含蜡原油低温粘弹性研究的现状与分析

我国盛产含蜡原油,在低温(凝点温度附近)条件下,含蜡原油具有一定的粘弹性。概述了国内外含蜡原油低温粘弹性研究的主要进展。含蜡原油粘弹性起因于其内部形成的蜡晶结构。振荡剪切实验方法最适合于含蜡原油的粘弹性测量。粘弹性与胶凝温度、胶凝强度、屈服应力和触变性等参数有关。含蜡原油经历的热历史、剪切历史以及析蜡特性是影响粘弹性的主要因素。分析了在含蜡原油低温粘弹性认识上和研究中存在的问题。建议进一步研究含蜡原油粘弹性与屈服应力、触变性的关系,在机理研究方面加大力度;通过研究粘弹性与热历史、剪切历史的关系,建立管道运行和停输期间含蜡原油胶凝特性的预测模型,以更加有效地指导管道的安全运行。     

含蜡原油结构的存在性研究

所谓含蜡原油结构是指一定条件下原油中蜡晶颗粒相互连接所形成的一种充满整个体系的网络。采用流变学测试及分析技术试验研究含蜡模拟油的特征温度、粘温特性、流变特性,采用偏光显微技术分析含蜡模拟油凝胶状态时的微观结构。试验结果表明:含蜡原油在一定条件下明显存在结构,共形成与原油所含蜡分子的大小与数量、蜡晶颗粒的对称性及大小密切相关,含蜡原油结构的存在是其粘异常和流动性丧失的主要根源。这为含蜡原油降凝降粘途径的进一步研究奠定了理论基础。     

含蜡原油的超声背散射

在实验条件下对一种含蜡原油的声背散射进行了测量，用小波变换技术降低信号噪声，提高了信噪比。声背散射现象的出现是原油中蜡晶析出的直接标志，用声背散射信号反蜡晶析出是合适的。     

剪切和降凝剂作用对含蜡原油流变性的影响

为了研究管输过程中降凝剂及管流的剪切作用对含蜡原油的流变性的影响,在不同剪切速率下对加降粘剂与未加降粘剂的原油进行了对比实验.研究表明,降凝剂作用和剪切作用都能使蜡晶的形状、大小以及结构等发生变化从而影响原油的流变性能,剪切作用和降凝剂作用对含蜡原油的流变性存在交互性影响.油样凝点由加剂前的16℃降低到加剂后的-10℃,降低了26℃;未加剂油样反常点温度为30℃,加剂油样的反常温度为26℃,降低了4℃;加剂前后油样析蜡点的温度基本没有变化;相同温度相同剪切速率下所测两油样粘度值差别比较大,总体上未加剂油样的粘度比加剂油样的粘度低.剪切作用对未加剂油样流变性能的影响明显大于对加剂原油流变性的影响;剪切作用对加剂原油流变性能的影响程度跟剪切速率和剪切温度有很大关系;加剂原油粘度下降幅度随剪切作用的增强而逐渐减小,当剪切作用超过一定范围时,对加剂原油粘度将不再产生影响.     

剪切历史对含蜡原油流变性的影响

利用DV3T流变仪通过控制剪切速率和小振幅振荡剪切的试验方法,分别研究了不同剪切历史对含蜡原油流变性的影响。结果表明:原油的表观黏度不仅受降温方式的影响,还与测量过程中选取的剪切速率有关;即使原油降温过程中所经受的剪切速率很小,其恒温静止达到平衡时的储能模量与静态降温的原油相比也有很大的差距;但随着剪切速率的增加,这种差距并不会有明显的变化;降温过程中剪切时间越长,原油的表观黏度越大;但恒温静止阶段的最终胶凝结构却越弱;此外原油在降温过程中存在着一个使其流变性恶化的最差高速剪切温度。     

含蜡原油的超声衰减

在静态及常压条件下,对含曝的南海原油、丘陵原油及不同含蜡量的１０号白油的声衰减进行了实验研究。结果表明,各油样的衰减系数均随温度的下降而提高。温度高时,衰减系数变化缓慢;低于某一温度后,衰减系数随温度的降低而急剧增大。衰减系数随温度的变化曲线和原油的ＤＳＣ曲线的峰起点、粘温曲线的反常点等相对应,衰减温度曲线可以大致反映蜡晶的析出情况。提高声波频率可提高声衰减对析蜡状况的反映效果。对含蜡原油中换能器     

