含蜡原油蜡晶形态和结构的定量表征

为了建立含蜡原油流变性的机理模型 ,必须对蜡晶形态和结构的特征进行量化描述。首先 ,采用分块二维熵图像阈值法进行蜡晶图像的自动阈值分割 ;然后 ,采用统计学方法分别对蜡晶的粒度、形状和连续相原油的形态进行特征提取。考虑到蜡晶形状分析中的离散误差 ,提出采用改进的离散圆度算法进行蜡晶形状统计 ,采用计算蜡晶生长区域的数学形态学方法对连续相原油区域进行统计描述 ,从而实现了对蜡晶形态和结构的定量描述。     

含蜡原油结构形成机理研究

基于蜡与沥青的红外光谱、含蜡模拟油微观结构以及结晶学理论,对含蜡原油结构形成机理进行了探讨。研究表明,含蜡原油结构形成的机理就是晶核形成、蜡晶生长和蜡晶颗粒连接的机理,其基本条件包括:高分子蜡或沥青质、胶质等大分子物质形成晶核;蜡晶随蜡分子与晶核间的相互作用增大而不断形成与生长,并形成蜡晶颗粒;蜡晶颗粒相互作用增强,致使颗粒彼此接触、“搭架”形成结构。弄清含蜡原油的结构形成机理,有助于含蜡原油的降凝降粘机理及其低温流动改进技术的研究。     

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。     

剪切作用对含蜡原油凝固点的影响

基于含蜡原油可以在低于其凝固点条件下进行开采与输送,提出了原油动凝点的概念,以此来描述剪切作用对含蜡原油析蜡过程的影响,并用管路模型实验测定了不同剪切速率下原油的动凝点。结果表明,凝固温度随剪切速率增大而降低。在生产过程中,考虑到不同剪切条件下的凝固点,可以准确地评价含蜡原油的流变特性,确定井筒的最佳开采温度和最佳输送温度。     

柴油内蜡晶的组成与结构

采用气相色谱分析了柴油低温析出蜡晶的化学组成,利用X射线衍射法(XRD)研究了蜡晶结构,对蜡晶形态进行了相衬显微观察,并与加入低温流动改进剂T 1804的柴油蜡晶进行对比。研究结果表明:柴油蜡晶主要由大于C16以上的正构烷烃组成,高碳数正构烷烃先析出结晶,加剂后高碳数正构烷烃含量有所减少。XRD结果显示,蜡晶结构与蜡晶中含量高的高碳数正构烷烃二十三烷结构类似,加剂后平均晶粒变小。通过对蜡晶的显微形态观察表明,加剂后蜡晶聚集体由片状变为枝状连接。     

含蜡原油管道流动的触变性研究

在管流试验装置上研究了含蜡原油的触变性,对原有的触变性描述模式进行了改进,实验发现,同样的剪切历史（管道停输前的剪切历史和停输过程中凝油的收缩）对蜡晶结构的恢复虽然具有一定的不确定性。但重新启动后的平衡剪切应力几乎不受这种不确定性的影响。     

含蜡原油柴油顺序输送中柴油对蜡沉积物的冲刷作用

针对含蜡原油成品油在顺序输送中管壁上会产生蜡沉积物的问题 ,利用管流实验环道模拟了 0号柴油对管壁处蜡沉积物的冲刷实验。结果表明 ,柴油对靠近油流 1/ 3厚度的蜡沉积物的冲刷速率远大于对其余 2 / 3厚度的蜡沉积物的冲刷速率 ,说明这两层沉积物的性质和强度明显不同。但在一定油温和油流剪切应力下 ,每层中柴油对蜡沉积物的冲刷速率变化不大。对两层蜡沉积物分别建立了冲刷速率与油流温度及剪切应力关系的经验模型。利用该模型和壁面蜡沉积模型 ,以库尔勒鄯善输油管道为例 ,计算了 0号柴油与原油顺序输送时管道末端受污染超标的柴油的量 ,说明原油批次输送时 ,在管道末段必须采取清管措施 ;否则 ,蜡沉积物对后输柴油的污染相当严重。     

高压电场作用下含蜡原油中带电胶粒与蜡晶作用机制

电场改性是一种新兴的含蜡原油改性方法,带电胶粒(胶质、沥青质)在电场作用下聚集于蜡晶表面是其主要机制。为明确带电胶粒与蜡晶的作用机制,选取电场降黏效果差异显著的两种含蜡原油,测试并分析电场作用前后油样的表观黏度、阻抗以及蜡晶晶胞参数。结果表明：电场作用后降黏效果显著的1#原油阻抗上升,但作用温度下蜡晶晶胞参数不变,再降温至2℃后,蜡晶晶胞参数变化显著;对于无降黏效果的2#原油,电场作用后其阻抗不变,降温后的蜡晶晶胞参数也没有变化;电场作用下含蜡原油中的带电胶粒吸附于蜡晶表面,是电场发挥降黏效果的必要条件;部分含蜡原油中带电胶粒自缔合从而无法在电场作用下吸附于蜡晶表面,是该类原油不具有电场降黏效果的原因。     

