稠油水混输海管停输再启动压力预测

为保障海底稠油集输管线的安全停输与顺利启动，以旅大稠油为研究对象，利用Anton Paar Rheolab QC流变仪分析稠油及其乳状液流变特征与再启动力学响应特性，通过SPSS软件，对正交启动实验数据进行非线性回归分析，建立四参量七系数的启动应力模型；自主研制了室内环道再启动实验装置，分析停运管线在不同工况下启动压力的变化规律，将基于启动应力模型的再启动压力预测值与实测值相比较，评估其预测可靠性。结果表明，稠油乳状液初始启动应力随时间的变化可分为3阶段，即启动应力上升阶段、衰减阶段、平衡阶段；再启动压力预测值与实测值平均相对误差绝对值为16.38%,再启动压力随温度升高而降低，随启动流量升高而升高，适当升高启动流量能减少管线启动时间，但将伴随着再启动压力的升高。     

稠油蒸汽泡沫共混体系的流变性能研究

为了进一步加强对稠油蒸汽泡沫驱油过程中流体力学性能的认识,在油藏压力7.60 MPa下,利用高温高压流变仪测得了不同条件下稠油蒸汽泡沫共混体系的流变曲线.实验结果表明:稠油蒸汽泡沫驱油体系均为假塑性流体,其流变方程能很好地关联幂律模型;随蒸汽相饱和度和泡沫剂浓度升高,体系表观黏度增大;随蒸汽干度和温度升高,体系表观黏度降低;在低剪切速率时,表观黏度和温度关系满足Arrhenius方程,随着剪切速率增大,表观黏度和温度关系逐渐偏离Arrhenius方程;黏流活化能的绝对值随剪切速率增大而降低,在低剪切速率时,表观黏度对于温度变化更敏感.     

稠油管道安全停输时间的数值计算

针对稠油低凝点、高黏度的特点,以稠油凝点、泵提供的压力上限、规定的启动时间及管道末端的流量为约束条件,建立了稠油管道安全停输时间的数学模型。给出了其相应数值计算方法,并以辽河油田盘锦线稠油长输管线为例计算其安全停输时间。计算的安全停输时间与实际安全停输时间相对误差不超过10%,可以认为建立的稠油管道安全停输时间数学模型及数值计算方法可行。     

大庆普通稠油粘温及流变性研究

以大庆江37普通稠油为研究对象,利用Anton Paar MCR301旋转流变仪开展了稠油黏温及流变特性的实验研究。通过室内实验,测定了大庆普通稠油在不同温度、压力及剪切速率条件下的黏度,研究了稠油流变性特性及屈服应力与温度的关系。研究结果表明,稠油的黏度对温度非常敏感,随温度升高而大幅度降低,在拐点温度处之前,稠油黏-温关系曲线随压力变化较大;在拐点温度处之后,压力对黏度影响不大。流变性曲线说明,低温40℃条件下稠油油样属于Bingham塑性流体。随着温度升高,原油流变性表现为牛顿流体特性。     

冷家稠油黏温特性及流变特性实验研究

应用回归分析理论,开展现场取样、室内测量实验,建立数学模型,对辽河油田冷家稠油黏温特性及流变特征进行分析,得到稠油黏度关于温度、剪切速率的二元函数,回归出剪切应力与剪切速率、屈服应力值与温度、表观黏度与剪切速率的关系曲线。研究认为,冷家稠油随着温度升高、剪切速率的增大,黏度降低;临界温度Tc=72.51℃是牛顿流与非牛顿流的转变点;温度从40℃上升到70℃时,屈服应力值随着温度的升高而呈线性递减,当温度达到Tc时,屈服应力值就变为零;在非常低的剪切速率范围内,黏度下降最快,在高剪切速率情况下,黏度近似于不变。     

多孔介质中稠油的非线性渗流特征实验与分析

针对多孔介质中稠油的渗流规律及稠油启动压力的测定方法展开研究,利用质量守恒原理及修正的达西定律建立了一维多孔介质中稠油的不稳定渗流压力变化规律数学模型,提出了一种多孔介质中稠油启动压力的不稳定测定方法。在此基础上,利用室内实验完成了3种渗透率及3种原油黏度组合时的稠油启动压力测定;并预测了这几种组合条件下稠油的拐点温度。研究结果表明:同一介质内,随温度增加稠油的启动压力逐渐降低,原油黏度的增大,拐点温度呈指数递增;同一种原油,随渗透率的增大,原油拐点温度逐渐降低。井楼一区III8-9层高温度拐点主要分布于油藏北部以及中部,原油流动能力较差。油藏东部温度拐点相对较低,稠油在地层内的流动能力强。     

