原油降凝剂的复配及降凝剂降凝机理研究

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1、中国石油大学(华东)硕士论文第2章舍蜡原油特点及降凝剂复配现状(2)含蜡原油的流变性特点含蜡原油的流变特性取决于液态介质的成分，固体颗粒的含量及其分散程度，也与原油的热历史和剪切历史等因素有关。实验测定表明，尽管不同产地的原油其组成和物性各异，但它们的流变特性随油温的变化规律却是相似的[41。按照油温从高到低变化，参照含蜡原油的全粘温曲线(图2．1)，大体可以分为三种流变体类型：凝点反常点析蜡点T图2-1含蜡原油的全粘温曲线①牛顿流体类型(A、B区)当油温在析蜡点以上时，蜡晶全部溶解于原油中，胶质、沥青质高度分散，可认为含蜡原油为假均匀单相体系，具有牛顿流体的特性。在该区间内，

2、粘度只是温度的单值函数，其变化符合指数规律，即Ig／z=A—BT(2-I)4中国石油大学(华东)硕士论文第2章含蜡原油特点及降凝剂复配现状式中，A、B为常数，B称为粘温指数。温度降低，蜡晶开始析出，粘度增高，反映在粘温曲线上析蜡点处斜率发生转折，此后粘度随温度下降而增加的幅度增大。但因析出的蜡晶不多，颗粒浓度很低且高度分散，所以在一定的温度范围内，含蜡原油为很稀的细分散体系，基本还属于牛顿流体，仍可用上述的指数关系式描述，但A、B的值发生了变化。②假塑性流体类型(c区)当温度低于反常点时，蜡晶析出增多，析出的蜡晶在成长，胶质、沥青质被吸附或共晶生长，形成不同形状、大小的分子团和

3、小颗粒，其相互间作用力大大增加。尽管此时液态烃仍为连续相，但剪切作用会影响体系内部颗粒的成长速度、形状、大小和取向，因而流变性质发生质的变化，出现反常，呈现出假塑性，并常常伴有触变性和剪切稀释性。在动平衡条件下，剪切应力t与剪切速率尹之间的关系方程式即流变方程可用幂律方程f=埘”(2—2)表示。式中，K为稠度系数，n为流变指数。在此温度区间内，稠度系数K和流变指数n一般只是温度的函数，常用K=Ae-盯来回归K，用n=a+bT+clr2来回归n，有时只把n表示成温度的线性函数。随温度的降低，K逐渐增大，n逐渐减小，即原油的稠度增大，但剪切稀释性增强。③屈服假塑性流体类型(D区)随

4、着油温进一步降低，当原油温度低于失流点时，蜡晶继续析出，已析出的蜡晶长大、聚集，蜡晶逐渐形成空间网络结构，把液态烃分割包围于其中，体系成为絮凝状或半絮凝状混合物，表现出结构强度。温度再下降，低分子蜡也析出，网络结构强度加强，宏观表现为凝固。此时原油成为屈服假塑性流体，并具有较强的触变性。动平衡方程可用Herschel--Bulkley方程5中国褥油大学(华东)硕士论文第2章含蜡原油特点及降凝剂复配现状f=f。+搿”(2—3)表示，式中，f，为动屈服值。～般来讲，原油在屈服后又袭现出更强的触变性和剪切稀释性。2．1．2降凝剂作用枕瑾降凝剂改变了娠油中蜡晶的形态和习性，从嚣改善了原

5、油的低温流动髅麓。蠢魏，努须先分耩舔澹孛石蟮豹褥密逑程搿。葫蜡在原油中的溶解度随熊分子量的增丈和蜡熔点的升高而下降，墩随原油密度和平均分予爨的减小而增加。不同熔点的石蜡在同一耱暇澹孛具套不麓戆溶簿瘦，藏在含蠖暴溱戆降涅过程巾，其争爨含的籍蜡成分总罴按其分子量的尚低依次析出。原油中刚开始析出石蜡晶糍时的温度称为石蜡的初始结晶温度。稍蜡结晶大量析出的温度莛围称为析蜡嘉峰逸。警l起管内壁雅蜡的关键因素蹩温度，一方面由于管壁鲶舱油温低于蜡的初始结晶漱度，使油流中的石蜡分子借助于管内壁所提供的结晶中心(如内壁的粮糙突起、机械杂质和砂镣)结晶橱出，形成不流动静结蟮层，荠邃～步吸辩滚穰孛静蹭

6、晶，形成阏络结擒，凳帮分液态原油包围其中；另～方面，由予热油管路横截面上邻近臀壁处的温度梯度，当温度最低的内壁面处温度析出蜡龋后，该处溶液中溶解的嚣蟪分子浓度裁低予瓷蠹璧瑟远簸豹溶滚。壤栽是瓷，只鼗涵滚孛存在温艨低于石蜡初始结晶温度的区间，并鼠其中存在径向温度梯度(dT／dr)，油流中就会出现石蜡分子的径向浓度梯度(dC／dr)。由于浓度梯发豹存在，锼缮石蜡分予扶蜚中心南篱蹩经囱扩教，隽譬壁豹继续缡蟮仓I造了条件。根据文献报道，自Davis发现Paraflow对禽蜡成品油疑有降凝作用以来，就开始了降凝裁作用撬壤的研究，缎至今尚无比较满意的理6中国石油大学(华东)硕士论文第2章含

7、蜡原油特点及降凝剂复配现状论。有的文献指出，降凝剂分子在蜡分子析出前从原油中析出时，起晶核作用；与蜡分子同时析出时，和蜡分子共晶；在蜡分子析出后再析出时，则吸附在蜡晶表面上。但比较公认的则是共晶理论州(1938年Davis等人最早提出)与吸附理论【7'8l(1962年Lorensen最早提出)。共晶理论认为，降凝剂分子有与石蜡分子相同的和不同的结构部分，与石蜡相同的部分为烃链(非极性基团)，可与石蜡共晶；而与石蜡共晶的部分(极性基团)，则阻碍蜡晶进一步长大，使蜡晶在x,y方向生长缓慢，而在Z