§4.4 含蜡原油的粘弹性
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软物质力学行为在含蜡原油流变研究中的借鉴摘要:1991年,DeGennes等首次提出软物质的概念,用以描述介于理想固体和理想流体两个极端之间模糊地带的物质。
软物质具有不同于固体、液体、气体的流变行为,因此被称为第四态物质。
当加载应力低于某临界值时,软物质表现出弹性固体行为;高于该临界值时,其能够像液体一样流动,此固液行为转变的临界应力为屈服应力。
实验流变学家将具有这种性质的物质称为屈服应力流体,而流体动力学家习惯于称之为黏塑性流体。
这种物质涉及范围很广,包括工业领域(石油、化工)、地质领域(泥浆、沉积物)、生物领域(细胞、组织、血液)以及食品领域(番茄酱、冰淇淋)等。
对于含蜡原油,温度降低后,原油中溶解的蜡由于过饱和而开始结晶析出,并形成蜡晶小颗粒悬浮于液态原油中,当析出蜡的质量达到原油质量的2%~3%时,蜡晶颗粒相互交联形成网状结构,将液态原油包裹其中,此时原油胶凝,表现出软物质特有的复杂力学行为。
关键词:含蜡原油;软物质;屈服;力学特征;黏弹性;振荡剪切引言目前研究蜡沉积的实验装置有冷板法、旋转圆盘法、冷指法等,这些方法都是从静态角度研究石蜡沉积。
而油井结蜡是一个动态过程,在流动条件下,蜡晶析出一部分会在管壁沉积、结蜡,而另一部分会随着油流生产至井口。
所以,研究油井结蜡规律,需要在动态条件下实验,模拟油井生产过程。
虽然环道实验法能够模拟动态条件,但通过不断循环油样来完成,在循环过程中,油的组分因蜡的沉积发生了变化,而且,对于矿化度、含水率等因素,环道实验法难以完成,所以,传统的环道实验法存在一定的局限性。
本文研制了动态实验装置,更好地模拟了井筒及管道结蜡过程,准确地评价出现场油井结蜡影响因素。
1软物质力学特征从自身结构以及受到载荷作用后的力学响应来看,软物质具有以下基本特征:(1)软物质结构柔软且复杂多变,内部微观结构运动规律复杂,其流变规律无法用理想固体的胡克定律或简单流体的牛顿定律进行描述。
中国石油大学(华东)现代远程教育毕业设计(论文)摘要本文主要介绍了几种用于大庆油田降低石油产品粘度化学技术的发展现状,并对大庆原油的流变性开展实验研究;着重研究了大庆油田含蜡原油的乳化降粘技术。
原油流变特性是输送工艺的主要基础,但多年来国内外对原油流变性的研究基本上都采用唯象的方法,即通过实验测定不同条件下的流变性参数,研究其规律,还讨论了各种方法及其优缺点的具体实现机制;在对原油的全分析、流型、触变性、粘温性等实验开展的基础上,对实验结果进行归纳分析,并对产生的实验结果的原因进行了探讨,初步确定了大庆油田原油的组分性质,流变模型、粘温特性及其影响因素等结论。
关键词:流变性;乳化降粘;粘度;乳化剂;大庆油田。
目录第1章前言 (4)第2章大庆原油流变性与蜡晶形态结构及原油组成间关系 (5)2.1大庆含蜡原油中蜡晶形态和结构的量化表征 (5)2.2蜡晶形态、结构及原油组成特征的多因素聚类分析 (6)2.3原油的粘度与蜡晶形态及结构特征以及原油组成间的关系 (6)2.4含蜡原油的粘弹性参数与蜡晶形态及结构特征以及原油组成间的关系 (8)2.5含蜡原油的屈服应力与蜡晶形态及结构特征以及原油组成间的关系 (9)2.6含蜡原油的凝点/倾点与蜡晶形态及结构特征以及原油组成间的关系 (9)第3章含蜡原油降凝剂与石蜡作用机理 (10)3.1降凝剂的结构特点与儿种已知降凝机理 (10)3.1.1结构特点 (10)3.1.2几种己知的高蜡原油降凝机理 (11)3.2 降凝剂与石蜡作用机理的研究进展 (12)3.3降凝剂分子结构的影响 (13)3.3.1烷基链长度 (13)3.3.2极性基团含量 (13)3.3.3平均分子量及分子量分布 (13)3.3.4石蜡组成的影响 (14)3.4降凝剂与石蜡分子作用机理的探讨 (14)3.5小结 (15)第4章化学降粘方法研究进展 (16)4.1乳化降粘技术 (16)4.1.1 研究与应用 (16)4.1.2发展趋势 (16)4.2油溶性降粘剂降粘技术 (16)4.2.1作用机理 (16)4.2.2存在的问题及研究进展 (17)第5章原油乳状液的流变性 (18)5.1原油乳状液的流型及转相 (18)5.2影响乳状液流变性的因素 (18)5.2.1内相浓度 (18)5.2.2连续相粘度 (18)5.2.3分散相颗粒大小及分布 (19)5.2.4温度 (19)5.2.5电粘效应 (19)5.2.6老化 (19)第6章大庆原油流变性的研究 (20)6.1大庆原油流变性的研究 (20)6.2流体模型划分实验开展及对原油流变性的认识 (20)6.3原油粘温曲线的测量 (21)6.4流变性影响因素及影响机理的探讨 (22)6.5外在条件变化的影响 (23)第7章结论 (25)参考文献 (26)致谢 (27)附录 (1)第1章前言目前,世界各国特别是大国那些富含含蜡稠油,正在作出巨大努力,研发的长距离管道运输在室温下的过程。
含蜡原油特征温度及其应用研究的开题报告
【题目】
含蜡原油特征温度及其应用研究
【研究背景】
随着全球经济的发展和人民生活水平的提高,原油需求不断增加。
但在油田开发过程中,含蜡原油的产生给石油加工和运输带来了巨大困难,因为含蜡原油容易在低温下结晶、堵塞油井和管道,并增加流体的黏度,导致油田开采难度和成本大幅增加。
因此,对含蜡原油特征温度的研究具有重大的理论和实际意义。
【研究目的】
本研究旨在探究含蜡原油的特征温度,并在此基础上开展相关应用研究,为含蜡原油的加工、运输和储存提供技术支持。
【研究内容】
(1)含蜡原油的结晶特性及影响因素研究;
(2)含蜡原油的热物性和粘度特性研究;
(3)含蜡原油的特征温度和结晶动力学特性研究;
(4)含蜡原油在管道输送中结晶风险评估研究。
【研究方法】
通过实验室制备含蜡原油样品,采用DSC、TGA、DMA等热物性测试技术,结合粘度测试和理论计算,确定含蜡原油的特征温度,并分析其结晶动力学特性。
利用温度场模拟模型对含蜡原油管道输送中的结晶风险进行研究。
【预期成果】
(1)对含蜡原油的特征温度有更深入的认识;
(2)揭示含蜡原油的结晶动力学特性;
(3)建立含蜡原油管道输送的结晶风险评估模型;
(4)提出含蜡原油的加工、运输和储存的建议和技术支持。
【研究意义】
本研究对提高含蜡原油的加工效率、降低管道输送风险、节省生产成本、保障能源供应具有重大的现实意义。
同时,研究结果也可以为新能源领域中的低温材料研究提供参考。
基于粘弹性分析的含蜡原油触变性研究
侯磊;张劲军
【期刊名称】《中国石油大学学报(自然科学版)》
【年(卷),期】2005(029)004
【摘要】触变性是含蜡原油的一个重要流变性质,输油管道运行的安全性分析需要对触变行为做出准确的定量描述.从粘弹性力学角度出发,在弹性应力和粘性应力两方面分析含蜡原油在触变过程中的力学响应,做出若干合理的假设,推出新的触变性计算模型.该模型物理意义明确,可用于求取停输管道的再启动压力.对大庆原油和中原加剂原油进行了触变实验,用该模型对实验数据进行了非线性最小二乘法回归,结果表明,该模型能够较准确地预测触变行为.与其他触变模型相比,该模型具有参数较少和精度较高等特点.
