含蜡原油全流变曲线

本文阐述了含蜡原油全流变曲线在原油流变学研究中所占有的重要位置。它能比较完整地描述含蜡原油的流变行为,并反映其触变特性,对指导输油生产有着重要的意义。文中又通过几种原油的具体实验情况,对含蜡原油的流变模式进行了分析研究。作者还建议尽快制定含蜡原油全流变曲线的测定方法和标准。     

关于原油流变学研究的思考

对我国开展原油流变学研究的概况作了全面回顾,指出在当前的流变学研究方面存在着两种错误倾向,即对原油流变学应用基础的研究重视不够,缺乏研究的深度;只重视国外的研究成果而忽视国内研究经验的总结。以大量实例介绍了国内学者在流变学研究方面取得的成果,指出为推动我国原油流变学的研究工作,应在三个方面进行重点研究:泵对原油的剪切影响;原油触变特性变化规律;原油流变特性的物理和化学方法改性机理。     

含蜡原油油水两相的降温胶凝特性

含蜡原油的胶凝特性决定了原油-水两相体系在温降过程中依然存在由溶胶体系向凝胶体系转变的行为过程,且对以集输生产为代表的原油储运工艺有着重要影响。通过描述含蜡原油油水两相降温胶凝特性的方法及原理,对非牛顿含蜡原油油水两相体系的胶凝特征温度及胶凝结构强度进行了流变测量,研究了含蜡原油不同水含量体系在不同温降过程中黏弹性参数的变化规律,实现了对含蜡原油油水两相胶凝特征参数的定量表征,构建了含蜡原油油水两相降温胶凝过程特性的普适性规律,解释了两相体系的降温速率及含水量对其胶凝行为的影响与作用机制,为含蜡原油油水两相节能输送工艺中流动保障技术的应用与优化提供了理论和实验依据。     

胶质沥青质对含蜡原油胶凝特性的影响研究进展

蜡晶析出形成三维网络结构是导致含蜡原油胶凝的直接原因,作为极性组分的胶质沥青质与蜡分子相互作用,会参与蜡结晶过程,改变析蜡特性,使原油胶凝行为研究趋于复杂。胶质沥青质与蜡分子间的微观动力学行为对介观蜡晶形态产生影响,进而在含蜡原油多相体系宏观流变性能上发挥决定性作用。在此从宏观层面基于流变实验归纳了胶质沥青质对含蜡原油流变性的影响及表征方法;从介观层面借助显微实验和分子模拟分析了胶质沥青质对蜡晶形态和粒度大小的影响,以及胶质沥青质与蜡晶间的协同作用机理;从微观层面通过分子动力学模拟介绍了分子聚并及相间作用,论述了胶质沥青质分子对含蜡原油胶凝特性的影响。最后提出分子动力学模拟含蜡原油胶凝领域的应用前景,以期为含蜡原油管道输送技术的发展奠定理论基础,对降凝剂的研发与应用提供参考。（图7,表1,参64）     

含蜡原油处理后流变参数的变化

在含蜡原油的管道输送中,需要对原油进行处理,以改善它的流动特性。通过对含蜡原油进行强磁场、加热处理后流变参数变化的研究,分析了含蜡原油处理后粘度变化的因素,并且对影响粘度变化的机理进行了讨论。指出磁场的作用可降低含蜡原油的粘度值,加热处理也可降低其粘度值。     

流变仪响应特性对含蜡原油屈服应力测试结果的影响

含蜡原油的屈服特性对管道停输再启动起主导性作用。目前,含蜡原油屈服应力大多利用实测的流变曲线,依据某判定条件确定。利用2台同为控制应力型但不同型号的流变仪开展实验,发现在测试的初始阶段,相同剪切加载条件下不同流变仪的实际响应特性(剪切率)不同,流变曲线差别较大;分析含蜡原油在2台流变仪下的屈服响应特性,发现其屈服应力、屈服应变差别较大,即含蜡原油屈服特性与流变仪加载后的实际响应特性密切相关。因此,含蜡原油屈服应力的确定需要考虑流变仪在测试过程中的实际加载条件。基于固体力学中材料强度极限的概念,将含蜡原油黏弹-触变模型中弹性应力的最大值定义为屈服应力。新提出的确定屈服应力的方法能够考虑流变仪在测试过程中的实际加载过程,物理意义也更加明确。     

