低温高含水原油流变特性研究

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1、低温高含水原油流变特性研究·第l3卷第3期2000年9月岳阳师范学院学报(自然科学版)JournalofYueyangNormalUniversity(NaturalSciences)VoI_l3No．3Sep．2000低温高含水原油流变特性研究吴维夫(巴陵石化公司，湖南岳阳414000)摘耍：通过对油田实际数据的大量收集和分析，得出了低温高含水原油非牛顿流体特性，并研究了流变特性与含水率及温度之闻的关系．关■词：流变；表观粘度；含水率中圈分类号：0357．1文献标识码：A文章缩号：1008～6

2、20X(2000)03—0o64—02RESEARCHoFRHEoDYNAMICSoFLOWTEMPERATUREANDmGHWATERBEARINGoILWUWei—Fu(BalingPetrochemistryCo．，Yueyang414000，China)Al~tractDescribethecharcterofnonNowtonianoflowtemperatureandhi【ghwaterbearingoil，researchrelationamongrheologiccharacte

3、randmoisturecapacityandtemperature．Keywordsrheologieal；apparentviscosity；moisturecapacity许多油田高含水，如陕北油田的含水高达60％或油田开发后期含水增加，油与水两种流体互不溶解，在一定条件下呈乳状——悬浮的油水混合物，这种混合物在管道输送过程中低于一定温度时，呈非牛顿流体特征．作者在陕北油田工作时，收集有关数据，就高含水原油流变特性进行一些研究．1高含水原油的流变特性由于油和水是两种相互不相容的液体，在油水

4、混合输送管道中常会呈现出连续的油和水，或者一种液体是浮在另一种液体中，呈现出直径大小不等的分散颗粒共存的情况．在原油含水率较低，温度较高的情况下，油水混合物可按牛顿体处理；而在低于一定温度下随含水率增多，呈现较强的假塑性特征，可用冥律本构方程表示．f=Kv(1)式中：t——剪切应力Pa；——稠度系数PaS，表示流体粘稠性大小；v——剪切速率S；n——流变指数，表示偏离牛顿流体的程度，对于牛顿流体n=f，对非牛顿流体n<1．取陕北油田含水率为66．7％的油样进行田l含水率为66．7％的原油漉变曲线

5、作者简介：吴生夫(1960-)．男．硬士．巴陵石油化工公司工程师．主要研究方向：流体力学及构造物理．收誓日期：2000-04-26维普资讯http://www.cqvip.com第3期吴维夫：低温高含水原油流变特性研究65研究．得流变曲线如图1所示．其及变化规律都符合冥律流体本构方程，其实测数据与方程(1)得相关系数接近于1(0．956—0．999)。对于非牛顿流体引入表现粘度：·=／v=Kv”一。(2)在一定的温度和压力条件下，表现粘度又是剪切速率v的函数．对于假塑性流体．随着剪切速率的增加，

6、其表现粘度是减小的，剪切应力的增加率也下降，如图1所示．在油，蜡、水混合的原油中．形成海绵状的凝胶体或排列成团，在剪切应力作用下，使之破坏、松散、流动速度加快，相应地表现粘度降低，易于流动，具有剪切稀释性。2含水原油流变特性与含水率的关系．粘度是含水原油流变性的重要参数，当含水原油流变特性不符合牛顿定律时．其表现粘度变化与剪切速度有关，实验证明．含水原油的表现粘度还与原油的含水率有关．实验表明，原油含水率大于40％后．含水油的表现粘度急剧上升。对于一定的原油，在其含水率的临界浓度F处，含水原油的

7、表观粘度是放大，随着含水率的增加表现粘度急剧下降时的F称为反转点成转相点。产生这种变化的原因是：当含水率较小时，分散相(水)液溶间隔较大，它们之间的相互作用只有通过连续相(油)速度场的相互作用才能表现出来。当含水率增大到一定程度时，连续相(油)中的分散液滴(水)急剧增多，使相间的表面增大。由于液滴的相互作用增强，在液体中发生液滴间的碰撞和相对滑动，以及相间表面能的作用导致粘度迅速上升。含水率接近临界浓度F时发生转相，粘度发生突变如图2。图245℃条件下含水油裹观秸度与含水率的关系当含水超过反转点

8、时．分散相(水)成连续相，而连续相(油)则成为分散相，即由油包水型转变为水包油型乳状——悬浮液．含水原油的转相具有重要的实际意义，输送水包油型的含水油所消耗的能量比输送油包水型的少．所以输送含水原油时，应尽量设法使其连续相为水而不是油．3含水原油流变特性与温度关系含水原油有较强的非牛顿性．每一剪切速率都有一条表现粘度随温度变化的曲线．随着温度的增高，剪切速率对表现粘度的影响逐渐减小，即含水原油的流变特性越来越接近牛顿流体，呈牛顿流体的粘度只随温度而变化，从图3看出，温度高于40℃以后各剪切速率上