胶凝大庆原油不同加载时间下的屈服特性

为得到胶凝大庆原油的屈服过程与加载时间之问的关系,利用Haake RS-150控制应力流变仪通过恒剪切应力、剪切应力匀速增加和阶跃式增加3种不同的加载方式对其屈服过程进行了实验。研究发现：胶凝大庆原油的屈服过程与加载时间存在密切关系,屈服是变形随时间积累的结果;加载过程中各水平的应力作用时间延长,所得到的胶凝原油屈服应力下降,但屈服所需的时间延长,即应力值与作用时间相互弥补,在一定范围内小应力长加载时间和大应力短加载时间都能造成胶凝原油屈服;对剪切应力阶跃式加载而言,屈服应力随每阶段持续作用时间（单阶作用时间）的增加呈指数规律下降,屈服时间随单阶作用时间增加在双对数坐标中呈线性增加。     

恒剪速下胶凝原油初始结构破坏过程力学特性

恒剪切速率下,胶凝原油的受力变形过程分为两个阶段:一是应力递增的初始结构破坏过程;二是屈服后应力递减的触变过程.以试验为基础,研究不同剪切速率条件下,大庆、襄樊和苏丹GNPOC原油初始结构破坏过程的力学响应特性,同时以粘弹性Maxwell体为基础,推导描述胶凝原油初始结构破坏阶段应力-应变关系的本构方程,此外,推导了同轴圆筒式流变仪用于计算剪切应变的理论公式,并对同轴圆筒式流变仪所测剪切应变的物理涵义进行了分析.结果表明:推导的本构方程具有较高的预测精度和较好的普及性;在初始结构破坏阶段,胶凝原油具有非线性的应力-应变关系,且呈递减硬化特性;在试验选用的剪切速率范围内,剪切速率越大,胶凝原油的屈服应力和屈服应变也越大.     

两种测量模式下胶凝原油的流变性关系

以低温下胶凝原油动态频率扫描和稳态速率扫描试验为基础,提出两种描述胶凝原油绝对复数模量随频率变化的函数方程式,并进行试验验证;借鉴Cox-Merz经验公式,分析得到胶凝原油绝对复数黏度与表观黏度之间的关系式,并进一步推导出胶凝原油绝对复数模量与剪切应力的经验表达式。结果表明:胶凝原油绝对复数模量随频率的增加而增大,在双对数坐标系中近似呈直线关系;绝对复数黏度随扫描频率的增加而减小,这与稳态表观黏度随剪切速率的变化规律一致;所得的两个经验表达式都具有较高的精度。     

测量温度对青海原油等温胶凝特性的影响

利用AR-G2流变仪在小振幅振荡剪切模式下考察测量温度对经历不同历史的含蜡原油等温胶凝特性的影响。结果表明:在3种历史条件下,随温度的降低,原油在相同的静止时间所对应的储能模量均增大,但其损耗角的变化规律则表现出明显的不同;原油经静态降温后,测量温度越低,其相同静止时刻的损耗角越小,而原油经静态降温并恒温剪切或动态降温后,其损耗角则随温度的降低表现出先降低后升高的趋势;不同条件下原油储能模量随时间的变化曲线均满足同一模型,且其拟合参数均与温度有关,但拟合参数随温度的变化规律受原油恒温静止前所经历的历史条件影响。     

大庆胶凝原油启动屈服应力研究

准确预测胶凝原油管道的启动压力,是实现热含蜡原油管道安全经济输送、避免“凝管”事故发生的关键问题。根据原油流变性研究中剪切率和屈服值的定义,提出了胶凝原油启动剪切率和启动屈服应力两个新概念。研究认为,对应热油管道最低临界启输流量,管道存在启动剪切率,对应启动剪切率的屈服应力定义为启动屈服应力。使用室内模型环道,对大庆胶凝原油的启动特性进行了实验研究。结果表明,原油析出的蜡晶对静态降温过程胶凝原油结构强度的作用远大于对动态降温过程生成结构强度的作用。原油静态降温幅度越大,新生长的结构越强。胶凝原油启动屈服应力的主要影响因素有启动温度、启动剪切率和静态降温幅度,它们之间的关系可用三元线性方程描述。     

