基于磁力耦合式流变仪甲烷对胶凝原油触变性影响研究

来源 :中国石油大学(华东) | 被引量 : 0次 | 上传用户:colleagelxs
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原油生产和输送过程中必然面临轻组分的析出和溶解,因此含蜡原油中轻组分对流变特性的影响不容忽视。流变测试是获取饱和溶气原油触变特性的主要手段,因此本文以胶凝原油触变理论分析和饱和溶气胶凝原油触变测试为基础,对饱和溶气原油剪切力学响应特性进行系统研究。主要研究内容与结果如下:考虑磁力耦合式旋转流变仪测试系统马达惯量、内外磁环惯量、转子惯量和轴承摩擦损耗,建立由外磁环扭矩平衡关系式、内磁环扭矩平衡关系式和内外磁环磁力耦合关系式组成的磁力耦合式旋转流变仪测试系统传动过程物理模型。并以HAAKE-MARS60高压流变仪为例,采用追赶法依据流变仪测得外磁环物理参数计算求得内磁环相关参数,获得测试流体在初始非稳态流动阶段的真实壁面应力和剪切速率,解决了高压流变仪测试系统下流变测试结果“失真”的问题,对牛顿流体恒剪切率加载条件下测量参数进行修正,修正后的粘度值更接近真实值,证明了本文所建模型的正确性。并为下一步研究胜利原油的触变特性提供依据。利用高压流变仪对胶凝原油开展不同试验条件下的触变测试,研究饱和溶气胶凝原油剪切力学响应特性,探寻甲烷对胶凝原油的剪切力学响应特性影响的规律。本文将饱和溶气压力转化为静压和气体溶解共同作用的结果,对比静压和饱和溶气压力条件下的胜利原油剪切力学响应特性,发现相同测试条件下,CH4溶解对结构的影响要大于静压对结构造成的影响,尽管静压会使原油内部结构更加致密,蜡晶分子间距减小,其相互作用力增大,促进原油内部微观结构的建立,复杂结构所占比例增多,使得原油胶凝结构强度增大。但CH4溶解会导致原油溶胀蜡晶间距离增大,CH4不断地吸附在蜡晶的表面,使得蜡晶聚集较少,对蜡分子的析出有抑制作用,阻碍了蜡晶网络结构的形成,从而削弱了原油的胶凝结构。并且随着饱和溶气压力的增大,CH4溶解度对结构的影响明显大于静压造成的影响。基于上述理论和实验数据分析,建立了能够准确预测不同静压、CH4溶解度、温度及剪切速率测试条件下的胶凝原油的屈服应力、表观粘度、平衡时间、临界应变等剪切力学响应参数的计算公式和结构黏弹—触变曲线的预测公式。
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