南海原油性质表征和降凝降黏剂对其流变性能影响研究

发布时间：2020-07-08 05:45

【摘要】：南海油田的开发对降低我国原油对外依存度具有重要意义。降凝降黏添加剂可以有效地改善原油的低温流动性能,研究降凝降黏剂的合成及其对南海原油流变性质的影响,具有重要的科学意义和应用前景。论文首先以南海原油为研究对象,测定了其基本性质,并分离出胶质和沥青质组分,采用高等仪器分析手段并通过相应计算确定了南海原油胶质和沥青质的结构参数,获得了平均分子结构式,确定了南海原油高黏的主要原因是胶质和沥青质的缔合作用形成胶团体系,使低温流动性变差。然后,通过丙烯酸和十八醇酯化反应合成丙烯酸十八酯,与马来酸酐和乙酸乙烯酯共同作为聚合单体,反应得到长链聚合物,并用含氮极性化合物与聚合物进行胺解反应,制得含氮聚合物型降凝降黏剂EN。在EN添加量为1000ppm时,南海原油凝点从23℃下降到20℃,降低3℃；15℃黏度从375.0 Pa-s下降到209.1 Pa·s,降黏率为44.2%；40℃黏度从13.2 Pa·s下降到7.9 Pa·s,降黏率为40.2%。通过正交实验确定了优化的聚合反应条件,研究了聚合反应动力学,分析了反应温度、单体浓度和引发剂浓度对聚合反应速率的影响。论文还绘制了降凝降黏剂EN加剂前后南海原油体系的流变曲线与黏温曲线,构建了流变方程与黏温方程。通过分析加剂前后剪切速率和剪切应力与体系黏度的关系,考察了降凝降黏剂EN对触变性和屈服应力的影响,分析了降凝降黏剂EN对南海原油流变性质的影响机理。最后,采用分子模拟方法计算了EN分子与沥青质聚集体之间的相互作用,构建了加剂与未加剂南海原油模拟体系,计算了体系能量、黏度和剪切应力等参数,揭示了降凝降黏剂EN可以分散原油中胶质和沥青质的缔合结构,达到降黏的效果,可以为分散胶质和沥青质缔合结构的降凝降黏剂分子设计和降凝降黏机理研究提供参考。
【学位授予单位】：华东理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TE622
【图文】：

滞回曲线,原油,南海,触变性

稳定５ｍｉｎ，然后Ｗ剪切速率线性等变率上下行方式对油样进行剪切。上行剪切速率为逡逑０￣２０／ｓ，时间为２０ｍｉｎ，当剪切速率这到２０／Ｓ时继续对油样进行剪切５ｍｉｎ，下行剪切速逡逑率为２０？０／Ｓ，时间为２０ｍｉｎ。所得结果如图５．７所示；逡逑７０００邋Ｉ逦１逡逑Ｄ逡逑■邋■■■■■逡逑６０００邋－邋＂■■■邋■逡逑■邋■■■逡逑５０００邋－逦■邋■逡逑４０００邋－逦＇逡逑安逦Ｉ逡逑３０００邋－逦■＇逡逑２０００邋－＿Ｂ邋Ｘ逦■＂■－Ｉ逡逑／逦逦？逦Ｅ逡逑１０００邋－／邋＂Ｃ邋■■■■■＂逡逑０邋（Ａ逡逑．逦１逦，逦Ｉ逦邋Ｉ逦．逡逑０逦５逦１０逦１５逦２０逡逑ｙ／ｓ＂＇逡逑图５．７南海原油的滞回曲线逡逑Ｆｉｇ．５．７邋Ｈｙｓｔｅｒｉｔｉｃ邋ｃｕｒｖｅ邋ｏｆ邋Ｎａｎｈａｉ邋ｃｒｕｄｅ邋ｏｉｌ逡逑从图５．７可看出，南海原油在１５°Ｃ时具有触变性，且在外力作用下，原油内部结逡逑构随剪切速率和剪切作用时间而发生明囼变化，可分为５个阶段：逡逑（１）

