【摘要】：利用微波輻射降低原油粘度是一種新的高效處理方法,微波降粘效果取決于油樣吸收微波的能量,油樣對(duì)微波的吸收率取決于微波頻率,因此油樣最大能量吸收率所對(duì)應(yīng)的微波頻率定義為峰值吸收頻率�；谖⒉ǘ丝诰W(wǎng)絡(luò)模型,利用自行設(shè)計(jì)的微波輻射實(shí)驗(yàn)設(shè)備進(jìn)行研究,精確測(cè)量了待測(cè)油樣的峰值吸收頻率,并詳細(xì)分析了頻率對(duì)原油組分的影響。結(jié)果表明:在3.9~6.5 GHz的掃描頻率下,油樣在頻率為5.8 GHz時(shí)出現(xiàn)第1個(gè)吸收頻率且能量?jī)H剩69.9%,在6.2 GHz時(shí)出現(xiàn)第2個(gè)吸收頻率且能量?jī)H剩36.4%,該頻率為峰值吸收頻率;運(yùn)用GC-MS分析經(jīng)過(guò)5.8 GHz和6.2 GHz微波輻射后,輕組分(C7-C14)分別增加了7.6%、8.7%,重組分(C16及以上碳數(shù))分別減少12.4%、13.5%,原油組分發(fā)生明顯的改變。研究結(jié)論為微波輻射技術(shù)在石油行業(yè)運(yùn)用提供了重要的參考,證明了該技術(shù)具有良好的應(yīng)用前景。
【圖文】：

。微波降粘技術(shù)雖然已經(jīng)受到了國(guó)內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注，但是在微波輻射下稠油降粘的深入研究目前國(guó)內(nèi)外還較少。與常規(guī)降粘技術(shù)相比，微波降粘技術(shù)具有高效、快速、清潔的優(yōu)勢(shì)［8］，而微波降粘效果取決于油樣吸收微波的能量，油樣對(duì)微波的吸收率取決于微波頻率，油樣最大吸收率所對(duì)應(yīng)的微波頻率定義為吸收頻率，，因此測(cè)得吸收頻率對(duì)于微波降粘具有重要的意義本次設(shè)計(jì)是在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上，通過(guò)自行設(shè)計(jì)的微波輻射實(shí)驗(yàn)設(shè)備，開(kāi)展微波輻射實(shí)驗(yàn)。通過(guò)微波輻射機(jī)理對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行分析。1材料與方法1．1實(shí)驗(yàn)材料圖1所示為實(shí)驗(yàn)裝置圖。微波實(shí)驗(yàn)裝置主要由安捷倫科技有限公司的N9918AFieldFox手持式微波組合分析儀和自行設(shè)計(jì)的微波測(cè)量腔體組成。實(shí)驗(yàn)儀器還包括安捷倫5975C色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀器、N9910X－708的穩(wěn)相電纜、溫度計(jì)、燒杯、電子天平等。本次實(shí)驗(yàn)的油樣采用大港油田含水量為33%的稠油。圖1微波實(shí)驗(yàn)裝置1．2實(shí)驗(yàn)方案實(shí)驗(yàn)油樣采用大港油田含水量為33%的稠油。為保證實(shí)驗(yàn)油樣的重現(xiàn)性和可比性，需對(duì)油樣進(jìn)行預(yù)處理，消除由于油樣差異導(dǎo)致的誤差。1)油樣預(yù)處理:將油樣導(dǎo)入容器內(nèi)，水浴加溫至50℃，并保持其恒溫2h;靜置冷卻，當(dāng)油樣冷卻至30℃時(shí)，采用JＲJ300－1原油乳化機(jī)對(duì)油樣進(jìn)行攪拌，然后，靜置1h，完成油樣預(yù)處理。2)樣品設(shè)置:同時(shí)設(shè)置對(duì)照組(非照射組)和實(shí)驗(yàn)組(照射組)，對(duì)照組和實(shí)驗(yàn)組均設(shè)置5個(gè)樣本。3)待測(cè)樣品:將溫度為25℃的15mL均勻油樣倒入50mL的燒杯中并放入微波反應(yīng)腔。4)微波處理:打開(kāi)矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀，設(shè)置矢網(wǎng)的掃頻范圍3．9～6．5GHz，設(shè)置掃描點(diǎn)數(shù)為801，中頻帶寬為100Hz，輸出功率設(shè)置為High。5)峰值吸收頻率的測(cè)量:設(shè)置微波矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的測(cè)量參量為S11和S21，分別采集測(cè)試結(jié)果的

為801，中頻帶寬為100Hz，輸出功率設(shè)置為High。5)峰值吸收頻率的測(cè)量:設(shè)置微波矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的測(cè)量參量為S11和S21，分別采集測(cè)試結(jié)果的圖像曲線和數(shù)據(jù)文本。6)油樣的GC－MS測(cè)量:將微波輻射后的樣品進(jìn)行GC－MS測(cè)量分析。7)對(duì)實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組數(shù)據(jù)分別進(jìn)行統(tǒng)計(jì)處理，對(duì)實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組數(shù)據(jù)間差異的顯著性進(jìn)行檢驗(yàn)。1．3數(shù)據(jù)處理本次實(shí)驗(yàn)裝置基于微波二端口網(wǎng)絡(luò)模型，通過(guò)測(cè)試腔體散射參數(shù)，計(jì)算出樣品對(duì)微波能量的衰減損失量。因?yàn)樯⑸鋮?shù)建立在端口網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上，所以端口網(wǎng)絡(luò)的引入有利于分析測(cè)量樣品。如圖2所示為二端口網(wǎng)絡(luò)示意圖，其中a和b分別表示輸入的能量和測(cè)量得到的能量。圖2二端口網(wǎng)絡(luò)示意圖實(shí)驗(yàn)中的能量E通過(guò)式(1)計(jì)算得到，其中散射參數(shù)S11和S21計(jì)算原理由式(2)(3)所示，能量E表示的微波源產(chǎn)生的單位大小的微波能經(jīng)過(guò)待測(cè)樣品吸收后所余下的能量，其能量大小由傳輸波能量值和反射波的能量值決定。通過(guò)測(cè)量能量E可以直觀地觀察到能量衰減的情況。E=10(S11/10)+10(S21/10)(1)S11=b1/a1(2)S21=b2/a1(3)式中E為能量;S11為反射系數(shù);S21為傳輸系數(shù)。2結(jié)果及分析2．1稠油的微波峰值吸收頻率對(duì)于極性物質(zhì)，某頻率的電磁波在該物質(zhì)中存94微波學(xué)報(bào)2017年10月
【作者單位】： 西南石油大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院;電子科技大學(xué)電子工程學(xué)院;
【分類(lèi)號(hào)】：TE622

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本文編號(hào)：2528007