微波加热对高凝油流变特性影响的实验研究

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1、中国石油大学（华东）现代远程教育毕业设计（论文）题目：微波加热对高凝油流变特性影响的实验研究学习中心：××学习中心年级专业：12春油气储运工程学生姓名：杨**学号：06135003指导教师：职称：导师单位：中国石油大学（华东）中国石油大学（华东）远程与继续教育学院论文完成时间：年月日中国石油大学（华东）现代远程教育毕业设计（论文）任务书发给学员1．设计(论文)题目：2．学生完成设计(论文)期限：年月日至年月日3．设计(论文)课题要求：4．实验（上机、调研）部分要求内容：5．文献查阅要求：6．发出日期：年月日7．学员完成

2、日期：年月日指导教师签名：学生签名：注：此页由指导教师填写摘要高粘高凝原油是一种蜡、胶质、沥青质等重组份分散相(胶凝物)含量较高的非常规原油。高粘高凝原油的长距离管输在技术工艺上存在较大的困难，现有的输送工艺存在一定的局限性。微波加热是将介质损耗变成热能的一种体加热，由于物料的介电常数不同，使得微波加热具有选择性，同时微波加热还存在“非热效应”。论文考虑将微波能应用于高粘高凝原油的加热改性输送，利用微波具有“非热效应”的独特优势对高粘高凝原油进行作用，可望对引起高粘高凝原油高粘度、高凝固点的蜡、胶质、沥青质等高损耗的重

3、组分进行选择性改性处理，从而实现高粘高凝原油经济、高效、清洁、快速地净化与输送。为了搞清微波对高粘高凝原油作用机理，为高粘高凝原油微波加热输送技术的应用与推广提供理论指导，论文通过实验及理论两方面分析了微波对高粘高凝原油不同组分的作用规律。论文首先进行了微波对高凝高粘原油作用的室内实验，并对微波作用前后高粘高凝原油的流变性指标进行了测定，然后借助于红外光谱、棒色谱和色谱/质谱分析等化学分析手段，对微波作用前后高粘高凝原油组成及结构进行了测试，分析了引起流变性变化的原因。进一步通过微波对高粘高凝原油单一组份(饱和烃、芳香

4、烃、胶质沥青质、蜡)作用前后组份的化学分析，研究了引起流变性变化的直接原因。论文还通过实验研究了微波作用的最大效果。上述实验结果表明，微波对高粘高凝原油作用后，能明显降低其粘度和凝点，这种降低经过较长时间后仍然保持不变，这是原油中的胶质沥青质和长链烷烃发生热裂解，产生不可逆变化所致。论文还利用均匀设计方法，对微波功率、微波作用时间、原油含水率与脱水率之间的关系进行了实验研究，并根据实验结果，拟合出了上述微波参数与脱水率之间的经验关系式。根据电磁场及热力学理论，结合高粘高凝原油及其各组份介电特性及其分散特点，建立了微波对

5、高粘高凝原油作用的数学模型，并进行了理论求解，确定了实验加热腔内部的温度分布。计算结果表明，高粘高凝原油的介电属性微观非均匀性造成微波作用过程中产生选择性加热现象，微波作用的选择性导致微波加热时温度分布的不均匀性，使得在原油体系整体温度并不高的情况下，胶质沥青质等高损耗的组分温度较高，达到了热裂解的温度，产生了热裂解。实验和理论分析表明，微波对高粘高凝原油作用，同时具有热效应和非热效应。非热效应是由于在微波的作用下降低了分子键的活化能，热效应是由于微波加热具有选择性，出现局部过热产生热裂解造成的。最后根据室内实验及理论

6、研究成果，研制了单井出油管线微波加热器，并在现场进行了应用。现场应用表明，将微波应用于输油管线的加热理论上是可行的，现场试验是成功的。关键词：微波;高粘油;高凝油;脱水输送;目录第1章前言61.1研究背景61.1.1高粘高凝原油及其管道输送技术61.1.2微波处理技术81.2国内外研究现状101.2.1微波采油技术101.3研究方法和研究内容153.2高粘高凝原油不同组份介电性质的测量19第2章微波对高粘原油作用规律的实验研究212.1高粘原油简介212.2实验条件232.3实验内容242.4实验结果及分析242.5微

7、波降粘机理初步结论41第3章微波对高凝原油作用规律的实验研究443.1高凝油简介443.2实验条件453.3实验内容463.4实验结果及分析463.5微波对高凝油作用规律初步结论54第4章微波对含水原油作用规律的实验研究554.1原油乳状液简介564.2均匀设计法简介574.3实验方案的均匀设计584.4实验内容594.6实验数据处理614.7实验结果分析624.8微波破乳脱水的基本结论65第5章原油介电性质的测量675.1电介质基础675.2脱水稠油介电参数的测量685.3沥青质介电参数的测量695.4脱沥青油介电参

8、数的测量705.5含水稠油介电参数和含水率的关系705.7基本结论73第6章高粘高凝原油微波加热输送技术的现场应用747.1单井出油管线微波加热器简介74第7章结论及建议777.1基本结论777.2建议78第1章前言1.1研究背景1.1.1高粘高凝原油及其管道输送技术我国各油田所产原油，按其流动性质可分为三类:第一类为轻质低粘原油