含蜡原油流变参数粘度和析蜡点的测量

我国原油多属“三高”原油,因此,掌握含蜡原油的流变特性是提高原油输量,避免“凝管”现象发生的关键。而含蜡原油的粘度和析蜡点是流变参数中的主要物理量。也是输油工艺设计和管道运行中不可缺少的基本参数,所以,准确测定原油的粘度值和析蜡点对输油管道的运行与管理至关重要。     

胶凝原油流变学特征

本文基于Noll流变理论,提出一个新的流变方程;用以描述无弹性触变性含蜡胶凝原油的流变特性。这种液体在剪切过程中,结构变化受两个不相关的过程控制。一方面蜡晶之间弱连结的断裂破坏,这种变化结果使屈服应力值随剪切而衰减,结构状态可用λ_1来表示。另一方面,蜡晶本身在剪切场中的定向作用,这种作用的结果使原油的稠度发生变化,作用程度可用λ_2来表示。通过RV-Ⅱ粘度计实验,得到流变方程中的五个流变参数和四个触变参数。实验证明,用该流变方程描述无弹性含蜡胶凝原油的流变力学特性是令人满意的。     

微观蜡晶特征在流变曲线上的宏观体现

为了研究证明含蜡原油流变曲线和微观蜡晶两者之间存在一定的关联,测试了广范围剪切速率下的含蜡原油流变曲线,确立了微观蜡晶和流变曲线之间的定性关系,并且取得以下认识：广范围剪切速率下的含蜡原油流变曲线能够一定程度地体现微观蜡晶特征,其中低剪切速率下的流变曲线能够体现蜡晶形态,高剪切速率下的流变曲线能够体现蜡晶结构;并非温度越低,剪切速率对粘度的影响程度越大,在高剪切速率下,有可能存在相反的情况;在低温条件下,剪切速率存在一个临界值,只有当剪切速率大于该值时,粘度才会出现较为明显的下降;温度越低,形成的蜡晶网格结构越稳定,需要较大的剪切应力,蜡晶网格结构才能破坏。该研究成果深化了对含蜡原油流变性的认识,具有一定的理论意义。（图6,表1,参15）     

减四线含蜡油流动特性的研究

对中石化抚顺石油一厂减四线含蜡油的流变特性和粘温特性进行了分析测试，采用RV2旋转粘度计了在61－70℃范围含蜡原油的流动特性参数，当油温在70℃以上时，原油为牛顿流体，低于70℃时，为非牛顿流体，而且油温越低其非牛顿特性超强。减四线含蜡油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。     

含蜡原油的动屈服应力

在温度低到一定程度时,含蜡原油存在着屈服应力。介绍了动屈服应力物理意义及概念的引伸,指出动屈服应力是维持物料继续流动所需要的最小剪切应力,由平衡流变曲线外延确定,反映了含蜡原油经过破坏后不能完全恢复的残余结构的强度,不是唯一值。对含蜡原油动屈服应力的测量,通常采用的方法有直接法和间接法,间接法中的应力松弛法被认为是一种较好的测量方法。胜利油田原油动、静屈服应力的测量值与预剪切过程中选用的剪切率有关,由平衡流变曲线外延得到的动、静屈服应力之间存在着很大差别。介绍了动屈服应力在含蜡原油低温输送和含蜡原油停输后再启动过程中的应用。     