污泥屈服特性与壁面滑移临界条件

为了确定脱水污泥的屈服特性、发生壁面滑移时的临界剪切应力值,采用平行板旋转流变仪(R/S+CPS)和高速摄像机(Trouble Shooter)对较低含水率的脱水污泥进行试验,同时借助直线标记法、屈服应力对剪切速率的敏感度以及通过稳态扫描来分析剪切应力剪切速率数据对平行板间距的依赖性,从而判别滑移的存在并得到临界条件。结果表明,含水率为83%的污泥在剪切速率为5~60 s -1作用下,表现出剪切稀化,并且由于可能是存在壁面滑移的原因,致使屈服应力对剪切速率敏感,其值随着剪切速率的增加而减小。对于含水率为84%、85%、86%的脱水污泥,明显地观察到壁面发生滑移,而且对比多组不同工况下的剪切应力剪切速率数据,发现不重叠;而对于含水率为88%的污泥,其两种现象恰恰相反。产生的壁面滑移速度随着壁面剪切应力的增大而增大。因此含水率以及剪切应力对污泥壁面滑移速度是有一定影响的,甚至可能存在临界剪切应力值。     

新型双螺杆捏合机流场动力学特性数值模拟

针对一种新型双螺杆捏合机流场动力学特性进行数值模拟,建立双螺杆捏合机流场数值仿真模型,依据计算流体动力学(CFD)理论,对非牛顿流体进行三维、等温稳态数值分析,研究其在不同转速及中心距条件下压力场分布、速度场分布、最大剪切应力、物料流动速率等特性。研究结果表明：随着转速不断提高,流场最大压力、流量流动速率、最大剪切应力都会随之增大;螺杆转子对流场的最大剪切应力值随中心距的增加先增大后减小,而流动速率随中心距的增加不断增加,但当中心距增加到一定值后,流动速率会出现负值,物料出现严重回流,导致捏合机无法正常工作。研究结果为双螺杆捏合机结构参数的设计优化以及性能预测提供理论依据。     

基于人工神经网络的超稠油表观黏度预测

对辽河超稠油表观黏度与温度、剪切速率的关系进行了全面的研究,结果表明超稠油的表观黏度是温度与剪切速率的函数,表观黏度随温度的升高而减小,随剪切速率的增大而减小.运用人工神经网络的方法来模拟各种影响因素与超稠油表观黏度之间的映射关系,建立了超稠油表观黏度的预测模型.这种方法综合考虑了温度、剪切速率对超稠油表观黏度的影响,模型所需参数少、计算简单、预测精度较高,为原油管道工艺计算和管道运行提供了较精确的黏度参数.     

兰州原状Q2黄土剪切试验研究

为了研究黄土脆性破坏规律,利用直剪仪对兰州原状Q2黄土进行了不同含水量、不同剪切速率和不同法向压力下直接剪切试验.结果表明同一法向压力下黄土应力脆性指数随含水量的增大而不断减小,随剪切速率的增大呈先减小后增大的趋势,应力脆性指数与法向压力间的关系符合负指数函数关系.研究成果对于认识黄土结构强度和高速远程黄土滑坡滑动机理等方面均具有一定的借鉴意义.     

不同体积分数磁流变液对其剪切特性的影响

为研究不同体积分数磁流变液的剪切性能,分别制备出不同体积分数(10%、20%、30%、40%)的四种磁流变液;使用流变仪分别测出这四种磁流变液在不同剪切速率(0～1 000 s~(-1))下的剪切应力和表观黏度,分析其剪切性能;并用Bingham模型进行拟合,得到剪切应力、表观黏度和体积分数之间的定量关系。结果表明:在相同的体积分数下,随着剪切速率的增加,磁流变液的剪切应力缓慢增大,表观黏度呈指数下降;剪切速率不变的前提下,随着体积分数从10%增大到40%,磁流变液的屈服应力从3. 9 kPa增大到14. 2 kPa,表观黏度明显增大,塑性黏度系数从3. 2增大到3. 7,流动特性指数n减小。可见,体积分数高的磁流变液其剪切性能越好,在智能机构等方面得到广泛应用。     

泥石流流变特性分析

采用当前国际最先进的流变测试系统——安东帕第三代Physica MCR301模块化智能型高速流变仪,采用三阶段加载方式,对某泥石流沟原样进行了测试。得到泥石流原样剪切速率同剪切应力之间的关系。提出剪切应力随剪切速率变化的拟合公式。分析了剪切应力随泥石流容重的变化规律。对比分析了不同加载方式下的剪切应力同剪切速度变化规律。实验结果对泥石流流变特性的认识,泥石流动力学参数计算及泥石流工程防治具有重要意义。     

