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。     

含蜡原油乳状液磁处理降黏实验

油田集输工艺中油水混合物形成的原油乳状液流变特性较为复杂,可能影响管道安全经济运行。为探究磁处理对含蜡原油乳状液的降黏效果,利用自行研制的静态永磁处理装置,调整磁场强度、磁处理温度及磁处理时间,对乳状液的黏度变化进行实验研究。对磁处理前后原油乳状液黏度与油水界面张力进行测量,观察乳状液液滴分布情况,分析乳状液降黏原因。通过磁处理实验发现,当磁处理温度为58℃、磁场强度为200 T、磁处理10 min时,乳状液黏度降低幅度最大,降黏率达到14.5%;通过界面与显微实验发现,乳状液经磁处理后油水界面张力降低,施加不同的磁处理条件后液滴分布不变,磁场作用通过降低油水界面张力与原油黏度进而降低乳状液黏度。研究成果可为含蜡原油乳状液降黏输送技术提供指导,保障原油集输安全。（图10,表4,参26）     

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。     

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.     

含蜡原油及其乳状液蜡沉积研究现状北大核心

蜡沉积是含蜡原油及其乳状液管输过程中的常见问题,深入研究蜡沉积问题对保障管道安全经济运行具有重要意义。基于此,对国内外含蜡原油及其乳状液蜡沉积的相关研究成果进行系统评述,具体包括:蜡沉积机制及影响因素,不同实验研究方法及其装置的优缺点,以及现有动力学模型,进而指出原油蜡沉积模型的构建机理、特点及待完善之处。含蜡原油乳状液蜡沉积模型均以单相原油蜡沉积模型为基础构建,总结了其构建方法,并对现有乳状液模型进行对比分析。通过对目前含蜡原油及其乳状液蜡沉积机理、模型、方法及装置等进行全面总结,为今后深入开展相关研究提供必要的参考。     

描述含蜡原油触变性的新型三参数模型

阐述了含蜡原油的触变性研究对管输含蜡原油的工艺设计和生产管理,尤其对原油管道的停输再启动过程的意义。以华北原油为例,采用τ-.γ-t曲线法测定了触变性原油剪切应力裂降过程,通过对试验数据的拟合和相关文献试验数据的验证,建立了一种能定量描述含蜡原油剪切应力裂降过程的新型三参数触变模式。该模型具有精度高、参数少、试验简便,而且适用性广泛的特点。     

触变性含蜡原油流变曲线的测量方法

原油流变性测量是储存和管输原油工艺设计及经营管理中极为重要的基础工作。在ＳＹ／Ｔ０５２０－３标准的执行过程中，存在仪器人工操作繁琐，测量时间长和测量仪器软件操作无标准的缺点。通过对该标准的理论分析与试验研究，建立了测量无弹性触变性含原油流变曲线的基本方法，探讨了这种方法在流变仪、粘度计的人工操作和软件操作两种方法下使用的可行性。     

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。     

用储能模量表征含蜡原油的屈服值

含蜡原油的屈服性能直接影响其管输安全,当温度降低时,含蜡原油析出的蜡晶与其中的胶质、沥青质相互作用形成具有一定强度的三维空间网络结构,在外剪切力作用下,该结构屈服裂降,存在一个屈服值,即屈服应力。通过应变扫描实验法对长庆、大庆、环江、冀东4种含蜡原油进行流变性测试,结果表明：含蜡原油在线性黏弹区内储能模量基本不变,应力与应变呈线性递增关系,其线性黏弹区随着温度的升高而增大;含蜡原油的储能模量与屈服值在双对数坐标图上呈现线性递增关系,可以用结构屈服系数表示含蜡原油屈服时结构的强弱,该系数等于储能模量和屈服值的对数比值。与其他方法相比,该方法获得的屈服值结果更加稳定,易于形成相关标准。（图2,表2,参9）     

含蜡原油管道蜡沉积放大模型（续完）

三、试验设备和步骤 我们设计了高压紊流试验环道(HPTFL),可以用来研究含蜡原油(包括含气原油)的蜡沉积。HPTFL的详情已在文献[6]中介绍。环道试验温度从32F～240F.试验压力可达1500psi:这个环道可以同时测量含蜡原油流变性(依据参比段压降)和蜡沉积速度(依据考比段与测试段的压降)     

含蜡原油管道蜡沉积放大模型（待续）

用建立的蜡沉积放大模型可以把实验室数据放大应用于含蜡原油管道。可以根据这个模型预测冷管沿线的蜡沉积分布、可能出现的蜡沉积问题和清管周期。由于考虑了紊流的影响，大大提高了预测的准确性。准确预测蜡沉积可以节约含蜡原油生产系统的建设和运行费用。许多蜡沉积模型只考虑了分子扩散而忽略了剪切的影响。但紊流对蜡沉积有很大影响，这在蜡沉积模型中是不能忽略的。提出了将临界蜡强度作为放大参数，对剪切影响的放大方法和蜡     

