原油降凝劑的復(fù)配及降凝劑降凝機(jī)理研究

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1、中國(guó)石油大學(xué)(華東)碩士論文第2章舍蠟原油特點(diǎn)及降凝劑復(fù)配現(xiàn)狀(2)含蠟原油的流變性特點(diǎn)含蠟原油的流變特性取決于液態(tài)介質(zhì)的成分，固體顆粒的含量及其分散程度，也與原油的熱歷史和剪切歷史等因素有關(guān)。實(shí)驗(yàn)測(cè)定表明，盡管不同產(chǎn)地的原油其組成和物性各異，但它們的流變特性隨油溫的變化規(guī)律卻是相似的[41。按照油溫從高到低變化，參照含蠟原油的全粘溫曲線(xiàn)(圖2．1)，大體可以分為三種流變體類(lèi)型：凝點(diǎn)反常點(diǎn)析蠟點(diǎn)T圖2-1含蠟原油的全粘溫曲線(xiàn)①牛頓流體類(lèi)型(A、B區(qū))當(dāng)油溫在析蠟點(diǎn)以上時(shí)，蠟晶全部溶解于原油中，膠質(zhì)、瀝青質(zhì)高度分散，可認(rèn)為含蠟原油為假均勻單相體系，具有牛頓流體的特性。在該區(qū)間內(nèi)，

2、粘度只是溫度的單值函數(shù)，其變化符合指數(shù)規(guī)律，即Ig／z=A—BT(2-I)4中國(guó)石油大學(xué)(華東)碩士論文第2章含蠟原油特點(diǎn)及降凝劑復(fù)配現(xiàn)狀式中，A、B為常數(shù)，B稱(chēng)為粘溫指數(shù)。溫度降低，蠟晶開(kāi)始析出，粘度增高，反映在粘溫曲線(xiàn)上析蠟點(diǎn)處斜率發(fā)生轉(zhuǎn)折，此后粘度隨溫度下降而增加的幅度增大。但因析出的蠟晶不多，顆粒濃度很低且高度分散，所以在一定的溫度范圍內(nèi)，含蠟原油為很稀的細(xì)分散體系，基本還屬于牛頓流體，仍可用上述的指數(shù)關(guān)系式描述，但A、B的值發(fā)生了變化。②假塑性流體類(lèi)型(c區(qū))當(dāng)溫度低于反常點(diǎn)時(shí)，蠟晶析出增多，析出的蠟晶在成長(zhǎng)，膠質(zhì)、瀝青質(zhì)被吸附或共晶生長(zhǎng)，形成不同形狀、大小的分子團(tuán)和

3、小顆粒，其相互間作用力大大增加。盡管此時(shí)液態(tài)烴仍為連續(xù)相，但剪切作用會(huì)影響體系內(nèi)部顆粒的成長(zhǎng)速度、形狀、大小和取向，因而流變性質(zhì)發(fā)生質(zhì)的變化，出現(xiàn)反常，呈現(xiàn)出假塑性，并常常伴有觸變性和剪切稀釋性。在動(dòng)平衡條件下，剪切應(yīng)力t與剪切速率尹之間的關(guān)系方程式即流變方程可用冪律方程f=塒”(2—2)表示。式中，K為稠度系數(shù)，n為流變指數(shù)。在此溫度區(qū)間內(nèi)，稠度系數(shù)K和流變指數(shù)n一般只是溫度的函數(shù)，常用K=Ae-盯來(lái)回歸K，用n=a+bT+clr2來(lái)回歸n，有時(shí)只把n表示成溫度的線(xiàn)性函數(shù)。隨溫度的降低，K逐漸增大，n逐漸減小，即原油的稠度增大，但剪切稀釋性增強(qiáng)。③屈服假塑性流體類(lèi)型(D區(qū))隨