空气泡沫流体垂直管注入特征实验研究

基于空气泡沫驱现场操作中注入参数设计的理论依据不足进行研究,首先设计了垂直管泡沫注入模拟实验装置,实验装置考虑了不同管径对泡沫流体剪切的影响,着重观测了泡沫流体沿程压力变化规律,结果表明泡沫流体垂直管注入流动中泡沫流体符合假塑性幂律模式,在剪切速率在0 s-1~1.3 s-1的时候,随着剪切速率的增加,剪切应力在不断增加;剪切速率超过1.3 s-1后,剪切应力增加趋势不再明显,依据此结论可以进行泡沫流体注入参数设计。     

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。     

稠油-水两相高温高压垂直管流压降规律

针对深层稠油在井筒举升过程中形成油水两相混合流体造成举升困难的问题,采用高温高压垂直管流装置,实验研究了加入乳化降黏剂前后高温(30～130℃)、高压(0.1～50 MPa)条件下不同持水率稠油水两相流体的垂直管流压降规律,发现压降损失随持水率的增加逐渐增大,在相转换点附近达到最大值,发生相转换后,随持水率增加急剧降低.流速越大,压降损失越大,但当流速增大到一定值时,由于高流速下稠油的剪切变稀特性,压降增加趋于平缓.在高温高压实验数据基础上,依据前人模型,推导并修正得出稠油水两相压降计算模型,实验数据与模型拟合度达0.97以上,绘制了不同黏度稠油在不同油水比下的举升压差关系图版,为进一步精确预测含水稠油的井筒压降规律提供了新的方法.     

减阻剂在渤海南部A油田的应用研究及效果分析

渤海南部A油田处于该区域外输枢纽位置，负责将该区域所有油田和部分渤海西部油田的原油汇集输送至终端处理厂。该油田共配备6台外输泵，由于新油田的投产和老油田的挖潜都使得原油外输压力不断增大，严重制约着整个区域的原油生产。在这种情况下，通过一系列的研究和试验，将减阻剂注入A油田原油外输海管，并优化改进减阻剂的注入手段，有效提升了同海管压力下的原油外输量，缓解了外输压力，保障了外输稳定，对于海上油田的原油外输具有一定的借鉴意义。     

热油管道停输过程中土壤温度变化规律研究

由于热油管道的计划检修和事故抢修都在管线停输情况下进行，停输后，管内存油油温不断下降，存油黏度随油温下降而增大，存油黏度上升到一定值后，会给管道再启动带来极大的困难，甚至会造成凝管事故。为此，为了确保安全经济地输油，研究了管路停输后的管内油品及周围土壤温度场的变化规律，确定允许停输时间。根据热油管道停输后油品和管道周围土壤的热力变化工况，提出了土壤温度场传热定解问题，并通过运用数学分析法（保角变换、拉普拉斯变换）对其进行数学求解，得出土壤温度场的解析式。该解析式的计算值比由源汇法及当量环法所得到的解析式的计算值更接近于实际测量值。编制了相应的软件，为更合理地确定在不同季节安全停输时间提供了科学计算依据。     

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。     

大豆粮堆力学特性的直剪试验研究

利用直剪仪针对 6种不同垂直压力(25、50、75、100、125和150kPa)下的大豆粮堆,在0.6、1.0和1.2 mm/min 3种不同剪切速率条件下,进行了系统的试验研究,探讨了剪切速率和剪应力-剪位移曲线规律,分析了大豆粮堆的强度特性和内摩擦特性。结果表明：大豆粮堆剪切变形可分为线弹性阶段、应力强化阶段、颗粒压缩阶段。通过直剪试验测得大豆粮堆抗剪强度符合摩尔-库伦强度准则,大豆粮堆在25至150kPa垂直压力作用下,粘聚力随剪切速率的增大而减小,内摩擦角随剪切速率的增大而增大。在同种垂直压力下,剪切速率越大,剪应力增长越快,但最终会趋于一致。随着垂直压力的增加,大豆粮堆软化程度下降。     

变转速泵控系统建压过程中流量死区特性分析

为揭示泵控系统中液压泵在控制过程中出现流量死区的机理,针对泵控系统在启动和换向过程中必需重新建压的特点,考虑压差流与剪切流导致的液压泵内泄漏以及油液可压缩性,建立包含流量死区的液压泵数学模型.通过分析得到:液压泵流量死区的宽度随液压泵的出口容腔、负载压力、油温和启动加速度的增大而增大,随液压泵排量的增大而减小.为此,以...