含蜡原油结构抑制机理研究

基于含蜡模拟油加抑制剂GY1前后的特征温度、流变参数、析蜡量及微观结构的实验分析,研究含蜡原油结构抑制机理。结果表明:①抑制剂GY1不能阻止蜡结晶与晶核的形成,反而使析蜡量有所增加;②对于含粗晶蜡的模拟油,抑制剂GY1将阻碍其蜡晶生长,使蜡晶尺寸变小、非对称性增大,进而增强蜡晶颗粒相互作用与连接趋势,宏观表现为降凝与降粘效果差;③对于含微晶蜡的模拟油,抑制剂GY1有助于其蜡晶的聚集生长,使蜡晶尺寸变大、表面结合力降低,进而抑制蜡晶颗粒相互作用与连接趋势,宏观表现为降凝降粘效果显著;④含蜡原油结构抑制的机理就是使蜡晶颗粒聚集变大、提高其对称性、降低其分散度、抑制其相互作用与连接的机理。     

含蜡原油管道流动的触变性研究

在管流试验装置上研究了含蜡原油的触变性 ,对原有的触变性描述模式进行了改进。实验发现 ,同样的剪切历史 (管道停输前的剪切历史和停输过程中凝油的收缩 )对蜡晶结构的恢复虽然具有一定的不确定性 ,但重新启动后的平衡剪切应力几乎不受这种不确定性的影响。     

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.     

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。     

含蜡天然气孔板式节流阀内蜡沉积特性数值模拟

蜡沉积是含蜡天然气在集输和处理过程中常见的一种问题,会危害到天然气管输系统的高效、安全运行。为分析含蜡天然气在孔板式节流阀内的蜡沉积问题,基于离散相模型,通过自定义函数,建立蜡沉积数值模拟模型,分析传统孔板式节流阀的蜡沉积规律。研究结果表明：节流阀内蜡沉积主要受湍动能与涡流的影响,沉积位置主要出现在喉道出口处以及距喉道出口0.17 m左右的管壁处;管道内颗粒最大沉积量随压力的增加而增加,距喉道出口0.17 m左右的沉积宽度约为0.01 m,当压力增加1 MPa,该处沉积位置向管道出口处移动约0.005 m。其中,管道内最大沉积量与节流孔径呈负相关,与颗粒直径、喉道长度呈正相关。     

含蜡原油—柴油顺序输送中柴油对蜡沉积物的冲刷作用

针对含蜡原油-成品油在顺序输送中管壁上会产生蜡沉积物的问题，利用管流实验环道模拟了0号柴油对管壁处蜡沉积物的冲刷实验。结果表明，柴油对靠近油流1/3厚度的蜡沉积物的冲刷速率远大于对其余2/3厚度的蜡沉积物的冲刷速率，说明这两层沉积物的性质和强度明显不同。但在一定油温和温流剪切应力下，每层中柴油对蜡沉积物的冲刷速率变化不大。对两层蜡沉积分别建立了冲刷速率与油流温度及剪切应力关系的经验模型。利用该模型和壁面蜡沉积模型，以库尔勒-鄯善输油管道为例，计算了0号柴油与原油顺序输送时管道末端受污染超标的柴油的量，说明原油批次输送时，在管道末段必须采取清管措施；否则，蜡沉积物对后输柴油的污染相当严重。     

基于石英晶体微天平技术和离子液体对Oddy法的定量表征

报道用于博物馆极低浓度H2S气体的快速在线检测方法.分别以氯化1-丁基-3-甲基咪唑([Bmim]Cl)离子液体和铁基氯化1-丁基-3-甲基咪唑(Fe-[Bmim]Cl)离子液体作为敏感材料,结合石英晶体微天平(QCM)技术用于H2S气体的检测.其中[Bmim]Cl涂膜晶振对H2S的频率响应为0.34 Hz.(L.μg-1)H2S,检测下限8.88μg/L,Fe-[Bmim]Cl涂膜晶振对与H2S的频率响应为1.45 Hz.(L.μg-1)H2S,检测下限0.35μg/L,该值已接近博物馆允许的H2S气体浓度0.2μg/L.响应时间均小于60 s.     

MPCVD金刚石薄膜形貌与晶向

以甲烷、氢气做为气源,利用微波等离子气相沉积的方法在硅片上沉积金刚石薄膜。研究了不同浓度的甲烷对金刚石薄膜形貌和晶向的影响。结果表明:当甲烷浓度为2.44%时,金刚石薄膜晶粒尺寸小,晶形较差,晶面取向以(111)、(220)面为主;甲烷浓度为0.50%时,金刚石薄膜晶粒尺寸较大,晶粒棱角分明,晶面取向以(111)面为主。     

纳米掺杂空芯光子晶体光纤传感器的特性分析

基于现有Comsol Muhiphysics软件,分析了圆形掺杂空芯光子晶体光纤的损耗特性随小孔孔径变化以及所掺物质改变时变化曲线,结果表明,圆形掺杂空芯光子晶体光纤入射波长在900nm至1000nm及1300nm与1480nm范围内具有较好的损耗特性,为进一步探讨掺杂空芯光子晶体光纤的传输特性提供了理论依据和参考.     

L-赖氨酸对CaCO3晶型和形状调控

氨基酸和表面活性剂在生物矿化过程中起着重要的作用,文章研究了L-赖氨酸和十二苯基磺酸钠对CaCO3晶体结晶的协同影响,用XRD和红外光谱对合成的CaCO3晶体进行了表征,采用SEM观察分析了生成的CaCO3晶体的形貌.结果表明,在赖氨酸和十二苯基磺酸钠二元体系中,L-赖氨酸的质量浓度对CaCO3晶型和晶体形状有很大的影...