降黏,效果,黏度

同样采用奥地利Ａｎｔｏｎ邋Ｐａａｒ公司生产的ＭＣ民５２模块化流变仪对合成降凝降黏剂的逡逑效果进行了评价，设定转速为１０／Ｓ，温度从１０°Ｃ变化到８（ＴＣ，升温速率ｒＣ／ｍｉｎ，在测逡逑定范围内均匀取１０００个数据点作为结果输出。结果如图５．９所示：逡逑６００邋Ｉ逦逡逑４００．逦１逡逑５００逦－逦ｆ＼逦３加－逡逑■逦＼逦３００邋－逡逑４ＱＱ逦［逦邋ＴＮ十ｃｒｕｄｅ邋ｏｉｌ逡逑Ｉ逦■逦＼＼＼逦巧。－？逡逑＾邋３００逦－逦＼＼＼逦２００逡逑３逦＼＼＼邋／逦＂。逦￣ｏｉｌ逡逑２日日－逦１５０邋■逦ＥＮ＋ｃｒｕｄｅｏｉ广逡逑１００——■——■——■——＇——■——■——■——■——■——逡逑１５逦１６逦１７逦１８逦１９逦２０逡逑１。。；逡逑０邋－邋逦逦逦逦逡逑Ｉ邋．邋Ｉ邋．邋Ｉ邋．邋Ｉ邋．邋ｔ邋．邋Ｉ邋．邋Ｉ邋．邋Ｉ邋．逡逑１０逦２０逦３０逦４０逦５０逦６０逦７０逦另邋０逦９０逡逑Ｔｅｍｐｅｒａ邋化邋ｒｅ／0Ｃ逡逑图５．９黏度随温度变化图逡逑Ｆｉｇ．５．９邋Ｔｈｅ邋ｒｅｌａｔｉｏ打邋ｏｆ邋ｖｉｓｃｏｓｉｔｙ邋ｗｉｔｈ邋化ｍｐｅｒａｔｕｒｅ逡逑由图５．９可看出合成的几种降黏剂都有一定的降黏效果，其中ＳＭＥ降黏效果最差，逡逑Ｎ系列降黏剂效果相化ＥＮ降黏效果最好，ＴＮ优于ＡＮ。４中降黏剂都属于大分子降逡逑黏剂，由于有很长的侧链，可１＾撑开胶质和洒青质的缔合结构使其变得松散，从而一定逡逑程度的降低原油黏度。Ｎ系列降黏剂引入了更多的极性基团，可Ｗ与具有一定极性的胶逡逑质和浙青质形成更强的氨键

南海,原油,吸热峰

逦第６９页逡逑对比图５．６可知低剪切应力下加入ＥＮ后黏度值降低幅度很大，并且屈服应力有了逡逑一定程度的下降。逡逑５．２．６降凝降黏剂对南海原油触变性的影响逡逑用与测定南海原油屈滞回环同样的方法测得加剂南海原油滞回环逡逑４５００邋Ｉ逦逡逑４０００邋－逦Ｄ逡逑３５００邋－逦■—逦■＂■■■／逡逑■邋■逦■逡逑３０００邋－逦．逡逑２５。。；逦一一逡逑ｄ邋２０００逦■＇逦Ｉ逡逑言．１＼逡逑kw；Ｔ逦邋邋邋邋Ｅ逡逑姦逦逦逡逑５００邋［逡逑■５０。—■—；—■逦ｔｏ＾￣￣￣■ｉ逡逑ｐ／ｓ＇＾逡逑图５．１５邋１０００ｐｐｍＥＮ＋南海原油的滞回曲线逡逑Ｆｉｇ．５．１５邋Ｈｙｓｔｅｒｉｔｉｃ邋ｃｕｒｖｅ邋ｏｆ邋ｌＯＯＯｐｐｍＥＮ＋Ｎａｎｈａｉ邋ｃｒｕｄｅ邋ｏｉｌ逡逑从图５．１５可看出，加剂南海原油在１５°Ｃ时仍具有触变性，并与南海原油类似，整逡逑个触变过程可分为５个阶段。对比两个滞回环中Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ点的位置可Ｗ发现，逡逑Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｅ位置基本相同，而Ｄ点位置明显降低。其中Ａ点为原点。Ｂ、Ｃ点位置相逡逑同说明两者在屈服应力的表现方面有一定的相似性，当然，此处为剪切速率匀速上升，逡逑与剪切应力匀速变化不同且取点较少，不能作为屈服应力的判定依据。而加剂后南海原逡逑油Ｄ点位置明显高于加剂前，这表明ＥＮ可Ｕ显著分散南海原油中的胶质、渐青质缔合逡逑结构，剪切速率升高对油样中缔合作用的减弱效果变差。经过一段时间剪切后胶质和源逡逑青质分子从基本完全分散

【参考文献】