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。     

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。     

含蜡原油管道胶凝形成机理研究进展

介绍了国内外献中对含蜡原油胶凝形成机理的研究成果。研究结果表明，在含蜡原油管道中，当油温低于浊点时，易在管壁处形成一层类似固体的凝胶物质。含蜡原油管道胶凝的形成主要受热历史和剪切历史的影响，胶凝湿度随冷却速度的减小而降低，随剪切应力的增大而降低，而浊点与冷却速度和剪切应力无关。在环境湿度高于油温的情况下， 即便油温低于浊点湿度，含蜡原油也不会形成胶凝。由于胶凝具有类似固体的机械特性，因此冷却速率越快，石蜡晶体越小，越多，屈服应力也越大，胶凝屈服应力取决于蜡晶的大小和数目。     

胶凝原油屈服值与结构特性参数之间的关系

含蜡原油在低温静态条件下会形成蜡晶的空间网络结构,因而处于一种胶凝状态。胶凝原油屈服值是胶凝原油结构的函数,而胶凝原油的小振幅振荡剪切粘弹性参数,如绝对复数模量│G^*│,可反映其结构强度,所以屈服值必须与│G^*│等有一定的关系。实验研究表明,在一定测量条件下,胶凝原油屈服值τy与其绝对复数模量的关系为τy＝β│F^*│^m 。     

胶凝原油粘弹性的试验研究

用控制应力流变仪RS75对新疆、胜利、长庆等胶凝原油进行了粘弹性试验，结果表明，胶凝原油具有典型的粘弹性固体特征，如具有蠕变／恢复特性，以及复数模量│G^*│大，损耗角δ小的特性等。小振幅剪切振荡粘弹性参数，可反映不同状态下原油的流变结构特点。     

胶凝原油管道再启动研究进展

介绍了国内外学者对胶凝原油管道再启动问题的认识,指出了现有启动模型的不足,认为通过试验的方式研究胶凝原油停输再启动的问题,可以为输油管道设计过程中管材的选择、管道允许停输时间的确定和最小启动压力的预测提供科学依据.     

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.     

胶凝原油启动屈服值正交试验

管流试验装置的试验研究表明,原油启动屈服值不仅与温度密切相关,还与预剪切流量、静态温降幅度、启动流量等存在一定的关系.利用正交试验统计方法分析了各个因素对胶凝原油启动屈服值的影响.分析结果表明,影响启动屈服值的各个因素重要性的排序为,启动时的试验温度、静态降温幅度、启动流量和预剪切流量.     

胶凝原油管道再启动相关问题研究现状

胶凝原油的粘弹塑性、压缩性及其管内压力传播过程是影响管道再启动过程的重要因素.分类总结了管输胶凝原油结构破坏过程中的粘弹触变模型,对胶凝原油管道启动过程中影响压力传播的因素进行了分析,介绍了胶凝原油管道启动过程中的数学模型,重点阐述了近年发展的新模型,包括CNR与DNCR启动模型及Vinay G、Negr (a) o等人的启动模型,指出了现有模型的不足,认为准确确定胶凝原油的压缩性大小和再启动过程中启动波的传播特性是解决管道再启动问题的关键,为进一步研究胶凝原油管道的再启动问题指明了方向.     

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.     

基于管道再启动数值特征评价原油触变模型

以管道再启动数值模型为计算分析工具,评价Houska模型、赵晓东模型和国丽萍触变关系式对管道再启动计算的适应性。基于实验数据,使用回归程序对模型的触变参数进行回归,结果表明:3种模型(关系式)对高温原油的拟合效果均好于低温原油;油温越高,3种模型(关系式)的回归曲线和实验曲线吻合越好;油温相对较低时,赵晓东模型和国丽萍关系式的拟合效果优于Houska模型。基于再启动计算的数值特征对3种模型(关系式)的评价结果表明:Houska模型对再启动数值计算的适应性高于赵晓东模型和国丽萍关系式。     

FPSO原油外输计量的影响因素

海上原油贸易交接中,贸易交接数据的准确度关系着买卖双方的切身利益。当船舶计量与FPSO流量计计量数据对比短少率超过3‰时,收货人就可能提出索赔或拒收,产生争议。为此,分析研究了渤海海域近5年FPSO原油外输中的异常情况,并结合相关标准和工作经验,提出影响FPSO原油外输计量准确性的5个因素:人员因素、设备因素、油种因素、方法因素、环境因素。通过对5个因素的系统分析,便于查找影响外输计量的关键控制点,得出减少或消除这些异常情况的方法。研究结果表明:完善相关操作标准和规程,使各项计量操作更加规范合理,可以有效减小计量中产生的误差。     