热历史和剪切历史对含蜡原油流变性的影响

热历史和剪切历史对含蜡原油的非牛顿低温流变性影响显著。以具有代表性的番禺原油为例,通过一系列的热处理和剪切处理试验,对含蜡原油进行了流变性能试验。试验结果表明:热处理温度、加热次数、剪切速率、降温速率等对于含蜡原油的低温流变性均具有一定的影响。当热处理温度为65℃时,原油的低温流变性最好,其凝点降幅高达13℃左右;当热处理温度为55℃时,含蜡原油低温流变性严重恶化;在0.5~1.5℃/min的降温区间内,剪切速率越大,降温速率越小,对含蜡原油流变性影响程度越大,最大降黏幅度达73%左右。     

基于粘弹性分析的含蜡原油触变性研究

触变性是含蜡原油的一个重要流变性质，输油管道运行的安全性分析需要对触变行为做出准确的定量描述。从粘弹性力学角度出发，在弹性应力和粘性应力两方面分析含蜡原油在触变过程中的力学响应，做出若干合理的假设，推出新的触变性计算模型。该模型物理意义明确，可用于求取停输管道的再启动压力。对大庆原油和中原加剂原油进行了触变实验，用该模型对实验数据进行了非线性最小二乘法回归，结果表明，该模型能够较准确地预测触变行为。与其他触变模型相比，该模型具有参数较少和精度较高等特点。     

乙烯-醋酸乙烯酯/沥青质复合降凝剂对青海含蜡原油流变特性的影响

采用熔融共混法制备不同共混浓度的乙烯-醋酸乙烯酯(EVA)/沥青质颗粒复合降凝剂,通过流变实验和凝点实验,探究EVA/沥青质复合降凝剂对青海原油低温流变性的影响,考察加剂前后原油的结晶特性和蜡晶形貌的变化情况,分析共混浓度对复合降凝剂流变改善效果的影响.结果表明:沥青质颗粒的引入增强了EVA降凝剂的成核作用,提高了含蜡...     

含蜡原油井筒结蜡剖面的预测模型

油井结蜡是含蜡原油开采中的不利因素。对含蜡原油在井筒流动过程中蜡沉积影响因素进行了分析,研究了石蜡的沉积机理。利用Ｆｉｃｋ扩散定律和剪切扩散理论,推导并建立了蜡分子扩散和蜡晶径向迁移过程中油井结蜡剖面的预测模型,该模型可用于计算油井井筒中各点的石蜡沉淀速度以及沉淀厚度的增长速度。对影响油井结蜡剂面的各因素进行了敏感性分析。研究结果表明,油井沿井筒的蜡沉积厚度分布随原油的性质、含水量、原油在井筒中的     

含蜡原油中声速的超声试验研究

在静态、常压下 ,对含蜡的南海原油、丘陵原油及不同含蜡量的 10号白油的声速进行了实验研究 ,结果表明 ,各油样的声速均随温度的下降而上升。对含蜡油样 ,在蜡晶析出较多至开始形成蜡晶网络结构所对应的温度范围内 ,声速随温度变化率发生转折 ,转折的温度区间宽度约 3℃ ,转折区两边声速与温度近似呈不同斜率的线性关系。与低频情况相比 ,高频下声速变化率的转折现象更明显。对相同油样 ,频率越高 ,反应出的转折温度区也稍微靠前。对白油 (含 5 %蜡 )的油样进行了理论计算 ,与实验结果相符。     

基于激光法的含气高含蜡原油溶蜡规律

为获得高含蜡原油溶蜡规律,同时进一步探索含气原油溶蜡特征,采用了显微观测法和激光法进行实验。首先通过显微观测法获得了升温过程中蜡晶变化特征;其次采用激光法对脱气原油进行了测试并与显微观测法进行对比联系,验证了激光法的可靠性;最后采用基于Beer-Lambert定律的激光衰减曲线获得了含气原油溶蜡点以及升温过程中蜡含量、平均等积圆平均直径和颗粒宽度系数等参数的变化特征。实验结果表明：脱气原油蜡晶升温溶解过程以凝固点为界可划分为慢速和快速两个溶解阶段;原油溶蜡特征与不同碳数的正链烷烃熔点有着密切联系,质量累积计分数曲线上97%所对应的烷烃熔点接近或高于实测原油溶蜡点,质量累积计分数曲线相近的原油溶蜡点相同;含气原油凝固点比地面条件下脱气原油低约7℃,溶蜡点低约2.5℃,并且凝固点后含蜡量以平均0.15%/℃的快速下降,后稳定在0.076~0.087%/℃。该研究可以预估和评价不同温度、压力下原油粘度以及清蜡速率,避免保守设计带来的经济损失。     