4、著油溫進(jìn)一步降低，當(dāng)原油溫度低于失流點(diǎn)時(shí)，蠟晶繼續(xù)析出，已析出的蠟晶長(zhǎng)大、聚集，蠟晶逐漸形成空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，把液態(tài)烴分割包圍于其中，體系成為絮凝狀或半絮凝狀混合物，表現(xiàn)出結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。溫度再下降，低分子蠟也析出，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度加強(qiáng)，宏觀表現(xiàn)為凝固。此時(shí)原油成為屈服假塑性流體，并具有較強(qiáng)的觸變性。動(dòng)平衡方程可用Herschel--Bulkley方程5中國(guó)褥油大學(xué)(華東)碩士論文第2章含蠟原油特點(diǎn)及降凝劑復(fù)配現(xiàn)狀f=f。+搿”(2—3)表示，式中，f，為動(dòng)屈服值?！銇?lái)講，原油在屈服后又襲現(xiàn)出更強(qiáng)的觸變性和剪切稀釋性。2．1．2降凝劑作用枕瑾降凝劑改變了娠油中蠟晶的形態(tài)和習(xí)性，從囂改善了原

5、油的低溫流動(dòng)髏麓。蠢魏，努須先分耩舔澹孛石蟮豹褥密逑程搿。葫蠟在原油中的溶解度隨熊分子量的增丈和蠟熔點(diǎn)的升高而下降，墩隨原油密度和平均分予爨的減小而增加。不同熔點(diǎn)的石蠟在同一耱暇澹孛具套不麓戇溶簿瘦，藏在含蠖暴溱戇降涅過(guò)程巾，其爭(zhēng)爨含的籍蠟成分總羆按其分子量的尚低依次析出。原油中剛開(kāi)始析出石蠟晶糍時(shí)的溫度稱(chēng)為石蠟的初始結(jié)晶溫度。稍蠟結(jié)晶大量析出的溫度莛圍稱(chēng)為析蠟嘉峰逸。警l起管內(nèi)壁雅蠟的關(guān)鍵因素蹩溫度，一方面由于管壁鯰艙油溫低于蠟的初始結(jié)晶漱度，使油流中的石蠟分子借助于管內(nèi)壁所提供的結(jié)晶中心(如內(nèi)壁的糧糙突起、機(jī)械雜質(zhì)和砂鐐)結(jié)晶櫥出，形成不流動(dòng)靜結(jié)蟮層，薺邃～步吸辯滾穰孛靜蹭

6、晶，形成閼絡(luò)結(jié)擒，凳幫分液態(tài)原油包圍其中；另～方面，由予熱油管路橫截面上鄰近臀壁處的溫度梯度，當(dāng)溫度最低的內(nèi)壁面處溫度析出蠟齲后，該處溶液中溶解的囂蟪分子濃度裁低予瓷蠹璧瑟遠(yuǎn)簸豹溶滾。壤栽是瓷，只鼗涵滾孛存在溫艨低于石蠟初始結(jié)晶溫度的區(qū)間，并鼠其中存在徑向溫度梯度(dT／dr)，油流中就會(huì)出現(xiàn)石蠟分子的徑向濃度梯度(dC／dr)。由于濃度梯發(fā)豹存在，鎪繕石蠟分予扶蜚中心南籬蹩經(jīng)囪擴(kuò)教，雋譬壁豹繼續(xù)縭蟮倉(cāng)I造了條件。根據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道，自Davis發(fā)現(xiàn)Paraflow對(duì)禽蠟成品油疑有降凝作用以來(lái)，就開(kāi)始了降凝裁作用撬壤的研究，緞至今尚無(wú)比較滿(mǎn)意的理6中國(guó)石油大學(xué)(華東)碩士論文第2章含

7、蠟原油特點(diǎn)及降凝劑復(fù)配現(xiàn)狀論。有的文獻(xiàn)指出，降凝劑分子在蠟分子析出前從原油中析出時(shí)，起晶核作用；與蠟分子同時(shí)析出時(shí)，和蠟分子共晶；在蠟分子析出后再析出時(shí)，則吸附在蠟晶表面上。但比較公認(rèn)的則是共晶理論州(1938年Davis等人最早提出)與吸附理論【7'8l(1962年Lorensen最早提出)。共晶理論認(rèn)為，降凝劑分子有與石蠟分子相同的和不同的結(jié)構(gòu)部分，與石蠟相同的部分為烴鏈(非極性基團(tuán))，可與石蠟共晶；而與石蠟共晶的部分(極性基團(tuán))，則阻礙蠟晶進(jìn)一步長(zhǎng)大，使蠟晶在x,y方向生長(zhǎng)緩慢，而在Z