W/O型含蜡原油乳状液屈服特性研究

屈服特性是W/O型含蜡原油乳状液重要的依时流变特性。本文利用VT550流变仪对3种物性不同的含蜡原油,在恒定剪切速率加载方式条件下,研究了其W/O型胶凝含蜡原油乳状液的屈服特性。发现凝点附近的W/O型含蜡原油乳状液形成水滴被包裹在蜡晶结构之中的胶凝体系,只有当剪切应力既能破坏蜡晶的空间网状结构,又能克服分散相液滴间的作用力时,体系才能够屈服产生流动,因此,W/O型乳状液的屈服应力明显高于脱水原油。当体积含水率较低时,屈服应力随含水率的增加幅度较小;当体积含水率较高时,屈服应力随含水率的增加幅度较大。并根据实验结果,总结提出了屈服应力与体积含水率之间的关系式。     

X100管线钢冲击断裂过程及止裂性分析

对不同终冷温度的X100管线钢进行了动态示波冲击试验,结合断口形貌及微观组织观察,研究了试验温度、终冷温度及组织对冲击断裂过程及止裂性能的影响.结果表明,终冷温度为400℃时,钢的裂纹形成能及扩展能较高,止裂性能良好,仅-60℃时出现少量分层;终冷温度为520℃时,随试验温度降低,裂纹形成能和扩展能逐渐降低,止裂性能逐渐下降,断口中韧窝脆性倾向增强,分层加重.冲击过程中的最大冲击载荷随试验温度的降低而近似线性增加.组织的均匀、板条边界和晶界处的膜状、细小点状M/A岛、细小析出相均有益于钢的冲击韧性及止裂性能.     

剪切作用对添加降凝剂后新疆混合原油流变性的影响

系统地研究了模拟管流的中低速剪切持续时间对添加降凝剂的新疆混合原油流变性的影响.研究表明,在原油析蜡高峰区2～20℃的温度范围内.将以1312s~(-1)高速剪切加剂原油的凝点及剪切温度以下的表观粘度大幅度上升.增加降凝剂的加入量反而会加剧剪切引起的流变性的恶化.如果高速剪切后温度保持恒定,则该温度下的(表观)粘度不受影响.25℃以上的高速剪切对凝点及2℃时的原油的表观粘度均无影响.不论原油加降凝剂与否,经历动冷后原油的屈服值远小于静冷的原油.     

大庆胶凝原油启动屈服应力研究

准确预测胶凝原油管道的启动压力，是实现热含蜡原油管道安全经济输送、避免“凝管”事故发生的关键问题。根据原油流变性研究中剪切率和屈服值的定义，提出了胶凝原油启动剪切率和启动屈服应力两个新概念。研究认为，对应热油管道最低临界启输流量，管道存在启动剪切率，对应启动剪切率的屈服应力定义为启动屈服应力。使用室内模型环道，对大庆胶凝原油的启动特性进行了实验研究。结果表明，原油析出的蜡晶对静态降温过程胶凝原油结构强度的作用远大于对动态降温过程生成结构强度的作用。原油静态降温幅度越大，新生长的结构越强。胶凝原油启动屈服应力的主要影响因素有启动温度、启动剪切率和静态降温幅度，它们之间的关系可用三元线性方程描述。     

烧结矿粘结相的熔化特性

以高碱度烧结矿中的铁酸盐粘结相为研究对象,考察了粘结相的熔化特性随粘结相组成的变化规律.通过试验探讨了不同nCaO∶nFe2O3以及不同的w(Mg),w(MgO2),w(SiO2)和w(Al2O3)铁酸盐粘结相的熔化特性.结果表明,nCaO∶nFe2O3=1∶1时,粘结相的熔化温度最低,熔化时间最短;添加MgO粘结相的熔化温度升高,熔化时间变长;当w(SiO2)或w(Al2O3)为3%时,粘结相的熔化温度最低,熔化最快.     

