【摘要】：觸變性是一種非牛頓流體性質(zhì),它用于描述表觀黏度隨荷載大小以及荷載作用時間變化的規(guī)律。低于顯觸點(diǎn)的含蠟原油也會呈現(xiàn)觸變性,并且原油的觸變性對于停輸管道的再啟動過程具有重要影響,因而它一直是原油流變學(xué)研究的熱點(diǎn)問題。但是低溫含蠟原油的觸變性也一直是原油流變學(xué)研究中的難點(diǎn),因?yàn)樵陀|變體的力學(xué)性質(zhì)與溫度條件和剪切條件的關(guān)聯(lián)很大,并且低溫時含蠟原油的觸變性并不是單獨(dú)存在的,原油觸變性實(shí)驗(yàn)研究時會受到其它流變性質(zhì)的影響。含蠟原油的觸變性研究中最重要的是建立觸變性模型,目前對于含蠟原油觸變性模型的研究主要采用結(jié)構(gòu)參數(shù)方法,這種方法建立的模型一般具有參數(shù)多、精度高以及求解困難的特點(diǎn),然而這類模型并不能對荷載停止作用后以及溫度引起的觸變性規(guī)律進(jìn)行合理解釋。另外,目前缺少對含蠟原油觸變性影響因素進(jìn)行評價的方法,關(guān)于觸變性影響因素的研究也很少。本文主要采用能量觀點(diǎn)對低溫含蠟原油的觸變性進(jìn)行研究,研究內(nèi)容分為觸變性實(shí)驗(yàn)和觸變性理論兩個部分。觸變性實(shí)驗(yàn)中采用控應(yīng)變的ARES-G2流變儀對冀東原油的觸變性基本規(guī)律以及影響因素進(jìn)行了研究,觸變性基本規(guī)律研究中得到了冀東原油表觀黏度和觸變體隨溫度、剪切速率、時間的變化規(guī)律,以及循環(huán)測試中剪切應(yīng)力滯回環(huán)隨加載次數(shù)變化的規(guī)律；觸變性影響因素研究中得到了恒溫時間、溫度歷史以及剪切歷史對冀東原油觸變性的影響規(guī)律,研究中提出了基于階躍變化剪切的觸變性影響因素實(shí)驗(yàn)評價方法,并采用表觀黏度破壞度和恢復(fù)度兩個指標(biāo)對觸變性影響因素進(jìn)行評價,研究結(jié)果表明原油內(nèi)部結(jié)構(gòu)越穩(wěn)定,表觀黏度的破壞度會越大,恢復(fù)度會越小。觸變性影響因素研究中還對循環(huán)測試中剪切速率的加載速率以及剪切速率最大值對剪切應(yīng)力滯回環(huán)的影響規(guī)律進(jìn)行了研究。觸變性理論研究部分建立了基于能量觀點(diǎn)的含蠟原油觸變性研究方法以及基于勢函數(shù)的速率型二級結(jié)構(gòu)模型。基于能量觀點(diǎn)的原油觸變性研究方法中提出了結(jié)構(gòu)破壞勢函數(shù)和結(jié)構(gòu)恢復(fù)勢函數(shù)兩個概念,并采用兩個勢函數(shù)的關(guān)系對含蠟原油的觸變性規(guī)律進(jìn)行了分析,研究中通過含蠟原油觸變性的基本規(guī)律對結(jié)構(gòu)破壞勢函數(shù)進(jìn)行了劃分,并建立了兩個勢函數(shù)平衡值以及結(jié)構(gòu)破壞勢函數(shù)和剪切應(yīng)力的關(guān)系,使得基于能量觀點(diǎn)的原油觸變性研究方法能用于含蠟原油觸變性的實(shí)際描述。原油觸變性模型研究中通過對兩個勢函數(shù)的特點(diǎn)以及它們隨時間變化的速率進(jìn)行分析,建立了基于勢函數(shù)的速率型二級結(jié)構(gòu)模型,二級結(jié)構(gòu)模型與一級結(jié)構(gòu)模型以及Houska模型之間的比較表明二級結(jié)構(gòu)模型預(yù)測精度最高。另外,觸變性模型研究中還對荷載停止作用后以及溫度變化時兩個勢函數(shù)的數(shù)學(xué)關(guān)系進(jìn)行了研究。
【學(xué)位授予單位】：西南石油大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TE621
【圖文】：

實(shí)驗(yàn)裝置逡逑ＡＲＥＳ－Ｇ２邋流變儀逡逑文中涉及的含蠟原油觸變性實(shí)驗(yàn)主要采用ＡＲＥＳ－Ｇ２流變儀完成，其外形如ＡＲＥＳ－Ｇ２流變儀是目前唯一的一款實(shí)現(xiàn)馬達(dá)與傳感器分離設(shè)計(jì)的流變儀，于施加的剪切應(yīng)變而測量應(yīng)力，而且測試結(jié)果精度較高。中石油管道科技研的ＡＲＥＳ－Ｇ２流變儀配備了先進(jìn)的Ｐｅｌｔｉｅｒ板控溫系統(tǒng)，控溫精度為±０．０１％，儀具有錐板、平行板、同軸圓筒等不同的測試系統(tǒng)和夾具，測試者可Ｗ根據(jù)基本性質(zhì)Ｗ及所需施加的荷載對其進(jìn)行選擇。逡逑Ｉ邋ｒｄｙＪ逡逑

１０邐２０邐３０邐４０邐５０邐６０邐７０邐８０逡逑溫度ｒｃ）逡逑圖２－１冀東原油全黏溫曲線逡逑２．邋１．２實(shí)驗(yàn)裝置逡逑（１）邋ＡＲＥＳ－Ｇ２邋流變儀逡逑本論文中涉及的含蠟原油觸變性實(shí)驗(yàn)主要采用ＡＲＥＳ－Ｇ２流變儀完成，其外形如圖逡逑２－２所示。ＡＲＥＳ－Ｇ２流變儀是目前唯一的一款實(shí)現(xiàn)馬達(dá)與傳感器分離設(shè)計(jì)的流變儀，它逡逑可Ｗ獨(dú)立于施加的剪切應(yīng)變而測量應(yīng)力，而且測試結(jié)果精度較高。中石油管道科技研究逡逑中屯、購置的ＡＲＥＳ－Ｇ２流變儀配備了先進(jìn)的Ｐｅｌｔｉｅｒ板控溫系統(tǒng)，控溫精度為±０．０１％，并逡逑且此流變儀具有錐板、平行板、同軸圓筒等不同的測試系統(tǒng)和夾具，測試者可Ｗ根據(jù)所逡逑測物料的基本性質(zhì)Ｗ及所需施加的荷載對其進(jìn)行選擇。逡逑Ｉ邋ｒｄｙＪ逡逑圖２－２邋ＡＲＥＳ－Ｇ２流變儀圖示逡逑本論文含蠟原油的觸變性實(shí)驗(yàn)研巧中采用ＡＲＥＳ－Ｇ２流變儀的同軸圓筒系統(tǒng)及配套逡逑的轉(zhuǎn)子進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，主要包含如下幾點(diǎn)原因：逡逑１４逡逑

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2729383