重质油胶体稳定性表征方法探索

发布时间：2020-10-17 16:34

　　 在重油的开采、储运、生产、加工过程中,重油胶体稳定性的下降会带来一系列问题,而重油的胶体稳定性与沥青质的缔合聚沉有直接关系,因此基于沥青质的缔合聚沉性质研究重油的胶体稳定性具有重要意义。论文提出了重油胶体稳定性表征新方法——上下层性质差异法,性质参数包括电容、电导率、粘度、密度、超声波等。在重质油中加入一定比例的正庚烷或甲苯,制备稳定油样与不稳定油样,研究油样上下层是否有明显性质差异。论文选择了玛瑞常渣和油砂沥青作为研究对象,探索得到上下层差异法的适宜实验条件为:电容差异法表征频率为1KHz、温度为60℃、上下层电极间距为20cm左右;电导率差异法表征频率为1KHz、温度为40℃、上下层电极间距为20cm左右。玛瑞常渣上下层电容差异达到40%、上下层电导率差异达到27%即为不稳定油样;油砂沥青上下层电容差异达到8%,上下层电导率差异达到5%即为不稳定油样。探索将上下层差异法用于对重质油热反应过程的在线表征,论文研究了玛瑞常渣与油砂沥青临氮热反应过程上下层电导率差异与生焦性能的关系,结果证实采用电信号的频率为100KHz时上下层电导率差异最大,当油样开始生焦时,油样上下层电导率差异达到20%。对热反应后的油样,在恒温夹套中进行了上下层电容和电导率差异分析,结果证实上下层电容差异法的最佳实验条件为:温度100℃,极板间频率1KHz;上下层电导率差异法的最佳实验条件为:温度40℃,极板间频率100KHz。实验测得玛瑞常渣临氮热反应3.5h后的油样上下层电导率的差异为24%左右,油砂沥青临氮热反应3.5h后的油样上下层电容和电导率的差异分别为32%和15%左右。可见不同的反应样品,由于油样的性质差异,油样稳定性判断标准不同。此外,论文研究了上下层密度、粘度、超声等性质差异,实验测得添加溶剂稀释的油砂沥青在沥青质聚沉点附近的密度上下层差异为8%,粘度上下层差异为15%。对于稳定与不稳定体系,超声法测得声速和声波衰减值的差异不大,但还有待于进一步研究。
【学位单位】：中国石油大学(华东)
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2016
【中图分类】：TE621
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 前言
    1.1 选题背景及意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 沥青质的结构和性质
        1.2.2 沥青质的临界纳米聚集体浓度（CNAC）
        1.2.3 石油胶体稳定性
2采油过程的胶体稳定性'>        1.2.4 CO₂采油过程的胶体稳定性
    1.3 本课题的研究内容
第二章 实验装置及实验方法的建立
    2.1 实验装置及原料
        2.1.1 实验装置
        2.1.2 实验仪器
        2.1.3 实验原料
    2.2 实验方法
        2.2.1 重质油胶体稳定性表征方法的建立
        2.2.2 重油临氮反应实验操作
        2.2.3 重油临氮热反应生焦率的测定
    2.3 温度检测设计方案
        2.3.1 水温度检测
        2.3.2 油砂沥青体系温度检测
        2.3.3 玛瑞常渣临氮反应 3.5h后的油样体系温度检测
    2.4 小结
第三章 油样体系性质分析与稳定性初步检测
    3.1 实验所用油样性质分析
        3.1.1 油样四组分测定
        3.1.2 油样组分的元素分析、分子量、平均结构参数
        3.1.3 油样各组分极性的计算
        3.1.4 油样各组分摩尔电导率的计算
        3.1.5 油样胶体稳定性分析
        3.1.6 不稳定油样沥青质颗粒分布的理论分析
        3.1.7 胶团结构分子间引力位能的计算
    3.2 油品体系上下层性质观测
        3.2.1 油砂沥青体系显微镜成像分析
        3.2.2 密度、粘度、超声法表征油品体系的稳定性
    3.3 小结
第四章 上下层性质差异法的适宜条件分析与相应阈值提出
    4.1 油品体系电容和电导率的影响因素
        4.1.1 电极测试频率对油品体系电容和电导率的影响
        4.1.2 上下层电极间距对油品体系电容和电导率的影响
        4.1.3 温度对油品体系电导率的影响
        4.1.4 稀释比对油品体系电导率的影响
    4.2 上下层电容和电导率差异分析
        4.2.1 上下层电容和电导率差异在各实验条件下的变化
        4.2.2 取出样品后上下层油品性质差异测定
    4.3 小结
第五章 重质油临氮热反应过程在线表征探索
    5.1 临氮热反应过程的在线电学表征
        5.1.1 玛瑞常渣热反应过程的上下层电导率变化
        5.1.2 玛瑞常渣热反应过程的上下层电导率差异变化
        5.1.3 油砂沥青热反应过程的上下层电导率变化
        5.1.4 油砂沥青热反应过程的上下层电导率差异变化
    5.2 临氮热反应后油样的上下层性质差异变化
        5.2.1 玛瑞常渣热反应后油样的上下层电导率在各条件下的变化
        5.2.2 油砂沥青热反应后油样的上下层电导率在各条件下的变化
        5.2.3 油砂沥青釜反应生焦诱导期的测定
        5.2.4 油砂沥青临氮热反应后油样显微镜成像分析
    5.3 小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间取得的学术成果
致谢

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本文编号：2845044