【摘要】：含蠟原油在開采、儲存及運(yùn)輸過程中,隨著體系溫度的降低會引起蠟晶的析出、聚集、沉淀,這不僅會影響含蠟原油體系的流變性質(zhì),還會使其出現(xiàn)膠凝現(xiàn)象。當(dāng)水相存在于含蠟原油體系中時(shí),由于油水兩相之間乳化作用的發(fā)生,非牛頓型油水兩相體系的膠凝行為在具備含蠟原油膠凝特性的同時(shí),必然又具有其自身的特殊性,這對石油生產(chǎn)加工中油水混輸工藝的優(yōu)化設(shè)計(jì)與安全運(yùn)行保障提出了新的要求和挑戰(zhàn)。為此,本文結(jié)合節(jié)能降耗形勢下油水兩相低溫集輸工程實(shí)際,以油包水型(W/O)含蠟原油乳狀液為對象,考慮乳化水的影響,綜合識別含蠟原油的膠凝特征參數(shù)及界限,并利用顆粒錄影顯微結(jié)構(gòu)分析和分形表征的方法描述其膠凝過程及膠凝聚集結(jié)構(gòu),進(jìn)而基于膠凝成核的機(jī)理和熱分析理論,推導(dǎo)建立乳化膠凝成核速率數(shù)學(xué)模型,同時(shí)借助差示掃描量熱(DSC)系列實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),研究降溫膠凝過程特性及其動力學(xué)。流變特性測試結(jié)果表明,W/O型含蠟原油乳狀液體系的膠凝溫度界限隨乳化水分?jǐn)?shù)的升高呈現(xiàn)增大趨勢,相應(yīng)膠凝過程中形成凝膠體的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度增大,且在恒應(yīng)力作用下,溫降速率增大,膠凝溫度界限呈升高特征,而膠凝結(jié)構(gòu)強(qiáng)度則逐漸減弱。乳化水存在下蠟晶膠凝聚集結(jié)構(gòu)的分形維數(shù)隨著乳化水分?jǐn)?shù)的升高逐漸增大,且其共存形態(tài)由分散顆粒狀向聚集膠團(tuán)狀轉(zhuǎn)變,使得W/O型含蠟原油乳狀液體系的膠凝聚集被促進(jìn),并貢獻(xiàn)于更高強(qiáng)度膠凝結(jié)構(gòu)的形成。在膠凝特征溫度區(qū)間內(nèi),經(jīng)歷相同剪切作用的W/O型含蠟原油乳狀液體系,其膠凝成核速率隨乳化水分?jǐn)?shù)的上升而逐漸加快,同一含水率的W/O型含蠟原油乳狀液體系,其膠凝成核速率隨著剪切強(qiáng)度的增加和乳化水滴半徑的減小而增大。該研究結(jié)果對于豐富和拓展含蠟原油膠凝理論具有重要的科學(xué)意義,同時(shí),形成的規(guī)律性認(rèn)識對于礦場油水混輸工藝優(yōu)化設(shè)計(jì)及其安全運(yùn)行保障措施與參數(shù)的制定具有指導(dǎo)價(jià)值。
【學(xué)位授予單位】：東北石油大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TE622
【圖文】：

分形維數(shù)主要的估算方法有 Pentland 等人[72]提出的布朗運(yùn)動法，該求解分形維數(shù)的方法是將圖像表面視為分?jǐn)?shù)布朗運(yùn)動，并通過求取分?jǐn)?shù)布朗運(yùn)動的 Fourier 功率譜來估計(jì)圖像的分形維數(shù)。Gangepain 等人[73]則通過“盒子”維數(shù)的方法求取分形維數(shù)，該方法是按不同的測量尺度劃分圖像形成網(wǎng)格，統(tǒng)計(jì)出網(wǎng)格中包含的盒子個(gè)數(shù)，根據(jù)不同測量尺度以及相對應(yīng)的盒子個(gè)數(shù)來估計(jì)分形維數(shù)。Peleg 等人[74]提出的“毯子維”方法即毯子覆蓋法，則是把灰度圖像想象成一個(gè)在三維空間中的分形曲面，把三維空間中的所有距離曲面表面為 r 的點(diǎn)，用厚度為 2r 的毯子覆蓋，并通過求取覆蓋毯子的表面積來估計(jì)分形維數(shù)。3.2 乳化水-蠟晶膠凝結(jié)構(gòu)的分形表征方法構(gòu)建蠟晶在原油中生長的過程中已經(jīng)有高度的不規(guī)則、非線性的特點(diǎn)，已有在蠟晶微觀實(shí)驗(yàn)觀察中，蠟晶的形態(tài)和幾何結(jié)構(gòu)顯示了某種程度的自相似性，所以蠟晶適用于分形理論的研究條件[75,76]。同樣，乳化水本身的結(jié)構(gòu)形態(tài)同樣適用于分形理論的研究條件，故乳化水-蠟晶膠凝結(jié)構(gòu)屬于分形幾何學(xué)的研究范圍。如前所述，目前分形維數(shù)估算方法主要使用盒計(jì)數(shù)法，該方法需要將圖像進(jìn)行二值化處理，會在很大程度上損失圖像的灰度信息，使相應(yīng)計(jì)算的蠟晶分形維數(shù)不可避免地偏低，導(dǎo)致對相間聚集行為表征的失

圖 3-2 聚光束反射測量追蹤儀水介質(zhì)同第二章。，首先利用剪切分散乳化機(jī)制備不同含水率的乳狀液樣打開恒溫浴槽，并根據(jù)第二章膠凝特征參數(shù)的測定結(jié)果液體系膠凝特征溫度以下 5℃；然后，將含蠟原油乳狀試釜中，待穩(wěn)定后，將 PVM 探頭插入并固定于樣品液，采集記錄不同時(shí)間內(nèi)乳化水-蠟晶聚集、膠凝結(jié)構(gòu)的30min 和 60min 的乳化水-蠟晶圖像進(jìn)行結(jié)果的比較與分驗(yàn)的具體方案如下：間 15min水率 10%；水率 20%；水率 30%；

東北石油大學(xué)工程碩士專業(yè)學(xué)位論文狀液凝膠網(wǎng)絡(luò)。如圖 4-1 所示，在原油析蠟點(diǎn)溫度以下的冷卻降溫過程中，蠟晶粒出并吸附于乳化水滴的表面（I）；隨著粒子不斷的析出、吸附、聚集，進(jìn)而覆蓋乳滴的表面（II），增強(qiáng)油水乳化體系的穩(wěn)定性；之后，蠟晶會繼續(xù)以乳化水滴為核心其表面持續(xù)不斷的聚集，長大，進(jìn)而包裹其余乳化水滴，顯現(xiàn)成核效應(yīng)（III）；最終體系局部發(fā)展到整個(gè)乳液體積范圍內(nèi)，膠凝成核過程完成（IV）。含蠟原油
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本文編號：2852527