浊度法用于高凝稠油乳化剂的配方筛选

通过分光光度计测定稀释后下层乳液的浊度随搅拌时间的变化关系,直接表征了乳液的形成和破坏过程,得到了浊度与分散相(油相)体积分数之间的线性关系,阐明了浊度随搅拌时间的变化原因,并从理论上进行了解释。采用该方法分别考察了NaOH质量分数和不同乳化剂对高凝稠油乳化效果的影响,并与相分离法的试验结果进行对比,两者具有较好的吻合性。试验结果表明:浊度法作为一种简单而有效的乳液表征方法,可直接用于高凝稠油乳化剂配方的优化。     

W/O型含蜡原油乳状液屈服—触变特性研究

屈服-触变特性是W/O型含蜡原油乳状液重要的依时性流变特性。利用流变仪对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W/O型胶凝含蜡原油乳状液的屈服-触变特性。以可触变应力表征体系的结构特性。发现对于具有相同结构的乳状液胶凝体系,增加剪切速率,可触变应力增大;在液滴直径相同的情况下,增加体积含水率,以相同的剪切速率加载时,可触变应力增大。并根据实验结果,总结提出了可触变应力与体积含水率、剪切速率之间的关系式。     

原油的快速评价

近些年原油的快速评价问题受到越来越多的重视,本文介绍了原油快速评价的重要性和需求,以及近红外光谱和中红外光谱方法用于原油快评的优势和特点,及其与标准方法之间的准确性比较。     

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。     

大庆原油加剂前后的蜡晶分形特性研究

针对蜡晶颗粒定性描述存在的不确定性问题,探讨了蜡晶形态的定量表征方法,提出基于蜡晶体积特征的粒度分布分形模型。以大庆南三联原油和林源原油为研究对象,采用流变学测试法与影像分析技术,测试它们加剂前后的析蜡过程及粘温特性;采用NcMiVnt图像分析软件,处理试样析蜡过程中的蜡晶形态图像,确定蜡晶粒度分布分形维数;进而分析温度与流动改进剂对原油蜡晶分形特性的影响。结果表明,基于蜡晶颗粒体积特征的分形模型可定量表征蜡晶形态;两种原油加剂前后的蜡晶分形维数随温度降低而增大,其析蜡量及蜡晶颗粒数量一般随之增加,宏观表现为原油低温流动性变差;两种原油加剂后的蜡晶分形维数明显增大,而蜡晶颗粒数量大幅减少,宏观上呈现出原油低温流动性提高。     

原油流动改进剂应用于防蜡的实验

 某油田产高含蜡原油,在采出及集输过程中造成严重蜡沉积,影响油田的正常生产.利用该油田原油样品,进行新型原油流动改进剂AT-2 的防蜡黏壁及协同破乳剂分水实验.结果表明,AT-2 在采出液样品含水10%~50%时,具有较好的防蜡黏壁效果,在含水40%时黏壁量减少率达到最大值75.36%;当采出液中AT-2 浓度≤100 mg/L 时,原油后续脱水不受影响.实验表明AT-2 可用来解决该油田的蜡沉积问题.     

超声波在原油中的吸收衰减

从声学的角度,利用旋转粘度仪等设备,采用脉冲透射插入取代法,在一定温度范围内将超声技术用于胜利、辽河两油田所产不同油品中,对其粘度、声速及吸收衰减等参数进行了系统的研究.给出了相应的粘度-温度、声衰减系数-声波频率、声速-温度以及声速方次-温度等拟合曲线、公式和声衰减修正公式.实验表明随着温度升高,以上相关参数均呈下降趋势.     

原油含水量的测定方法及实现

介绍了采用压差法测定竖直管道中原油含水量的测量原理及实现方法。