中洛管道混合原油凝点和粘度的测量与计算

针对由于原油流向调整,中原油田-洛阳炼油厂输油管道(中洛管道)输送混合原油安全经济运行的需要,测试了进口原油与中原原油按不同比例混合后的流变参数,表明即使将混合比例调至4:1,混合原油的凝点仍高达14℃,不能实现全年常温输送。基于不同比例混合原油的物性,优选了混合原油凝点和粘度计算模型,与线性模型和刘天佑模型I、II相比,李闯文混合原油凝点预测模型的计算误差最小,其最大预测偏差仅1.5℃;在14种混合原油粘度预测模型中,Bingham修正模型Ⅱ的计算误差最小,其绝对平均预测偏差为6.6%,最大绝对预测偏差为22.1%。     

原油凝点波动大时管道流动保障分析方法

根据原油凝点与油温或地温的关系分析管道的流动保障安全性是常用方法,然而,在实际管道输送中,原油凝点会有一定波动,但现行SY／T5536-2004《原油管道运行规程》没有明确凝点的取值方法,故当凝点波动幅度较大时,难以直接采用该技术规范。为此,提出基于凝点的均值和标准差两个统计特征值,结合现行技术规范,综合分析凝点均值及“均值加1～3倍标准差”与油温或地温的关系,判断管道流动保障安全性的方法。针对管输原油凝点波动很大的某长输管道,分析了其常温输送的可行性,验证了该方法的实用性。（图1,表3,参10）     

原油期货贸易对国际原油市场的影响

原油期货市场是国际原油市场的重要组成部分之一，原油期货贸易的出现对原油市场产生了深远的影响，通过分析这些影响可以对原油期货贸易的作用有一定的了解，并且对于原油期货价格在现货价格形成中的影响有一定的认识．     

原油差温顺序输送停输初始状态及安全性

原油差温顺序输送管道不同停输初始状态对应不同的安全停输时间,停输安全性是该输送工艺的重要技术问题。为了获得停输初始状态对停输安全性的影响规律,定性分析了一个输送周期内不同时段的停输安全性特点,通过引入停输时机的概念和定义无量纲排空时间定量分析了不同停输初始状态的相对停输安全性。结果表明：高凝油油头到达进站口时停输最危险;不同停输时机的无量纲排空时间相差明显,即不同停输时机再启动的难易程度或停输安全性相差较大,且差异程度随停输时间延长而增大;对于存在停输危险的停输时机,无量纲排空时间总会在某一停输时间下趋于无穷大,表明该停输时间下,再启动不会成功。研究结果可为原油差温顺序输送管道合理安排停输检修计划或定性判断停输安全时间提供技术支持。（图4,表4,参13）     

含蜡原油触变性测试方法

现有触变性测试方法(加载方式)包括恒剪切率、剪切率阶跃、控制剪切率滞回环、剪应力阶跃以及控制剪应力滞回环等。利用这些方法对同一条件下含蜡原油的触变性进行测试,并利用Houska触变模型和双结构参数触变模型进行拟合。利用一种方法测试数据拟合出的触变参数对其他测试方法加载条件下的应力进行预测,依据预测结果与实测值的吻合程度,对测试方法进行评价。结果表明:无论采用何种测试方法,利用剪切率高的加载条件得到的实验数据拟合的触变参数,均可成功地对较低剪切率加载条件下的应力进行预测,反之则会出现结构参数为负值进而导致预测失败的情况;利用同一测试方法的多组实验数据共同拟合触变参数,可以提高对其他加载方式下应力的预测值与实测值的吻合程度。     

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)     

原油管道冷热交替输送的安全性计算

应用理论计算模型,基于某原油管道的基础参数、管材特性、土壤类型和冷热交替输送的运行参数,对典型管段进行管道温度、压力载荷作用下的结构分析、静态强度校核、稳定性分析及疲劳寿命计算,结果表明:管道的径向稳定性、轴向稳定性、直管强度、弯头强度均满足运行要求;管道含平面缺陷和深埋缺陷的疲劳寿命均随管径的增大而缩短,随压力波动幅度的增大而缩短,随缺陷深度的增大而缩短.研究成果可为冷热交替输送的原油管道前期设计提供借鉴,对其运行安全性提供校核.     

石油胶体性质的研究进展

针对石油工业发展进程中原油品质变差、沥青质易于絮凝析出,进而影响原油开采、储运和加工等生产过程的问题,从石油胶体模型、胶体稳定性和胶粒尺寸等方面概述了国内外有关石油胶体性质的研究成果。自石油胶体学说诞生以来,不但得到了小角X射线散射和小角中子散射等实验结果的验证,而且相继建立了不同分散相和分散介质的胶体模型;胶体稳定性的表征方法主要有滴扩散法、光学仪器法、声共振法、粘度法、电导率法;影响石油中沥青质稳定存在的主要因素包括:胶质的含量、形状和尺寸,沥青质的数量和化学结构,添加剂的化学结构;测定沥青质胶粒尺寸的方法主要有3类:散射法、流体力学参数法、光电显微分析法。添加适宜的化学剂能够缓解沥青质的絮凝沉积,提高石油资源的利用率。