电场处理对含蜡原油结构特性影响的研究

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含蜡原油在其凝点温度附近及以下流动性较差,且具有复杂的流变特性。已有研究表明,对液态原油加载高压电场可显著降低含蜡原油在低于析蜡点温度、高于凝点温度时的黏度,但电场作用对含蜡原油结构特性(黏弹行为、屈服行为和触变行为)的影响尚不明确。本研究基于电流变原理,借助自行设计搭建的直流高压电场动态处理装置,研究了电场处理温度(介于油样的凝点和析蜡点之间)和电场处理场强(0-0.8 kV/mm)对含蜡原油结构特性的影响,并通过数值计算研究了电场改性处理对含蜡原油管道停输再启动的影响。通过小振幅振荡剪切实验和蠕变-回弹实验,研究了电场作用对含蜡原油黏弹特性的影响。实验结果表明,电场处理能够缩短胶凝含蜡原油结构达到稳定状态所需的老化时间,降低油样的储能模量和耗能模量,增大油样的损耗角,减弱含蜡原油凝胶体系的弹性主导地位,使凝胶体系的结构强度降低。且随处理温度的降低、处理场强的增大,油样的电场效应增强。凭借应力线性增加实验,分析了电场处理对含蜡原油屈服特性的影响。研究发现,在实验条件范围内,随电场处理场强的增大,油样的屈服应力降低,且电场处理对更低测试温度下油样屈服应力的改变效果更显著,但电场处理对油样的屈服应变无明显影响。基于剪切率滞回环实验和剪切率阶跃实验,借助黏弹-触变模型,考察了电场处理对含蜡原油触变特性的影响,发现电场处理可使油样的触变性减弱,结构裂降速率加快,体系的非牛顿性减弱。最后,以流变性实验研究结果为基础,通过数值计算,研究了电场改性处理对含蜡原油管道再启动的影响。结果表明,经电场处理的含蜡原油,其管道再启动所需的最小启动压力下降,管道末端见流时间缩短,且随处理场强的增大,相关变化越明显。综上所述,电场处理能够显著降低胶凝含蜡原油的结构强度,有益于含蜡原油管道的再启动。本研究工作为电场改性处理技术的工程应用打下基础。
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