含蜡原油触变性规律及模型研究

发布时间：2020-06-25 22:04

【摘要】：触变性是一种非牛顿流体性质,它用于描述表观黏度随荷载大小以及荷载作用时间变化的规律。低于显触点的含蜡原油也会呈现触变性,并且原油的触变性对于停输管道的再启动过程具有重要影响,因而它一直是原油流变学研究的热点问题。但是低温含蜡原油的触变性也一直是原油流变学研究中的难点,因为原油触变体的力学性质与温度条件和剪切条件的关联很大,并且低温时含蜡原油的触变性并不是单独存在的,原油触变性实验研究时会受到其它流变性质的影响。含蜡原油的触变性研究中最重要的是建立触变性模型,目前对于含蜡原油触变性模型的研究主要采用结构参数方法,这种方法建立的模型一般具有参数多、精度高以及求解困难的特点,然而这类模型并不能对荷载停止作用后以及温度引起的触变性规律进行合理解释。另外,目前缺少对含蜡原油触变性影响因素进行评价的方法,关于触变性影响因素的研究也很少。本文主要采用能量观点对低温含蜡原油的触变性进行研究,研究内容分为触变性实验和触变性理论两个部分。触变性实验中采用控应变的ARES-G2流变仪对冀东原油的触变性基本规律以及影响因素进行了研究,触变性基本规律研究中得到了冀东原油表观黏度和触变体随温度、剪切速率、时间的变化规律,以及循环测试中剪切应力滞回环随加载次数变化的规律；触变性影响因素研究中得到了恒温时间、温度历史以及剪切历史对冀东原油触变性的影响规律,研究中提出了基于阶跃变化剪切的触变性影响因素实验评价方法,并采用表观黏度破坏度和恢复度两个指标对触变性影响因素进行评价,研究结果表明原油内部结构越稳定,表观黏度的破坏度会越大,恢复度会越小。触变性影响因素研究中还对循环测试中剪切速率的加载速率以及剪切速率最大值对剪切应力滞回环的影响规律进行了研究。触变性理论研究部分建立了基于能量观点的含蜡原油触变性研究方法以及基于势函数的速率型二级结构模型。基于能量观点的原油触变性研究方法中提出了结构破坏势函数和结构恢复势函数两个概念,并采用两个势函数的关系对含蜡原油的触变性规律进行了分析,研究中通过含蜡原油触变性的基本规律对结构破坏势函数进行了划分,并建立了两个势函数平衡值以及结构破坏势函数和剪切应力的关系,使得基于能量观点的原油触变性研究方法能用于含蜡原油触变性的实际描述。原油触变性模型研究中通过对两个势函数的特点以及它们随时间变化的速率进行分析,建立了基于势函数的速率型二级结构模型,二级结构模型与一级结构模型以及Houska模型之间的比较表明二级结构模型预测精度最高。另外,触变性模型研究中还对荷载停止作用后以及温度变化时两个势函数的数学关系进行了研究。
【学位授予单位】：西南石油大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TE621
【图文】：

曲线,冀东,原油,流变仪

实验装置逡逑ＡＲＥＳ－Ｇ２邋流变仪逡逑文中涉及的含蜡原油触变性实验主要采用ＡＲＥＳ－Ｇ２流变仪完成，其外形如ＡＲＥＳ－Ｇ２流变仪是目前唯一的一款实现马达与传感器分离设计的流变仪，于施加的剪切应变而测量应力，而且测试结果精度较高。中石油管道科技研的ＡＲＥＳ－Ｇ２流变仪配备了先进的Ｐｅｌｔｉｅｒ板控温系统，控温精度为±０．０１％，仪具有锥板、平行板、同轴圆筒等不同的测试系统和夹具，测试者可Ｗ根据基本性质Ｗ及所需施加的荷载对其进行选择。逡逑Ｉ邋ｒｄｙＪ逡逑

流变仪,含蜡原油,同轴圆筒,转子

１０逦２０逦３０逦４０逦５０逦６０逦７０逦８０逡逑温度ｒｃ）逡逑图２－１冀东原油全黏温曲线逡逑２．邋１．２实验装置逡逑（１）邋ＡＲＥＳ－Ｇ２邋流变仪逡逑本论文中涉及的含蜡原油触变性实验主要采用ＡＲＥＳ－Ｇ２流变仪完成，其外形如图逡逑２－２所示。ＡＲＥＳ－Ｇ２流变仪是目前唯一的一款实现马达与传感器分离设计的流变仪，它逡逑可Ｗ独立于施加的剪切应变而测量应力，而且测试结果精度较高。中石油管道科技研究逡逑中屯、购置的ＡＲＥＳ－Ｇ２流变仪配备了先进的Ｐｅｌｔｉｅｒ板控温系统，控温精度为±０．０１％，并逡逑且此流变仪具有锥板、平行板、同轴圆筒等不同的测试系统和夹具，测试者可Ｗ根据所逡逑测物料的基本性质Ｗ及所需施加的荷载对其进行选择。逡逑Ｉ邋ｒｄｙＪ逡逑图２－２邋ＡＲＥＳ－Ｇ２流变仪图示逡逑本论文含蜡原油的触变性实验研巧中采用ＡＲＥＳ－Ｇ２流变仪的同轴圆筒系统及配套逡逑的转子进行实验，主要包含如下几点原因：逡逑１４逡逑

【参考文献】