考虑乳化水影响的含蜡原油胶凝过程特性研究

发布时间：2020-10-23 04:04

【摘要】：含蜡原油在开采、储存及运输过程中,随着体系温度的降低会引起蜡晶的析出、聚集、沉淀,这不仅会影响含蜡原油体系的流变性质,还会使其出现胶凝现象。当水相存在于含蜡原油体系中时,由于油水两相之间乳化作用的发生,非牛顿型油水两相体系的胶凝行为在具备含蜡原油胶凝特性的同时,必然又具有其自身的特殊性,这对石油生产加工中油水混输工艺的优化设计与安全运行保障提出了新的要求和挑战。为此,本文结合节能降耗形势下油水两相低温集输工程实际,以油包水型(W/O)含蜡原油乳状液为对象,考虑乳化水的影响,综合识别含蜡原油的胶凝特征参数及界限,并利用颗粒录影显微结构分析和分形表征的方法描述其胶凝过程及胶凝聚集结构,进而基于胶凝成核的机理和热分析理论,推导建立乳化胶凝成核速率数学模型,同时借助差示扫描量热(DSC)系列实验数据,研究降温胶凝过程特性及其动力学。流变特性测试结果表明,W/O型含蜡原油乳状液体系的胶凝温度界限随乳化水分数的升高呈现增大趋势,相应胶凝过程中形成凝胶体的结构强度增大,且在恒应力作用下,温降速率增大,胶凝温度界限呈升高特征,而胶凝结构强度则逐渐减弱。乳化水存在下蜡晶胶凝聚集结构的分形维数随着乳化水分数的升高逐渐增大,且其共存形态由分散颗粒状向聚集胶团状转变,使得W/O型含蜡原油乳状液体系的胶凝聚集被促进,并贡献于更高强度胶凝结构的形成。在胶凝特征温度区间内,经历相同剪切作用的W/O型含蜡原油乳状液体系,其胶凝成核速率随乳化水分数的上升而逐渐加快,同一含水率的W/O型含蜡原油乳状液体系,其胶凝成核速率随着剪切强度的增加和乳化水滴半径的减小而增大。该研究结果对于丰富和拓展含蜡原油胶凝理论具有重要的科学意义,同时,形成的规律性认识对于矿场油水混输工艺优化设计及其安全运行保障措施与参数的制定具有指导价值。
【学位授予单位】：东北石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TE622
【图文】：

分形维数主要的估算方法有 Pentland 等人[72]提出的布朗运动法，该求解分形维数的方法是将图像表面视为分数布朗运动，并通过求取分数布朗运动的 Fourier 功率谱来估计图像的分形维数。Gangepain 等人[73]则通过“盒子”维数的方法求取分形维数，该方法是按不同的测量尺度划分图像形成网格，统计出网格中包含的盒子个数，根据不同测量尺度以及相对应的盒子个数来估计分形维数。Peleg 等人[74]提出的“毯子维”方法即毯子覆盖法，则是把灰度图像想象成一个在三维空间中的分形曲面，把三维空间中的所有距离曲面表面为 r 的点，用厚度为 2r 的毯子覆盖，并通过求取覆盖毯子的表面积来估计分形维数。3.2 乳化水-蜡晶胶凝结构的分形表征方法构建蜡晶在原油中生长的过程中已经有高度的不规则、非线性的特点，已有在蜡晶微观实验观察中，蜡晶的形态和几何结构显示了某种程度的自相似性，所以蜡晶适用于分形理论的研究条件[75,76]。同样，乳化水本身的结构形态同样适用于分形理论的研究条件，故乳化水-蜡晶胶凝结构属于分形几何学的研究范围。如前所述，目前分形维数估算方法主要使用盒计数法，该方法需要将图像进行二值化处理，会在很大程度上损失图像的灰度信息，使相应计算的蜡晶分形维数不可避免地偏低，导致对相间聚集行为表征的失

图 3-2 聚光束反射测量追踪仪水介质同第二章。，首先利用剪切分散乳化机制备不同含水率的乳状液样打开恒温浴槽，并根据第二章胶凝特征参数的测定结果液体系胶凝特征温度以下 5℃；然后，将含蜡原油乳状试釜中，待稳定后，将 PVM 探头插入并固定于样品液，采集记录不同时间内乳化水-蜡晶聚集、胶凝结构的30min 和 60min 的乳化水-蜡晶图像进行结果的比较与分验的具体方案如下：间 15min水率 10%；水率 20%；水率 30%；

东北石油大学工程硕士专业学位论文状液凝胶网络。如图 4-1 所示，在原油析蜡点温度以下的冷却降温过程中，蜡晶粒出并吸附于乳化水滴的表面（I）；随着粒子不断的析出、吸附、聚集，进而覆盖乳滴的表面（II），增强油水乳化体系的稳定性；之后，蜡晶会继续以乳化水滴为核心其表面持续不断的聚集，长大，进而包裹其余乳化水滴，显现成核效应（III）；最终体系局部发展到整个乳液体积范围内，胶凝成核过程完成（IV）。含蜡原油
【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 黄启玉;王蕾;;微观液滴分布对含蜡原油乳状液流变性的影响[J];石油学报;2013年04期

2 敬加强;杨梅;刘霞;萧巍;;基于热油管道结蜡不均匀性的蜡沉积厚度预测[J];油气田地面工程;2013年07期

3 赵修太;白英睿;王增宝;尚校森;;乳状液体系在油田中的应用综述[J];中外能源;2011年11期

4 程亮;李纪晖;孙晨;;稠油中胶质稳定分散沥青质的作用研究[J];西安石油大学学报(自然科学版);2011年01期

5 李其抚;苗青;胡森;柳建军;支树洁;马超;张玉萍;王建宏;王新立;闫磊;;控应变流变仪测试含蜡原油的胶凝过程[J];油气储运;2010年12期

6 孙长宇;袁青;马庆兰;李清平;陈光进;;多元气-液-固复杂体系相平衡[J];中国科学:化学;2010年09期

7 杨飞;李传宪;林名桢;郝春成;;含蜡原油降凝剂与石蜡作用机理的研究进展与探讨[J];高分子通报;2009年08期

8 林名桢;李传宪;杨飞;郁振华;刘雅慧;;含蜡原油胶凝过程特性研究[J];高等学校化学学报;2008年11期

9 宫敬;窦丹;;用改进的PR模型预测原油包水型乳状液表观粘度[J];中国石油大学学报(自然科学版);2007年05期

10 高鹏;张劲军;侯磊;;含蜡原油粘弹性与微观结构间关系的研究现状与分析[J];石油天然气学报;2007年01期

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 王志华;含水原油低温集输胶凝淤积行为及治理研究[D];东北石油大学;2014年

中国硕士学位论文全文数据库 前2条

1 张磊;油—水两相管输剪切流场中蜡沉积的作用机制研究[D];东北石油大学;2018年

2 马勇;胶凝含蜡原油结构的形成与破坏特性研究[D];中国石油大学;2010年

本文编号：2852527