W/O型含蜡原油乳状液触变特性

海上油田多产高含蜡原油,W/O型含蜡原油乳状液是油水混输管道输送介质的一种常见存在状态,其触变性是管道停输再启动计算和可泵性评价的重要基础资料。滞回环是物料触变特性表征方法之一,通过应力线性增加又线性减小形成滞回环的加载模式研究了W/O型含蜡原油乳状液凝点温度附近胶凝状态的触变特性。结果表明:W/O型含蜡原油乳状液胶凝体系触变性的强弱不依赖于加载条件,随着含水率的增加,滞回环面积减小,原油乳状液触变特性减弱,表征结构恢复的滞回环面积比减小,胶凝体系结构恢复程度变小,这是由于分散相液滴的存在,阻碍了蜡晶空间网状结构的恢复。     

胶凝含蜡原油的黏弹-触变特性

早期含蜡原油的触变性模型均为黏塑性模型,未考虑黏弹性的贡献,管道停输再启动的数值模拟也未考虑黏弹性的影响。为此,利用机械比拟原理,依据含蜡原油的"黏弹-屈服-触变"特点,建立了包含9个未知参数的黏弹-触变模型。利用两种物性不同的含蜡原油在凝点附近的剪切速率阶跃、剪切速率滞回环、恒剪切速率3种典型加载模式下的实验数据对模型进行验证。结果表明:3种测试的模型拟合值与实测值的平均相对偏差分别为4.6%、6.6%、4.2%,实现了用一个模型完整、准确地描述含蜡原油加载全过程的流变响应,为输油管道停输再启动过程的水力特性及管道安全运行提供了重要的基础资料。(图4,表2,参16)     

含蜡原油触变性与温度关系的研究

对加剂改性中原原油在其凝点附近不同温度处的触变特性进行了试验研究。利用Houska模型描述含蜡原油的触变性，计算结果与试验数据吻合良好。研究表明，Houska触变模型中的剩余屈服应力、触变屈服应力、稠度系数、稠度可触变部分系数、流变特性指数与温度成指数函数关系，而结构建立常数和结构裂降常数与温度无关。Houska触变模型中的参数与温度的关系可以为实际热油管道停输后再启动过程的水力分析提供依据。     

含蜡原油乳状液凝胶结构裂降行为模型北大核心

在常温或深海低温条件下,含蜡原油与水形成的W/O型乳状液易发生胶凝,容易对管道再启动安全性造成威胁。基于含蜡原油乳状液凝胶复杂的流变行为,分别探讨黏塑性和黏弹性两类含蜡原油触变模型对其乳状液凝胶的适用性。通过对比目前常用于含蜡原油的4种黏塑性触变模型,以及近期发展的黏弹性触变模型,筛选出能够准确描述乳状液凝胶加载后整个流变响应过程的模型。通过实验数据拟合发现,滕厚兴提出的黏弹性触变模型对包括屈服前蠕变和屈服后裂降的整个过程的描述最准确;在黏塑性触变模型中,滕厚兴提出的黏塑性模型对屈服点后裂降过程的描述结果偏差最小,而传统的Houska黏塑性模型对乳状液凝胶裂降过程的描述效果不佳,主要是由于该模型的速率方程与实际裂降过程不符。由于黏塑性触变模型无法描述屈服点之前的黏弹性响应,因此推荐采用滕厚兴的黏弹性触变模型进行管道再启动计算。     

含蜡原油乳状液凝胶结构裂降行为模型北大核心

在常温或深海低温条件下,含蜡原油与水形成的W/O型乳状液易发生胶凝,容易对管道再启动安全性造成威胁。基于含蜡原油乳状液凝胶复杂的流变行为,分别探讨黏塑性和黏弹性两类含蜡原油触变模型对其乳状液凝胶的适用性。通过对比目前常用于含蜡原油的4种黏塑性触变模型,以及近期发展的黏弹性触变模型,筛选出能够准确描述乳状液凝胶加载后整个流变响应过程的模型。通过实验数据拟合发现,滕厚兴提出的黏弹性触变模型对包括屈服前蠕变和屈服后裂降的整个过程的描述最准确;在黏塑性触变模型中,滕厚兴提出的黏塑性模型对屈服点后裂降过程的描述结果偏差最小,而传统的Houska黏塑性模型对乳状液凝胶裂降过程的描述效果不佳,主要是由于该模型的速率方程与实际裂降过程不符。由于黏塑性触变模型无法描述屈服点之前的黏弹性响应,因此推荐采用滕厚兴的黏弹性触变模型进行管道再启动计算。     