新型化学降凝剂对含蜡原油的改性机理北大核心

化学降凝剂改性是含蜡原油降凝、降黏的重要手段,一直以来备受国内外学者的关注,近年来新型化学降凝剂的出现使降凝剂的改性研究取得了长足的进步。总结了国内外现有的新型化学降凝剂的种类及制备方法,列举了新型化学降凝剂对含蜡原油改性效果的评价手段,阐述了新型化学降凝剂的改性机理及其影响因素。最后,提出了今后新型化学降凝剂的研究方向:将表观、介观、微观3个层面的研究统一起来,进一步明确新型化学降凝剂的改性机理,提高其普适性;与含蜡原油低温输送研究相结合,揭示改性原油的低温流动规律。     

不同流变仪及测试系统下含蜡原油触变性实验

使用不同流变仪及不同测试系统,采用剪切速率阶跃上升的加载方式,对大庆-冀东混合原油进行触变性实验,并对实验结果进行对比分析.Anton Paar流交仪的重复性好于HAAKE VT550旋转流变仪,使用Anton Paar流变仪测得的原油流变性数据较稳定,波动较小,但两种流变仪测得的胶凝原油的屈服值和平衡值的实验误差均小于23％;内外简直径比相近的不同测试系统测得的胶凝原油的屈服值和平衡值的实验误差均小于25％,但内外筒间隙越小的测试系统,蜡晶结构裂降越快,且得到的实验数据越不稳定.     

含蜡原油浅度催化裂化降凝处理研究

介绍了分子筛浅度催化裂化降凝处理原油的原理及分子试验装置,并在该装置上采用混合型分子筛对海南含蜡原油进行了浅度催化裂化降凝处理试验,试验结果表明：经分子筛催化裂化处理后,原油中的轻组分得到明显的增加,凝点从２０℃降低至－１０．５℃,原油的其它性能也得到很大的改善。     

含蜡原油管道输送过程的用能描述与能耗评价北大核心

准确描述管道输送用能过程并科学构建其能耗评价指标体系,是原油管道能效管理的重要基础工作之一。目前,原油管道的用能计算与分析统计、工艺方案优化及能耗评价,一般侧重于供能站而非消耗能量的管段本身,且未对有效耗能与无效耗能进行区分,将能耗与能损完全等同,不利于管道系统节能的进一步研究。将传递用于管输过程的用能描述与能耗评价,强调能的真正价值,侧重于对管段本身有效耗的作用机理分析,补充并扩展了传统能耗评价指标体系。结果表明:在管输过程的总耗中,有效耗占85%以上,其中有效热耗相比有效压耗占了绝大部分,因此,原油管道输送节能的重点应该集中在如何降低热能消耗。研究结果为原油管道的安全经济运行提供了有益的理论依据和技术支持。     

含蜡原油热输管道沿程温降计算

根据含蜡原油在三个不同温度区域的比热表达式，从能量平衡关系式出发，推导出了含蜡原油热输管道沿程温度分布的计算公式，并与苏霍夫温降公式进行了比较，认为采用给出的温降计算公式可以得到更为准确的总传热系数，该计算公式应用于管道设计中，可延长热站站间距离，降低出站油温，并可进一步降低管道最低允许输量。     

含蜡原油静态磁处理降黏试验

为探究磁处理技术对含蜡原油降黏效果的影响,利用自行研制的静态磁处理装置研究磁场强度、磁处理温度、磁处理时间对含蜡原油降黏效果的影响;采用偏光显微镜对磁处理前后含蜡原油蜡晶结构进行观察,并分析磁处理含蜡原油的降黏原因。静态磁处理结果表明,最佳磁处理条件是:磁场强度100 mT,磁处理温度49 ℃,磁处理时间10 min,影响磁处理效果的因素按影响程度高低依次是磁处理温度、磁处理强度、磁处理时间;通过显微观察试验发现,磁场促进了含蜡原油中小蜡晶颗粒的聚集,使得大蜡晶颗粒的数量增多,液态烃的流动截面积增大,进而降低了含蜡原油的黏度,改善了含蜡原油的流动性。     

含蜡原油管道停输再启动数值模拟触变流体的简化方法

在含蜡原油管道停输再启动过程的数值模拟中,对触变段采用何种处理方式,极大地影响着程序的运行速度。提出了一种处理原油触变性的简化算法,通过该算法模拟含蜡原油停输再启动过程,计算时间大幅度减少。