胶凝原油初始应力递增过程的力学模型

考虑胶凝原油具有蠕变与松弛特性,将Maxwell线性黏弹性体与幂律流体元件进行并联,得到机械比拟模型。在幂律流体元件应力项中引入与应变相关的损伤因子,Maxwell黏弹性体剪切应力项中引入完整性因子,得到胶凝原油初始应力递增阶段的描述公式。分别对大庆原油、南阳原油进行恒剪切速率试验测试,利用模型公式拟合初始应力递增阶段的试验数据,计算胶凝原油应力松弛过程。结果表明:拟合效果良好,模型参数不随剪切测试条件改变,能够反映胶凝原油的物性特征。该模型可以表述胶凝原油的松弛特性;应变幅值越大,结构损伤越明显,对应的剪切模量数值越小,符合胶凝原油的真实流变特性。     

胶凝原油结构对超声波速影响规律

管内压力波速是计算管道再启动水力过程的关键参数,自行设计并搭建胶凝原油超声波测试装置,采用时差法测量超声波速,进而研究不同温度下恒温静置过程及恒温剪切过程中胜利原油超声波速及其相关参量的变化规律。结果表明:在凝点以下恒温静置过程中,胜利原油超声波速随时间逐渐增大并最终趋于稳定值;而恒温剪切过程中,超声波速逐渐下降并最终趋于稳定值,即含蜡原油结构越强,超声波速越大,接收信号电压越小,超声衰减也越显著。     

MgO含量对CaO-Al2O3-MgO-FexO-SiO2-K2O系熔体性质的影响

研究了MgO含量变化对CaO-Al2O3-MgO-FexO-SiO2-K2O系熔体黏度和熔化特性的影响,结合X射线衍射和扫描电镜分析熔渣冷却过程中的物相析出,并通过FactSage软件计算了该体系的黏度、熔点和冷却过程中析出相的含量与温度的关系,并与实验结果进行了对比和分析.结果表明,MgO含量的增多会造成熔渣熔化温度的升高,黏度随温度变化时会出现黏度骤增的转折点,高于转折点温度时,熔渣黏度随MgO含量变化不大,同时该转折点温度随MgO含量的增加而升高.在熔渣冷却过程中析出相主要为固溶的橄榄石相和Fe3O4尖晶石相,MgO含量的增大可以促进橄榄石相的析出,熔体黏度骤增主要由于橄榄石相的析出造成的.     

凝点附近含蜡原油的粘弹性研究

使用控制应力流变仪,在原油凝点附近温度区域对大庆原油和胜利原油进行了线性粘弹性应力范围内的小振幅振荡剪切实验.以原油开始出现线性粘弹性应力区间的最高温度作为基准温度定义了相对温度,对粘弹性参数进行了分析对比.研究表明,大庆原油及胜利原油在各自凝点以上4 ℃时,均表现出明显的粘弹性特征,其损耗角分别为37.66°和76.55°.在相同的相对温度下,大庆原油的弹性特征明显好于胜利原油,大庆原油的粘弹性参数对温度的敏感性也明显好于胜利原油.两种原油粘弹性不同的主要原因是其胶质、沥青质含量和析蜡特性不同.凝点温度附近的原油流变性及其随温度的变化规律应该作为确定输油管道进站温度的重要依据,目前,仅以原油凝点作为确定进站温度的主要依据是不合理的.     

