加剂改性原油蜡晶结构变化的研究

本文利用X射线衍射仪与差示扫描量热仪(DSC)分别研究某地原油加剂前后的蜡晶结构和结晶动力学。X射线衍射研究表明:某地原油加剂前后的蜡晶均为斜方晶体,但加剂原油的晶体体积要比未加剂原油的晶体体积大。DSC用于结晶动力学研究,首先测量正二十三烷(C23)、正二十四烷(C24)在不同降温速率下的DSC谱图,得出结晶放热峰值随降温速率升高而线性减少的关系;随后研究某地原油、分离出的蜡、加剂原油在不同降温速率下的DSC谱图,计算出相应的结晶动力学常数。

热处理温度对含蜡原油触变过程微观蜡晶的影响

热力条件是影响含蜡原油低温流变特性的主要因素。通过微观实验研究热处理温度对触变过程中含蜡原油蜡晶微观结构的影响,以探究热力条件对含蜡原油胶凝体系流变特性的影响规律。结果表明:不同加热温度下的蜡晶微观参数统计学量随剪切时间的变化趋势一致,且热处理温度越高,相同时刻微观蜡晶的面积均值、粒度均值及周长均值越大,而蜡晶的长径比均值越小;经剪切破坏后,在动态平衡阶段,热处理温度越高的蜡晶重新聚集形成的Delaunay三角形越小越密集;剪切结束后的恒温静置恢复阶段,加热温度较高的含蜡原油恢复效果较好。

蜡晶形态结构对原油降凝的影响

采用偏光显微镜观察了不同条件下蜡晶的形态变化,对蜡结晶过程中的结构、分布状态和生长规律进行了深入的研究,采用气相色谱分析了用52#、62#、80#蜡配制的模拟油中蜡的碳数分布,考察了凝点与蜡含量之间的变化规律,以及沥青质、胶质和大分子降凝剂(PPD)对模拟油降凝、降粘的影响,为改善原油流动性提供理论依据。结果表明,蜡晶的微观形态结构、蜡在油中的溶解性能以及降凝剂的降凝作用与模拟油中蜡的碳数分布密切相关,只有当降凝剂分子结构与油中蜡的结构匹配时,才能达到理想的降凝效果。通过实验确定了模拟油降凝时的临界蜡含量为40%(质量分数),大于该临界值后,凝点随着蜡含量的变化幅度将大大降低。

声波在高含蜡油生产中防蜡作用的实验研究

含蜡原油在生产过程中，蜡组分随井筒温度的降低而逐渐析出，这种结蜡现象导致原油粘度 急剧上升而影响油井的正常生产，因此采取防蜡措施在高含蜡原油生产中是必不可少的。利用声波 进行防蜡的实验研究表明，声波作用可以破坏蜡晶网状结构，降低原油粘度和凝固点，从而达到防蜡 的目的。声波防蜡以其独特的作用机理较其它防蜡方法具有更大的可靠性和更加广阔的应用前景。

含蜡原油管道流动的触变性研究

在管流试验装置上研究了含蜡原油的触变性 ,对原有的触变性描述模式进行了改进。实验发现 ,同样的剪切历史 (管道停输前的剪切历史和停输过程中凝油的收缩 )对蜡晶结构的恢复虽然具有一定的不确定性 ,但重新启动后的平衡剪切应力几乎不受这种不确定性的影响。

偏光显微法测定含蜡原油析蜡点的影响因素研究

在含蜡原油析蜡点测定和蜡晶特性分析等研究中,偏光显微法以其灵敏度高、接近实际、直观等优点而得到广泛应用。但该方法受测试条件和人为因素的影响较大。以阿赛线某站原油为研究对象,探讨不同热处理温度、偏光显微镜放大倍数和试样盖玻片自身缺陷等因素对含蜡原油析蜡点偏光显微测定的影响。结果表明:热处理温度对原油的析蜡点和蜡晶结构有较大的影响,盖玻片自身缺陷在一定程度上将干扰析蜡点的准确判断。

