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《孤島稠油流變特性試驗研究與數(shù)值計算》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、孤島稠油流變特性試驗研究與數(shù)值計算摘要：利用環(huán)道實驗系統(tǒng)對孤島稠油的流動特性進行了研究，分析了稠油流速對管輸粘度與管輸壓降的影響，結(jié)果表明，當含水率較低時，稠油管輸粘度隨流速的變化趨勢主要與管輸溫度有關(guān)，當含水率高于0.50時，稠油管輸粘度基本不隨流速發(fā)生變化。通過數(shù)值計算，得到了稠油粘度與溫度、含水率及氣液比的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)稠油粘度隨溫度和含水率的變化曲面如同“翻頁”，并利用matlab中的sftool工具箱擬合出孤島稠油粘度的經(jīng)驗關(guān)系式。中國2/vie 關(guān)鍵詞：稠油；流變特性；粘度；壓降；氣液比 稠油的流動特性與多
2、種因素有關(guān)，不同的流動狀況對稠油表現(xiàn)出的流變性也有影響。使得含水超稠油在一定溫度、一定含水率和流量條件下的加熱保溫管輸成為可能[1]。郭東紅[2]分析了乳化降粘角度對稠油乳狀液流變性質(zhì)的影響；張躍雷等人[3]從動態(tài)和靜態(tài)兩種角度測量了不同粘度稠油的流變特性；王鳳巖等人[4]從含水率角度研究了遼河稠油的流變特性；王為民等人[5]分析了超稠油的轉(zhuǎn)相問題，并研究了含水率、溫度及剪切速率對含水原油流變特性的影響。本文利用自行設(shè)計的環(huán)道實驗系統(tǒng)對孤島稠油進行了測試，主要研究了流速對原油粘度及壓降的影響，并通過數(shù)值計算進行原油流變
3、特性的影響因素分析，建立孤島稠油粘度的經(jīng)驗關(guān)系式。 1環(huán)道實驗系統(tǒng) 環(huán)道實驗系統(tǒng)如圖1所示，主要包括油熱處理罐、循環(huán)水加熱罐、污水加熱罐、稠油泵、摻水泵、循環(huán)水泵、實驗測試管段、輔助管段、電伴熱帶以及自控測試儀表，該系統(tǒng)可實現(xiàn)單一原油/稠油環(huán)道流變實驗研究及稠油不同比例摻稀、化學(xué)降粘、摻水和摻氣管道輸送試驗研究。實驗測試管段設(shè)有3條平行的實驗環(huán)道，總長19.74m，可進行不同管徑實驗數(shù)據(jù)對比。螺桿泵最大流量6000L/hr。管路最高工作壓力：2.5MPa，最高工作溫度為95℃?！ ?實驗結(jié)果分析 2.1稠油流速對
4、管輸粘度的影響 在恒定含水率和管輸溫度下，測試不同流速下的稠油管輸粘度，得到稠油管輸粘度與流速的關(guān)系曲線，如圖2所示。當含水率較低時，稠油管輸粘度隨流速的變化趨勢主要與管輸溫度有關(guān)，這是因為低溫下油樣的粘壁性較大，低流速時流體與管壁剪切較輕，油部分粘附在管壁上，流動的流體含水相對較高，表現(xiàn)出粘度較低，而隨著流速增大，粘附在管壁上的油不斷被沖刷下來，流動的流體含水不斷降低，從而管輸粘度不斷增大。當含水率高于0.50時，稠油管輸粘度基本不隨流速發(fā)生變化，管內(nèi)流態(tài)為層流，這是由于在高含水條件下，即使在低溫下會有一部分油粘附
5、于管壁上，但由于流體中所含原油較少，粘附的原油數(shù)量有限，所以對整個流動流體的粘度影響不大?！ ?.2稠油流速對管輸壓降的影響 在恒定含水率和管輸溫度下，測試不同流速下的稠油管輸壓降，得到稠油管輸壓降與流速的關(guān)系曲線，如圖3所示。當含水率為0.50時，在管輸溫度為63℃條件下，管輸壓降隨稠油流速增大而增大，呈線性關(guān)系，而在管輸溫度為50℃條件下，管輸壓降隨稠油流速增大呈先緩慢增加后急劇增大的變化趨勢；當含水率高于0.50時，管輸壓降隨稠油流速的變化較小，較為穩(wěn)定。結(jié)合2.1可以看出，隨著稠油流速的變化，管輸壓降的變化規(guī)
6、律主要是由管輸粘度造成的?！ ?數(shù)值計算與因素分析 將稠油中C11+組分視為假組分，根據(jù)一定溫度、含水率的地面脫氣稠油粘度，計算假組分分子量M，利用PR粘度方程[6]考慮假組分后的粘度即為稠油粘度，偏心因子由Edmister關(guān)聯(lián)式[7]求解，并進行修正?！ ?.1壓力對稠油粘度的影響 在恒定含水率及溫度下，計算不同壓力下的稠油粘度，得到稠油粘度與壓力的關(guān)系曲線，如圖4所示?？梢钥闯?，不同含水率及溫度條件下的曲線變化規(guī)律大致類似，稠油粘度隨壓力的增加而略有波動，變化不大。分析認為，孤島稠油C11+假組分的分子量在38
7、00～3900之間，重質(zhì)組分對稠油粘度的影響很大；地層壓力雖然可將輕組分壓入稠油，起到降低稠油粘度的作用，但假組分對稠油粘度的影響遠超過輕組分降粘作用，最終體現(xiàn)為增壓對于降低稠油粘度效果甚微?！ ?.2稠油粘度綜合影響因素分析 在恒定氣液比條件下，計算不同含水率及溫度下的稠油粘度，在三維坐標系中繪制含水率、溫度和稠油粘度，并利用插值法得到稠油粘度隨溫度和含水率的變化曲面，如圖5所示，圖中曲面由上及下分別代表1、21、41、61、81Nm3/t五種氣液比?？梢钥闯?，各氣液比下稠油粘度隨溫度和含水率的變化趨勢相似，變化曲
8、面如同“翻頁”，且隨著氣液比的增加，稠油粘度的整體變化趨勢大幅下降，并在低溫（35℃）、低含水率（0.23）時減幅最為明顯?！ ?.3稠油粘度與影響因素的關(guān)聯(lián)式 在一定氣液比條件下，以溫度和含水率為自變量，稠油粘度為因變量，利用matlab中的sftool工具箱進行曲面擬合，得到不同氣液比下稠油粘度關(guān)于溫度及含水率的關(guān)聯(lián)式，格式