含蜡原油乳状液凝胶结构裂降行为模型

在常温或深海低温条件下,含蜡原油与水形成的W/O型乳状液易发生胶凝,容易对管道再启动安全性造成威胁。基于含蜡原油乳状液凝胶复杂的流变行为,分别探讨黏塑性和黏弹性两类含蜡原油触变模型对其乳状液凝胶的适用性。通过对比目前常用于含蜡原油的4种黏塑性触变模型,以及近期发展的黏弹性触变模型,筛选出能够准确描述乳状液凝胶加载后整个流变响应过程的模型。通过实验数据拟合发现,滕厚兴提出的黏弹性触变模型对包括屈服前蠕变和屈服后裂降的整个过程的描述最准确;在黏塑性触变模型中,滕厚兴提出的黏塑性模型对屈服点后裂降过程的描述结果偏差最小,而传统的Houska黏塑性模型对乳状液凝胶裂降过程的描述效果不佳,主要是由于该模型的速率方程与实际裂降过程不符。由于黏塑性触变模型无法描述屈服点之前的黏弹性响应,因此推荐采用滕厚兴的黏弹性触变模型进行管道再启动计算。     

控应变流变仪测试含蜡原油的胶凝过程

含蜡原油的粘弹性参数储能模量G′和耗能模量G″可用来表征原油内部结构特征,它们在凝点和倾点附近随温度变化特性能够描述含蜡原油的胶凝特性和流动特性。采用ARES-G2控应变流变仪对大庆原油和马岭原油进行不同温度的应变测试,结果表明:随着应变增大,原油从线性粘弹区过渡到非线性粘弹区,并且线性粘弹区范围随着温度的升高而增大。在线性粘弹区范围内对经50℃恒温热处理的大庆原油和经33℃恒温热处理的马岭原油进行振荡剪切温度扫描,降温速率分别为1℃/min和0.8℃/min,应变为0.5%,频率为1Hz。结果表明:储能模量曲线和耗能模量曲线的两个交点温度可分别用以表征原油的凝点和倾点,且凝点和倾点之间符合线性经验关系。     

小振幅温降扫描法确定含蜡原油的胶凝温度

在不破坏原油结构的前提下,采用RS 150流变仪小振幅振荡剪切温度扫描法,对降温过程中含蜡原油粘弹性参数随温度的变化规律进行了研究.试验结果表明,当小振幅温度扫描试验的降温速率控制在0.5～1℃/min,储能模量(G′)和耗能模量(G")相等时的胶凝温度与按SY/T0541-94方法测定凝点基本一致,说明用小振幅振荡剪切温度扫描法来确定含蜡原油的凝点是可行的.     

环道内胶凝原油停输再启动触变模型参数求解

触变性是衡量含蜡原油低温流动性的重要指标,对胶凝原油管道停输再启动过程的水力特性及安全性至关重要。现有触变模型参数求解仅考虑了启动后流量恢复阶段的触变数据,忽略了启动初始时刻管道内胶凝原油已经发生触变的事实。借助管流试验装置,设计控制流量的启动试验,基于启动初始充装阶段环道沿线压力数据,提出了一种获取该阶段触变数据的方法。以环道停输再启动两阶段的触变数据为基础,计算4参数双曲触变模型相关参数,得到描述胶凝触变特性的数学模型。与传统求解环道内胶凝原油触变模型参数的方法相比,考虑启动初始充装阶段求解的触变模型更能反映环道内胶凝原油真实的触变特性。(图6,表1,参23)     

含蜡原油胶凝特性的研究

按照含蜡原油形成胶凝结构的原因,将含蜡原油的胶凝分为两类,即冷却胶凝和等温触变性胶凝,分别对每种胶凝过程的机理进行了分析,并对原油胶凝结构的流变学性质,以及凝点、屈服值等流变学指标进行了讨论。