辽河高凝油流变性及加降凝剂管输方案研究

论文摘要

我国原油80%以上为含蜡原油,其流变性及管输工艺一直是我国油气储运界科学研究的主题之一。常温下含蜡原油流动性较差,传统上主要采用加热输送工艺,但是该工艺存在输量范围较窄、输送能耗大、设备投资和管理费用高以及管道运行安全隐患等问题。加剂处理可以改变原油中固态烃的结晶形态,使其不易形成空间网络结构,达到降凝、降粘,改善原油低温流变性的目的,从而实现降低管输能耗、提高安全性的目的。但是,在长距离管输过程中,受高速剪切、重复加热等多种因素影响,加剂原油流动性会变差;此外,热油管道存在停输再启动的问题,停输造成的温降使原油在凝点附近析出蜡晶,形成具有一定强度的胶凝状网络结构,而呈现复杂的触变性。因此,为紧密配合我国石油工业“十一五规划”提出的节能降耗发展目标及辽河油田油气勘探开发形势与主攻目标,立题开展“辽河高凝油流变性及加降凝剂管输方案研究”,不仅可以为辽河原油的管输方案设计提供基本的实验参考数据,而且对指导含蜡原油的生产实践具有重要的理论和现实意义。本文基于原油流变学、非牛顿流体力学、石油化学、结晶学、原油管输工艺学等理论,以辽河原油为研究对象,结合原油物性及实验影响因素分析,制定出实验研究的评价指标及实验方案;从连续介质力学宏观分析的角度,利用HAAKE RS600高端旋转流变仪开展了大量的室内实验,并运用微观研究方法,测定了油样的流变曲线和粘温曲线,建立了流变方程和粘温方程;通过对触变性机理和触变性流体特征的研究,首次对辽河原油测定出滞回环曲线、结构破坏与恢复粘时曲线、剪切应力裂降过程曲线,并在理论研究和实验结果的基础之上,建立了能定量描述含蜡原油剪切应力裂降过程的新型三参数触变模式τ=τ∞eb/（t+c）,该模型具有精度高、参数少、实验简便且适用性强的特点;通过对含蜡原油流变性的影响因素理论研究,开展了加剂条件优选及BEM-5P降凝剂室内评价实验,进一步揭示了降凝剂对辽河原油作用机理,在此基础之上,提出了辽河原油管输的可行性方案。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 创新点摘要
• 第一章 绪论
• 1.1 研究的目的及意义
• 1.2 国内外研究现状及发展趋势
• 1.2.1 含蜡原油流变性研究进展
• 1.2.2 降凝剂研究进展
• 1.3 本文研究的主要内容
• 第二章 辽河原油流变性的实验研究
• 2.1 实验概况
• 2.1.1 实验油样的选定及预处理
• 2.1.2 实验仪器
• 2.1.3 实验影响因素分析
• 2.2 辽河原油流变性研究
• 2.2.1 流变性实验方案
• 2.2.2 流变曲线及流变方程测定
• 2.2.3 粘温曲线及粘温方程测定
• 2.2.4 辽河原油特征温度测定
• 2.3 本章小节
• 第三章 辽河原油触变性研究
• 3.1 触变性理论研究
• 3.1.1 触变性概念
• 3.1.2 触变性流体特征
• 3.1.3 触变性流体本构方程
• 3.2 辽河原油触变性实验研究
• 3.2.1 滞回环测定
• 3.2.2 静态恢复过程
• 3.2.3 剪切应力裂降过程
• 3.3 辽河原油触变模型研究
• 3.3.1 触变性的数学描述
• 3.3.2 触变性模型研究方法
• 3.3.3 模型建立及实验数据回归
• 3.3.4 模型方程的验证
• 3.4 本章小结
• 第四章 辽河原油流变性的影响因素研究
• 4.1 降凝效果内部影响因素理论分析
• 4.1.1 原油族组成的影响
• 4.1.2 降凝剂结构性质的影响
• 4.2 降凝效果外部影响因素实验研究
• 4.2.1 最佳加剂条件优选
• 4.2.2 热历史的影响
• 4.2.3 剪切历史的影响
• 4.3 加剂辽河原油流变性研究
• 4.3.1 实验方案
• 4.3.2 流变曲线及流变方程测定
• 4.3.3 粘温曲线及粘温方程测定
• 4.3.4 实验结果与分析
• 4.4 降凝剂室内评价实验研究
• 4.4.1 高速剪切对加剂原油改性效果的影响
• 4.4.2 长时间低速剪切对加剂原油改性效果的影响
• 4.4.3 重复加热对加剂原油改性效果的影响
• 4.5 降凝剂对辽河原油作用机理研究
• 4.5.1 降凝剂的降凝机理
• 4.5.2 降凝效果分析
• 4.6 本章小结
• 第五章 辽河原油输送方案研究
• 5.1 辽河原油输送方案研究
• 5.1.1 含蜡原油管输工艺
• 5.1.2 方案可行性研究
• 5.1.3 节能与环保要求
• 5.2 辽河原油输送工艺研究
• 5.2.1 运行方式的选择
• 5.2.2 加降凝剂输送的工艺条件
• 5.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 详细摘要