含蜡原油电场处理改性方法及改性机理研究
发布时间：2021-05-06 04:55
在环境温度下蜡的结晶析出导致原油黏度上升,增大了输送能耗;蜡晶网络的形成则使原油表现出屈服应力、触变性等结构特性,给管道安全运行带来了威胁。因此,改善原油流动性对于保障输油管道安全、高效运行具有重要意义。电场处理是一种新型改性手段,可显著改善凝点附近含蜡原油的流动性。然而,目前对于该方法的改性机理、改性效果稳定性及其影响因素的认识仍处于初级阶段。本文使用研发的静态电场处理装置和动态电场处理与流动性测量一体化装置,开展了系列研究。本文首先研发了一套动态电场处理与流动性测量一体化装置,能够电场处理流动条件下的原油,同时准确测量处理后原油的流动性。通过施加与原油流动方向平行的电场（0.20.8 kV/mm）,系统考察了处理温度、加载场强对电场改性效果的影响。研究发现,对于析蜡点以下、凝点以上的含蜡原油,电场处理能够显著降低其黏度,最高可达70%;处理温度越低、加载场强越高,降黏效果越好;与未处理的原油相比,电场处理后原油的稠度系数降低、流动行为指数上升,处理后原油的非牛顿流体特性减弱,且加载场强越大非牛顿性削弱程度越大;电场处理对原油的胶凝温度没有显著影响,但可以使胶凝...
【文章来源】：中国石油大学(北京)北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：127 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
创新点
第1章 绪论
1.1 课题背景及研究意义
1.2 本课题领域研究概况
1.2.1 电场处理装置及方法
1.2.2 电场处理条件的影响
1.2.3 电场改性效果稳定性
1.2.4 原油电场改性机理
1.2.5 电场处理工业试验
1.3 研究思路及主要研究成果简介
1.3.1 总体研究思路
1.3.2 主要成果简介
第2章 原油电场处理装置研究
2.1 实验材料及物性
2.1.1 原油物性测试
2.1.2 模拟油物性测试
2.2 电场处理装置的研发
2.2.1 动态电场处理装置
2.2.2 静态电场处理装置
2.3 电场处理装置可行性
2.3.1 动态电场处理
2.3.2 静态电场处理
2.4 本章小结
第3章 含蜡原油的电场改性效应
3.1 研究现状回顾
3.1.1 电场处理条件的影响
3.1.2 电场处理效果的稳定性
3.1.3 电场处理对结构特性的影响
3.2 实验方法
3.2.1 电场处理降黏测试
3.2.2 改性效果稳定性测试
3.2.3 原油结构特性测量
3.3 实验结果分析
3.3.1 处理条件对改性效果的影响
3.3.2 改性效果的静态和动态稳定性
3.3.3 电场处理原油的结构特性
3.4 本章小结
第4章 蜡和沥青质对电场作用效应的影响
4.1 国内外研究现状
4.2 实验方法
4.2.1 实验材料简介
4.2.2 动态电场处理
4.2.3 静态电场处理
4.2.4 沥青质粒径统计
4.3 实验结果与分析
4.3.1 原油的电场改性效果
4.3.2 含蜡量对电场改性效果的影响
4.3.3 析蜡量对电场改性效果的影响
4.3.4 沥青质含量对电场改性效果的影响
4.3.5 沥青质分散程度对电场改性效果的影响
4.4 本章小结
第5章 含蜡原油电场改性机理探究
5.1 国内外研究现状
5.1.1 电流变正效应机理
5.1.2 电流变负效应机理
5.1.3 原油电场改性机理
5.2 电场改性机理初步分析
5.2.1 昆克旋转
5.2.2 电泳运动
5.2.3 抑制析蜡
5.3 电场改性机理探索
5.3.1 显微观察方法及统计软件
5.3.2 动态处理原油中的蜡晶
5.3.3 静态处理模拟油中的蜡晶和沥青质
5.3.4 二维空间球形颗粒的偶极矩
5.3.5 原油及模拟油的介电常数
5.4 本章小结
第6章 结论与建议
6.1 本文研究结论
6.2 对今后研究工作的建议
参考文献
附录A 动态电场处理#1原油的实验数据
附录B 二维空间球形颗粒偶极矩方程
致谢
个人简历、在学期间发表的学术论文及研究成果
学位论文数据集
【参考文献】：
期刊论文
[1]含蜡原油屈服特性的试验研究[J]. 侯磊,张劲军. 石油天然气学报. 2007(06)
[2]易凝高粘原油管输技术及其发展[J]. 张劲军. 中国工程科学. 2002(06)