新的含蜡原油粘度关系式

对加拿大、利比亚、尼日利亚、印度、扎伊尔和委内瑞拉等国家不同种类的原油流变性进行了研究。发现含蜡原油中的蜡含量对流变性影响较大。因此，在新扔计算模型中引入了蜡含量一项。该模型所研究的剪切率及温度范围，其相关系数高达９５．７１％，可以认为该模型能很好地描述含蜡原油的稳态行为。采用旋转粘度计在不同温度和不同含蜡浓度下，测试含蜡原油的流变特性。其结果是随着温度的下降，剪切率上升；在低温、低剪切率下，随着     

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。     

含蜡原油屈服应力的研究进展及分析

屈服应力是含蜡原油的一个重要流变性质,它能够表征含蜡原油的胶凝强度和含蜡原油管道停输再启动的难易程度.回顾了屈服应力的研究进展情况,分析了含蜡原油屈服应力的各个影响因素,包括原油经历的热历史、剪切历史、原油组成以及静置时间等.总结和分析了屈服应力测量的主要方法.测量系统的几何尺寸、壁面性质以及时间等因素均会对屈服应力测量值产生影响.就屈服应力认识和研究中存在的问题提出了若干建议.     

含蜡原油管道最低允许进站温度的确定

对两条含蜡原油管道发生初凝的现象进行了分析，认为无论连续运行或间歇运行，都应在地温较低的月份将下游的进站温度控制在高于输送介质凝点＋3℃以上，并以此确定含蜡原油输送管道的最低允许进站温度。综合分析结果表明，含蜡原油管道最低允许进站温度，应该根据允许停输时间、原油流变和屈服特性、温度条件、启动压力和排量等条件定量计算，并与现场试验相结合来确定。     

《管道科学技术论文选集》文摘（三十一） 含蜡原油管道最低允许进站温度的确定

本文对两条含蜡原油管道发生初凝的现象进行了分析，认为无论连续运行或间歇运行，都应在地温较低的月份将下游的进站温度控制在高于输送介质凝点＋3℃以上，并以此确定含蜡原油输送管道的最低允许进站温度。综合分析结果表明，含蜡原油管道最低允许进站温度，应该根据允许停输时间、原油流变和屈服特性、温度条件、启动压力和排量等条件定量计算，并与现场试验相结合来确定。     

管道科学研究院输油工艺研究成果综述

管道科学研究院针对我国原油特点,为解决管道输油工艺问题开展了系统的试验研究工作,取得了可喜的成果。含蜡原油流变学的研究和实验测量技术是管输工艺研究和应用的基础,概述了在这方面取得的成果,介绍了含蜡原油热处理输送工艺、降凝剂研制与应用、输油新工艺的研究成果。成功地研制了GY系列降凝剂,可替代进口同类产品,在输油管道上得到广泛应用。原油加剂综合处理技术成功地应用于东部和西部管道,取得了巨大的经济和社会效益。     

含蜡原油凝点附近的胶凝特性

含蜡原油的储能模量G′、耗能模量G″和损耗角δ等粘弹性参数可以表征原油内部结构特征,其在凝点附近随温度变化的特性可描述含蜡原油的胶凝特性.在粘弹性实验基础上采用相对温度对比研究了大庆、中原、胜利加剂和不加剂原油在凝点附近的粘弹特性,旨在探讨不同含蜡原油在凝点附近的胶凝特性及其在热油管道输送安全性评价中的作用,以全面评价含蜡原油的低温流变性与可泵送性.     

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)     

含蜡原油触变模型研究现状

黏弹-触变特性是含蜡原油重要的流变特性,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.介绍了含蜡原油黏弹-触变特性的成因、机理和特点,总结了常用触变性测试方法及优缺点.评述了现有触变模型的研究现状,分析了现有黏塑性触变模型和黏弹-触变模型的特点与缺陷.对于目前最常用的结构动力学类触变模型,阐述了采用单一结构参数存在的问题,详尽分析了现有速率方程的一些数学特性及其存在的缺陷,总结了现有的一些改进方法.