合水油田蜡样分析及化学清蜡技术研究

为明确合水油田的结蜡机理并有针对性的采取清蜡措施。本文以合水油田GP25-30油井所取蜡样为例,对其四组分、碳数分布、析蜡点、蜡晶结构等基本物性进行了系统研究并掌握了GP25-30油井的结蜡机理。研究了长庆油田常用的清蜡剂对GP25-30油井蜡样的清蜡效果,结果表明在所评价的四种清蜡剂KEW329-1、CX-1、CX-3和生物清蜡剂中,室温下CX-3的清蜡效果最好,清蜡速率可高达1.68 g/min。本研究结果可为合水油田及其它高含蜡油田的生产和原油输送过程中的清防蜡技术提供理论参考和技术支撑。

微观蜡晶特征在流变曲线上的宏观体现

为了研究证明含蜡原油流变曲线和微观蜡晶两者之间存在一定的关联,测试了广范围剪切速率下的含蜡原油流变曲线,确立了微观蜡晶和流变曲线之间的定性关系,并且取得以下认识:广范围剪切速率下的含蜡原油流变曲线能够一定程度地体现微观蜡晶特征,其中低剪切速率下的流变曲线能够体现蜡晶形态,高剪切速率下的流变曲线能够体现蜡晶结构;并非温度越低,剪切速率对粘度的影响程度越大,在高剪切速率下,有可能存在相反的情况;在低温条件下,剪切速率存在一个临界值,只有当剪切速率大于该值时,粘度才会出现较为明显的下降;温度越低,形成的蜡晶网格结构越稳定,需要较大的剪切应力,蜡晶网格结构才能破坏。该研究成果深化了对含蜡原油流变性的认识,具有一定的理论意义。

源于天然油脂的原油流动性改进剂制备

为了改善延长油田管输原油流变性差的问题,采用菜籽油与多乙烯多胺制备多胺酰胺,进而与不同交联剂交联生成聚胺酰胺,并将其用作原油降凝剂,达到改善原油流变性的目的。研究结果表明:15℃条件下,500 mg/L聚胺酰胺的原油降黏率为70%,凝固点降低4.4℃;DSC分析显示,聚胺酰胺可降低原油饱和烃组分析蜡峰温和析蜡点;蜡晶微观结构显示,该试剂使得原油饱和烃组分的蜡晶减小并分散。源于植物油脂的聚胺酰胺能够作为新型的流动性改进剂,具有来源广、可再生、经济环保等优势。

阿赛线首站原油流动性改进研究

针对阿赛线原油输油温度高、蜡堵现象严重等生产技术问题,评价与分析阿赛线原油对常用降凝剂EVA的感受性,为降低输油温度、保障输油安全奠定理论基础。以阿赛线首站原油为研究对象,采用原油凝点、流变学测试方法,评价典型国产降凝剂对阿赛线原油的降凝降粘效果,对比分析阿赛线原油加剂前后的蜡晶形态,探讨其低温流动改进的主要影响因素。结果表明,阿赛线原油在70 mg/kg的EVA作用下,凝点、反常点和低温表观粘度均有显著降低,但加剂温度及高速剪切对EVA的作用效果影响较大,当加剂温度低于60℃时,加剂作用效果明显变差;加剂原油在析蜡高峰期受到高速剪切时,其低温表观粘度随剪切作用增强而增大;长时间低速剪切对原油加剂效果影响不大。

降凝剂BEM降低原油凝点的机理探讨

研究了从大庆原油和冀东原油分离出的蜡 (含 2 %相应的胶质 )用降凝剂BEM处理后X射线衍射图的变化和几种原油经降凝剂BEM处理后蜡晶尺寸的变化及加剂原油经析蜡高峰区的泵剪切后蜡晶尺寸的变化。X射线衍射数据证实降凝剂通过共晶作用改变蜡晶的结构。蜡晶尺寸的变化说明 :降凝剂使原油的蜡晶变大 ,进而降低原油的凝点 ;剪切破坏蜡晶的结构是剪切引起原油凝点上升的主要原因。

基于GST的不同因素对大庆原油凝点/倾点的影响规律研究

凝点、倾点都是以温度表示的条件性指标,是原油物理状态发生转变的温度分界点。我国一直将凝点视为衡量原油低温流动性及控制原油输送温度的一个重要参数,为了深入认识含蜡原油的微观结构,有必要对含蜡原油凝点/倾点与原油微观结构及组成间的关系进行细致的研究。对大庆6种典型含蜡原油进行凝点实验,总结了实验规律,并用灰色系统理论定向分析了蜡晶形态/结构及原油组成对凝点/倾点的影响规律,为改善原油在长距离输送过程中的流动性提供了依据。