[3]静电场对原油粘度影响的试验研究[J]. 黄柳宾,关继腾,王殿生. 油气储运. 1998(07)
[4]用电容法测量原油凝点的可行性实验[J]. 张宝芬,卢佩,时京. 清华大学学报(自然科学版). 1996(05)
[5]原油磁处理防蜡技术应用与机理的研究[J]. 朱林. 油田地面工程. 1991(05)
硕士论文
[1]原油电场处理改性研究[D]. 冯凯.中国石油大学（北京） 2017
[2]不同极性沥青质对含蜡油胶凝行为影响的研究[D]. 李宇卓.中国石油大学（北京） 2017
本文编号：3171277
【文章来源】：中国石油大学(北京)北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：127 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
创新点
第1章 绪论
1.1 课题背景及研究意义
1.2 本课题领域研究概况
1.2.1 电场处理装置及方法
1.2.2 电场处理条件的影响
1.2.3 电场改性效果稳定性
1.2.4 原油电场改性机理
1.2.5 电场处理工业试验
1.3 研究思路及主要研究成果简介
1.3.1 总体研究思路
1.3.2 主要成果简介
第2章 原油电场处理装置研究
2.1 实验材料及物性
2.1.1 原油物性测试
2.1.2 模拟油物性测试
2.2 电场处理装置的研发
2.2.1 动态电场处理装置
2.2.2 静态电场处理装置
2.3 电场处理装置可行性
2.3.1 动态电场处理
2.3.2 静态电场处理
2.4 本章小结
第3章 含蜡原油的电场改性效应
3.1 研究现状回顾
3.1.1 电场处理条件的影响
3.1.2 电场处理效果的稳定性
3.1.3 电场处理对结构特性的影响
3.2 实验方法
3.2.1 电场处理降黏测试
3.2.2 改性效果稳定性测试
3.2.3 原油结构特性测量
3.3 实验结果分析
3.3.1 处理条件对改性效果的影响
3.3.2 改性效果的静态和动态稳定性
3.3.3 电场处理原油的结构特性
3.4 本章小结
第4章 蜡和沥青质对电场作用效应的影响
4.1 国内外研究现状
4.2 实验方法
4.2.1 实验材料简介
4.2.2 动态电场处理
4.2.3 静态电场处理
4.2.4 沥青质粒径统计
4.3 实验结果与分析
4.3.1 原油的电场改性效果
4.3.2 含蜡量对电场改性效果的影响
4.3.3 析蜡量对电场改性效果的影响
4.3.4 沥青质含量对电场改性效果的影响
4.3.5 沥青质分散程度对电场改性效果的影响
4.4 本章小结
第5章 含蜡原油电场改性机理探究
5.1 国内外研究现状
5.1.1 电流变正效应机理
5.1.2 电流变负效应机理
5.1.3 原油电场改性机理
5.2 电场改性机理初步分析
5.2.1 昆克旋转
5.2.2 电泳运动
5.2.3 抑制析蜡
5.3 电场改性机理探索
5.3.1 显微观察方法及统计软件
5.3.2 动态处理原油中的蜡晶
5.3.3 静态处理模拟油中的蜡晶和沥青质
5.3.4 二维空间球形颗粒的偶极矩
5.3.5 原油及模拟油的介电常数
5.4 本章小结
第6章 结论与建议
6.1 本文研究结论
6.2 对今后研究工作的建议
参考文献
附录A 动态电场处理#1原油的实验数据
附录B 二维空间球形颗粒偶极矩方程
致谢
个人简历、在学期间发表的学术论文及研究成果
学位论文数据集
【参考文献】：
期刊论文
[1]含蜡原油屈服特性的试验研究[J]. 侯磊,张劲军. 石油天然气学报. 2007(06)
[2]易凝高粘原油管输技术及其发展[J]. 张劲军. 中国工程科学. 2002(06)
[3]静电场对原油粘度影响的试验研究[J]. 黄柳宾,关继腾,王殿生. 油气储运. 1998(07)
[4]用电容法测量原油凝点的可行性实验[J]. 张宝芬,卢佩,时京. 清华大学学报(自然科学版). 1996(05)
[5]原油磁处理防蜡技术应用与机理的研究[J]. 朱林. 油田地面工程. 1991(05)
硕士论文
[1]原油电场处理改性研究[D]. 冯凯.中国石油大学（北京） 2017
[2]不同极性沥青质对含蜡油胶凝行为影响的研究[D]. 李宇卓.中国石油大学（北京） 2017
本文编号：3171277
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