苏丹胶凝原油结构破坏特性研究

论文摘要

本文首先讨论了使用Physica MCR301流变仪做恒剪切速率启动实验时剪切速率的选取对实验的影响,指出用Physica MCR301流变仪做恒剪切速率启动实验时剪切速率有一定的适用范围,在凝点附近,对于苏丹GNPOC原油启动剪切速率不应高于2 s-1。接着以苏丹GNPOC原油为油样,对在一定热历史和剪切历史条件下形成的胶凝原油的结构强度的影响因素及结构破坏特性进行了分析,研究了各个因素对结构破坏特性的影响。分析了温度、预剪切速率、降温速率和降温幅度对胶凝强度的影响,指出:温度、预剪切速率、降温速率和降温幅度等因素对原油结构强度的影响都是通过对其微观结构的影响来达到的。在大量的试验基础上分析了在不同启动温度、不同降温幅度以及不同启动速率对原油结构破坏的影响,将胶凝原油结构的破坏过程分为四个阶段:线性变形、蠕变、塑性变形、破坏。以Maxwell模型为基础,推导出了描述恒剪切速率条件下胶凝原油初始结构破坏过程的应力/应变关系的本构方程,并对实验数据进行了拟合,发现该方程能够较好的描述苏丹GNPOC含蜡原油的结构破坏过程。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 研究的目的及意义
• 1.2 粘弹性机理
• 1.3 含蜡原油粘弹性的测量
• 1.3.1 蠕变-回复实验
• 1.3.2 小振幅剪切振荡实验
• 1.4 胶凝原油粘弹性现象
• 1.4.1 蠕变回复
• 1.4.2 应力松弛
• 1.5 粘弹性的数学描述
• 1.5.1 粘弹性的力学模型
• 1.5.2 Boltzmann 叠加原理
• 1.6 胶凝原油粘弹性的影响因素
• 1.6.1 热历史对原油粘弹性的影响
• 1.6.2 剪切作用对原油粘弹性的影响
• 1.6.3 胶质、沥青质和析蜡特性对原油粘弹性的影响
• 1.7 胶凝原油粘弹性研究现状
• 第二章 实验介绍
• 2.1 实验仪器介绍
• 2.1.1 实验仪器简介
• 2.1.2 实验仪器的主要技术参数
• 2.1.3 几个主要参量的计算公式
• 2.1.4 剪切应变计算公式的物理意义
• 2.2 实验油样
• 2.3 实验介绍
• 2.3.1 实验步骤
• 2.3.2 启动剪切速率的影响
• 2.3.3 实验安排
• 第三章 苏丹胶凝原油结构破坏特性研究
• 3.1 苏丹原油的动态流变特性
• 3.1.1 动态全粘温曲线
• 3.1.2 实验结论及分析
• 3.2 苏丹原油结构强度的影响因素
• 3.2.1 温度的影响
• 3.2.2 预剪切速率的影响
• 3.2.3 降温速率的影响
• 3.2.4 静态降温幅度的影响
• 3.2.5 小结
• 3.3 启动剪切速率的选取
• 3.4 苏丹原油结构初始破坏特性
• 3.4.1 苏丹原油结构初始破坏特性
• 3.4.2 苏丹原油结构破坏特性的描述
• 3.4.3 模型的误差分析
• 3.4.4 模型的参数分析
• 结论
• 参考文献
• 致谢