一种测量管流原油静屈服值的新方法

基于静屈服值是使物料保持静止状态所能随的最大剪切应力的原理,通过实验发现了测量静屈服值的一种新方法-管路静置法,利用该方法能连续测出物料静屈服值与温度的关系。能测量一定历史条件下含蜡原油的始凝点。温度低于始凝点的,只有施加的剪应力大于其静屈服力,才能使原油发生宏观流动,静屈服值测量结果与管路长径比无关,具有很好的重复性,且与预加压力的大小无关。对胜利原油的静屈服值的测量结果表明,原油的始凝点和静屈服值与温度的关系应作为评价其流动性的重要指标;关照切历史对胜利原油静屈服值有较大影响,但其影响力将随着温度的降低逐步消失。     

不同工艺下Nb-Ti微合金钢组织演变和析出行为

利用Gleeble 3800热模拟实验机、透射电镜和纳米压痕仪器等研究了终冷温度和保温时间对Nb-Ti微合金钢组织、析出行为的影响规律.结果表明:随终冷温度的升高,铁素体晶粒尺寸增大,珠光体增多,贝氏体逐渐减少,维氏显微硬度随终冷温度先升高后降低,当终冷温度为640℃时,实验钢的维氏显微硬度最大;当终冷温度为640℃时,试样中存在排列规则的相间析出和弥散分布的随机析出两种析出形式.当保温时间为0s时,析出物以相间析出和弥散析出为主;当保温时间为100s时,析出物以弥散析出为主.随保温时间增加,实验钢的纳米硬度降低了140MPa.     

凝点附近含蜡原油的粘弹性研究

使用控制应力流变仪 ,在原油凝点附近温度区域对大庆原油和胜利原油进行了线性粘弹性应力范围内的小振幅振荡剪切实验。以原油开始出现线性粘弹性应力区间的最高温度作为基准温度定义了相对温度 ,对粘弹性参数进行了分析对比。研究表明 ,大庆原油及胜利原油在各自凝点以上 4℃时 ,均表现出明显的粘弹性特征 ,其损耗角分别为 37.6 6°和 76 .5 5°。在相同的相对温度下 ,大庆原油的弹性特征明显好于胜利原油 ,大庆原油的粘弹性参数对温度的敏感性也明显好于胜利原油。两种原油粘弹性不同的主要原因是其胶质、沥青质含量和析蜡特性不同。凝点温度附近的原油流变性及其随温度的变化规律应该作为确定输油管道进站温度的重要依据 ,目前 ,仅以原油凝点作为确定进站温度的主要依据是不合理的。     

Ti对DZ68合金凝固偏析的影响

利用光学显微镜(OM)、电子探针(EPMA)等手段研究了不同Ti含量的DZ68合金的凝固过程和主元素的偏析.结果表明:本实验条件下,随合金中Ti含量的增加,合金的初凝温度和终凝温度逐渐降低,但初凝和终凝的温度区间逐渐增大;Ti含量的增加,促进Ta的正偏析程度,同时也使W的负偏析程度显著增加.为了减少DZ68合金组织中析出的(γ+γ′)共晶,Ti的质量分数应控制在1.7%以下.     

板条贝氏体中少量铁素体对高强钢强韧性的影响

以一种低成本高强钢为研究对象,对其实施了不同冷却模式的TMCP工艺实验,并利用光学显微镜、拉伸试验机、冲击试验机对其组织与力学性能进行了研究.实验结果表明:通过相变强化和在两相区的保温处理,在以板条贝氏体为主的实验钢组织中引入少量铁素体,使其拥有高强度、高冲击韧性等综合力学性能.在同类工艺条件下,试验钢的抗拉强度、屈服强度以及屈强比随终冷温度降低而升高,延伸率和断面收缩率随终冷温度降低而降低.     

乙烯-醋酸乙烯共聚物降凝剂对尼罗原油的特殊改性作用规律

利用流变测量手段对尼罗原油添加EVA降凝剂前后流变参数的变化规律进行了研究，结果表明尼罗原油中加入EVA降凝剂后，凝点不变，但低温下的屈服值减小（凝点处降低幅度为70%），反常点由38℃升至45℃，原油的非牛顿流体温度范围向高温方向扩展，此外掺加不同比例轻油的尼罗原油加剂后依然存在反常点升高的现象。最后根据实验数据计算得出相同条件下原油析出蜡晶浓度远小于其实际内相浓度，证明了原油中蜡晶溶剂化层的存在，进一步完善了降凝剂对含有较多极性胶质的高凝易黏原油的改性机理。