一种测量管流原油静屈服值的新方法

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1、2001年第25卷石油大学学报(自然科学版)Vo【25No5第5期joum~[】{theUniversitynfPetroleum．ChinaOct20017}文童编号：1000—5870(2001)050073一I)3一种测量管流原油静屈服值的新方法张足斌，张国忠(石油大学储运与建筑工程学院山东东营257061)摘要：基于静屈服值是使物料保持静止状态所能承受的最大剪切应力的原理，通过实验发现了测量静屈服值的一种新方法——管路静置法。利用该方法能连续测出物料静屈服值与温度的关系，能测量一定历史条件下吉蜡原油韵始凝点。温度骶于始凝点韵，只有施加的剪应力

2、大于其静屈服力，才能使原油发生宏观流动。静屈服值测量结果与管路长径比无关，具有很好的重复性，且与预加压力的大小无关。对胜利原油的静屈服值的测量结果表明，原油的始凝点和静屈服值与温度的关系应作为评价其流动性的重要指标；剪切历史对胜利原油静屈服值有较大影响，但其影响力将随着温度的降低逐步消失。关键词：原油；管道；静屈服值；测量；剪切历史牢固分类号TE832．3￡文献标识码：A到目前为止，国内外学者已研究发现了很多测引言量静屈服应力的方法-。这些方法都基于静我国生产的原油多属于含蜡原油_1-，易发生屈服应力是物料由静止状态到流动状态的临界剪切管路和油罐堵塞

3、事故I3j。热油管道的停输再启动应力的思想，采用破坏结构的方法进行测量。这样，是不可避免的生产过程，原油发生凝结将难以保证一方面难以保证用以破坏的剪切速率趋于零：另一管道的安全运行。解决这些问题须掌握含蜡原油的方面难以保证被测试物料的微弱结构同时发生破屈服特性，以便决定管道安全停输时间、管道再启动坏；再者，很多测量方法难以保证物料屈服时承受的需要的压力及清除管路中凝油所需的时间。作者拟是单向应力而不应是双向应力。例如，用旋转粘度对原油静屈服值的测量、静屈服值与温度的关系及}}-法测量时，既存在由于温降收缩引起的屈服应力剪切历史对静屈服值的影响等问题进

4、行研究。(轴向)，又存在周向施加的剪切应力；另外，还存在难以确定某些物料屈服点的问题。l原油静屈服值的测量方法目前，我国原油静屈服值的测量方法有SY／1．1现有测量方法及其缺陷"1"0519—92{原油屈服值测定(u型管法)》。实验表由于蜡晶结构的不完全可逆性，含蜡原油存在明，用u型管法测定含蜡原油的屈服值，其结果与静屈服值和动屈服值【51。动屈服值一般由平衡流管子的长径比有很大关系l3J。这是由于该方法至变方程，如Hersehd—Bulkley方程、Bingham方程和少存在3个方面的缺陷：①用u型管法判断原油是Ca~on方程等回归而得l1静屈服值

5、通常用实否流动是靠人为观察，但是用肉眼则难以辨别不同验方法进行测量。含蜡原油中存在两种类型的结实验中很低流速之间的差别，因而测试结果的重复构，一种对剪切非常敏感，微弱的剪切作用就可以使性欠佳；②U型管内凝油的屈服以渐进的方式发之破坏；另一种则可承受住中、高速的剪切。这两种生_I，按力平衡算出的“屈服值”只是此刻的平均管结构的强度之和就是静屈服应力_5因此，静屈服壁剪切应力_5；(任何增压梯度都会导致测量结果值是物料在静置状态下(静置前可以有剪切历史)所偏大。形成的结构强度的一种度量，它是使物料保持静止12管路静置法状态所能施加的最大剪切应力。这里提出

6、测量原油静屈服值的一种新方法——啦辅日期：2000—11．17作者简介：张足斌(1971一)，男(汉旗)江苏泰兴人讲师砸士．从事油罐及管道强度设计、长距离油气管道工艺教学与研究工作。石油大学学报(自然科学版)管路静置法，如图1所示。在一内径为D的实验管式中忽略了高阶无穷小。随着原油的静屈服应力增路上安装了2个压力传感器，其距离为L。该管路长到ro+0时，使管内原油全部静止下来，即此水平放置在恒温水槽中，首先将油样充人实验装置，时的压差所产生的管壁剪应力是保持管内原油静止关闭阀门1和阀门2，然后对密闭状态的油样进行的最大剪应力，在数值上等于原油的静屈服

7、值，即规定温度和规定时间的热处理。打开阀门2，向装o+曲o=(却+劬)D(4L)置内充气至压力p(文中称该压力为预加压)，然后该式忽略一阶无穷小后即变为式(1)。关闭阀门2，再以规定的降温速率对油样进行降温。管路静置法的优点如下：降温过程中，压力传感器1的读数为p，压力传感(1)测量过程中能保持蜡晶结构的完整性。温器2的读数为p2。降收缩带来的流动极微弱，它对已形成的蜡晶结构破坏也极其微弱，可忽略不计。在降温过程中，蜡晶生长和油品收缩协调进行，所形成的蜡晶结构会阻碍收缩流动。(2)预加压力不影响蜡晶结构的形成。如果不加压，则随着温度的降低，实验管路中

8、出现真空度，圈l管路静置法测■示意圉使油样中的轻组分挥发，从而使测出的静屈服值偏一方面，高温段原油中不存在蜡