嗜蜡菌对含蜡原油除蜡降黏作用的影响

含蜡原油因其蜡组分的存在而导致原油在低温环境中黏度变大、流动性变差,而在管输的过程中,蜡晶的析出会降低管道的输送能力、甚至有堵塞管道的威胁。本文利用已发现的一株嗜蜡菌,利用其发酵液降解含蜡原油中的蜡组分,实验证明处理5天后的原油含蜡量降低、表观黏度下降,偏光显微镜观察油中蜡晶结构明显变小而分散。软件ImageJ对显微镜照片处理后测量得到:最大蜡晶粒径从609.1μm下降至72.1μm;平均费雷特径大小从79.1μm下降到50.3μm。

复配菌对原油微观结构变化的研究

含蜡原油因其蜡组分的存在使其在开采和运输的过程中易使蜡晶析出,蜡晶析出堵塞管道,减小输送半径,严重时会发生凝管停运等事故,造成严重的经济损失.本文利用已发现的一株嗜蜡菌与产表面活性剂菌株进行复配,利用得到的复配菌发酵液按一定比例接种于含蜡原油中,实验表明作用7天后的原油含蜡量降低;利用ImageJ软件对偏光显微镜图片进行后处理发现蜡晶结构变小且密集;最后利用FBRM技术分析得原油中大粒径所占比例减少,小粒径所占比例增多.复配菌作为一种新方法、新思路,可以有效地降低含蜡原油在开采和运输过程中产生的危害,减少经济损失.

胶凝原油试验管路的启动特性

针对胶凝原油管道停输后再启动压力远低于计算预测启动压力的技术难题,使用管流试验装置研究了胶凝原油管路的启动特性。依据对胶凝原油管道停输启动过程的理解,提出胶凝原油管道存在对应的临界启动剪切率和启动屈服应力。胶凝原油管路启动过程分为控制流量启动过程和控制压力启动过程。控制流量启动过程研究发现,受含蜡原油轻组分影响,试验管路内胶凝原油表现出"韧性"和"脆性"两种特性,"韧性"原油不含轻组分,胶凝结构强度与停输前的预剪切过程、停输静止时间、停输降温幅度、启动温度及启动剪切率相关;"脆性"原油含轻组分,胶凝结构强度主要取决于停输降温幅度和启动温度。胶凝原油的启动屈服应力取决于胶凝结构强度和静态降温过程的体积收缩;试验管路的启动速度与胶凝原油的结构强度和启动剪切率相关。控制压力启动过程研究发现,启动油温越高,试验管路全线启动速度越快;在相同启动油温下,启动压力越低,试验管路全线启动速度越慢;对应相同启动温度,存在临界启动压力。相关研究结果为深入研究胶凝原油停输再启动过程和指导工程实践奠定了理论基础。

胶凝原油的压缩特性

使用自行研制的原油压缩试验装置,研究了大庆原油的压缩特性:胶凝原油蜡晶网络结构屈服破坏前,胶凝原油表现出复杂的压缩特性;胶凝原油蜡晶网络结构屈服破坏后,胶凝原油压缩符合弹性压缩特性,可用已有文献公式计算。使用自行研制的管流环道试验装置,研究了苏丹胶凝原油蜡晶网络结构屈服破坏前的弹塑性压缩特性:胶凝原油停输后的恒温静止过程,伴随静态胶凝原油蜡晶网络结构恢复,环道内压力连续下降,指出环道内压力下降乃蜡晶网络结构产生体积收缩所致;油温越低,压力下降幅度越大,体积收缩也越大。基于苏丹原油恒温启动研究成果,使用反演仿真计算方法,研究了胶凝原油环道初始启动过程胶凝原油的弹塑性压缩特性:胶凝原油弹塑性压缩系数远大于其对应温度条件下的弹性压缩系数,油温越低,蜡晶网络结构强度越大,弹塑性压缩系数越大。