【总页数】4页(P84-86,94)
【作者】侯磊;张劲军
【作者单位】中国石油大学油气储运工程系,北京,102249;中国石油大学油气储运工程系,北京,102249
【正文语种】中文
【中图分类】TE832.3
【相关文献】
1.含蜡原油粘弹性与微观结构间关系的研究现状与分析 [J], 高鹏;张劲军;侯磊
2.含蜡原油低温粘弹性研究的现状与分析 [J], 侯磊;张劲军
3.基于波传播分析的水下粘弹性复合圆柱壳振动功率流研究 [J], 严谨;李天匀;刘敬喜;朱翔
4.基于匀变速剪切对含蜡原油触变性的研究 [J], 韩洪升;李勇生;管庆安;陈欣
5.基于灰色关联理论的改性沥青老化前、后粘弹性分析研究 [J], 林高原
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含蜡原油非牛顿流变特性含蜡原油是一种多相态的烃类混合物,原油在不同温度下所含的蜡处于不同的形态,使原油呈现出不同的流变特性。
当原油中有蜡晶结构存在时,其将表现出触变性、粘弹性、屈服特性等。
对输油管道停输后再启动过程的水力特性及管道运行安全具有重要影响。
总结了含蜡原油的非牛顿流变特性。
标签:黏弹性;触变性;屈服特性0 引言在倾点温度以下,因蜡晶的析出并形成三维网络结构,含蜡原油表现出黏弹性和触变性等依时流变行为。
其中蜡的组成、含量、性质及其在原油中的形态等是导致原油非牛顿流变性复杂化的根本原因。
在不同的温度下,原油中的蜡晶处于不同的形态,使原油呈现出不同的流变特性。
热历史和剪切历史也是通过影响蜡晶的形态和结构来影响含蜡原油的流变性[1,2]。
1 含蜡原油的粘弹性含蜡原油之所以表现出黏弹性,是其中蜡晶的强絮凝属性导致的。
在含蜡原油中析出的部分蜡晶比表面积较大,因此范德华力的存在可以使蜡晶之间形成絮凝体,该絮凝体在受到外加载荷作用时能够承受一定程度的弹性变形,从而在宏观上展现出黏弹性的特征[3,4]。
胶凝含蜡原油黏弹性的研究方法一般有两种:小振幅振荡剪切实验(SAOS)和蠕变实验。
含蜡量越高,原油的低温时的黏度越大,含蜡量越高析蜡点温度越高。
随着温度的降低,原油中的蜡晶颗粒迅速增加,并形成一定的结构,使得原油明显表现出较强的粘弹性,并由高温至低温从表现粘性为主导至表现弹性为主导。
学者们通过SAOS实验发现,胶凝原油的流变响一开始是线性的,其储能模量要远大于损耗模量,表现出较强的固体性质。
当剪切应力超出线性粘弹区间后,胶凝含蜡原油的结构开始发生破坏,表现为储能模量急剧下降,液态油从网络结构中摆脱出来导致原油流动性增强,最终损耗模量超过储能模量[5],逐渐过渡到非线性黏弹性响应。
在转变过程中,胶凝含蜡原油的流变响应应逐渐由弹性特征向黏性特征过渡。
2 含蜡原油的触变性在蜡晶网络结构较为完整时,原油的流变性主要以黏弹性为主。
含蜡原油粘度新关系式
《蜡原油粘度新关系式》是粘度测量技术研究领域一项重要的贡献。
粘度(Viscosity)是测量液体内部阻力的一种参数,在热力学中它被定义为温度和流量影响下液体分子间摩擦力的指标。
蜡原油(lubeoil)粘度是润滑原油性能为基础的拖曳流动性能,它是汽车、船舶及机械设备中润滑性能的基本指标之一。
蜡原油粘度新关系式是一种重要的测量技术,它采用物理量和温度两个参数研究材料的粘度值,并结合实际应用,提出一种综合考虑周边条件的高精度粘度测量公式,以优化其他类型量测手段的测量精度,提高蜡原油的测量效率,保证润滑性能。
据分析,采用新关系式可以有效控制蜡原油粘度的取值范围,从而获得精确、可靠、可控的测量结果。
新关系式能够实现粘度值预测,从而可以有效提高蜡原油的油温精度;另外,它提出的原油质界面残余机理也解释了蜡原油的流动粘度变化模式,能够更好地满足润滑技术的需求。
新关系式极大地改善了行业技术水平,它不仅可满足基础理论研究和技术开发的要求,而且也被植入到实际工程中,是润滑技术测量验证非常重要的一环。
它的应用不仅保证了润滑技术的质量,而且推动了行业技术的进步与发展。
总之,新关系式是目前粘度测量技术研究领域的一大重要贡献,它的发展将更好地满足润滑技术的需求,推动行业技术的发展,为现代制造业的发展带来巨大价值。