

4.稠油乳化降粘输送的原理和工艺：原理：稠油乳化降粘就是在稠油或油水分散体系中加入适当的水及O/W型乳化剂，在适当的温度及机械剪切混合作用下，将原油分散于水中，形成O/W型乳状液，使原油在管道内流动时，由原油与与管壁的摩擦以及原油间的内摩擦转变为水与管壁的摩擦，从而大大降低油水分散体系的流动阻力，大大节约原油输送的动力消耗。