原油流變學(xué)-非牛頓含蠟原油歷史效應(yīng)課件

1、 4.7 非牛頓含蠟原油的歷史效應(yīng) 含蠟原油的流變性不僅取決于原油的組成，尤其是蠟、膠質(zhì)、瀝青質(zhì)及輕組分的相對含量，而且還與所處的測量溫度密切相關(guān)，例如在不同的溫度區(qū)間，含蠟原油對應(yīng)幾個不同的流變體類型，具有不同的流變性。另外，大量研究表明：含蠟原油的非牛頓流變性還依賴于原油所經(jīng)歷的各種歷史，如：熱歷史、冷卻速率大小、剪切歷史、老化等等，因為這些外部因素能對含蠟原油的內(nèi)部結(jié)構(gòu)特別是蠟晶結(jié)構(gòu)產(chǎn)生較大的影響，這一特點被稱為非牛頓含蠟原油的歷史效應(yīng)。一、熱歷史的影響熱歷史是指原油在某一特定流變性表現(xiàn)之前所經(jīng)歷的各種溫度及其變化過程，包括加熱溫度、重復(fù)加熱和重復(fù)加熱次數(shù)、溫度的回升等。 4.7 非牛頓

2、含蠟原油的歷史效1、加熱溫度的影響 不同的加熱溫度對原油的低溫流變性有不同的影響。對原油中的蠟與膠質(zhì)瀝青質(zhì)的含量比適中（如在0.81.5之間）含蠟原油，都有一個使其低溫流變性最佳的最優(yōu)加熱溫度范圍和一個使其流變性最差的最差加熱溫度范圍。表412給出了大慶含蠟原油在不同的加熱溫度下凝點、屈服值和非牛頓流體表觀粘度的變化?？梢?，大慶原油在53及其以下的加熱下，凝點最高，當(dāng)加熱溫度在55或更高時，凝點下降了10左右。其低溫下的屈服值和表觀粘度隨加熱溫度的變化也與凝點的變化一致。任丘原油也表現(xiàn)出隨著加熱溫度的升高至某一溫度范圍，其低溫流變性變好的特性。1、加熱溫度的影響表412大慶原油流變特性 加熱溫

3、度（）凝點（）20的屈服值（Pa）30的動平衡表觀粘度（mPas）（mPas）4532.1276.91134268.95034.7343.91742335.35335.0-1790366.15525.423.8145.7109.06024.629.6123.0101.07024.533.4136.2109.89024.934.7118.595.2表412大慶原油流變特性 加熱凝點20的30的動平衡 最優(yōu)加熱溫度一般為能使原油中的蠟晶特別是石蠟蠟晶全部溶解，膠質(zhì)、瀝青質(zhì)充分游離分散的溫度，因為只有這樣，才能消除以前各種熱歷史、剪切歷史等對原油內(nèi)部蠟晶結(jié)構(gòu)的影響，充分激發(fā)膠質(zhì)瀝青質(zhì)的活性，為原油在

4、低溫下重新結(jié)晶并形成良好的流變體結(jié)構(gòu)創(chuàng)造必要的前提條件。在最優(yōu)加熱溫度下，含蠟原油低溫流變性得到改善的機理目前仍不十分明確。一般觀點是：具有表面活性的極性膠質(zhì)、瀝青質(zhì)的存在對蠟晶的析出長大有以下幾個方面的作用：對晶核生成的抑制作用，從而使生成的蠟晶數(shù)目少，但體積大；膠質(zhì)的非極性部分（相當(dāng)長的側(cè)鏈）與石蠟分子結(jié)構(gòu)相似，因而在蠟晶生長過程中與之共晶；而極性部分則吸附在蠟晶表面，從而阻礙新析出的蠟在蠟晶表面按既定方式聚集長大。 最優(yōu)加熱溫度一般為能使原油中的蠟晶特別是石蠟因此，由于共晶與吸附作用，蠟分子不能有序而規(guī)則地在已有蠟晶表面上析出長大，晶體的棱線和頂尖（閉塞作用最小的地方）就起結(jié)晶中心的作用

5、，新的晶體就在這些地方開始生長，直到新晶體的表面重又由于吸附發(fā)生閉塞為止。新形成的晶體的棱線和頂尖又成為結(jié)晶中心，在合適的冷卻速率和冷卻方式條件下，最后形成的晶體為發(fā)育不全的樹枝狀、球狀或枝-球混合狀結(jié)構(gòu)聚集體。這種蠟晶聚集體的個數(shù)相對較少，聚集體的比表面積小，溶劑化層小，而這中蠟晶聚集體之間的聯(lián)系又較弱，因而原油的粘稠程度下降，非牛頓性質(zhì)減弱，要形成空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，必須在更低的溫度下（蠟晶進(jìn)一步析出）時才有可能，且結(jié)構(gòu)強度要小得多。宏觀效果是：原油的凝點、反常點等各特征溫度降低，粘度、屈服值減小，觸變性、粘彈性等減弱。因此，由于共晶與吸附作用，蠟分子不能有序而規(guī)則地在已有蠟晶表 當(dāng)加熱溫度低于

6、最優(yōu)熱處理溫度時，含蠟原油的低溫流變性惡化。其原因解釋是，在加熱溫度較低時，小分子量的低熔點石蠟在原油中溶解，而從溶解的蠟晶上脫離出來的膠質(zhì)瀝青質(zhì)則會吸附到高熔點的石蠟晶體表面上。當(dāng)冷卻時，已溶解的石蠟重新結(jié)晶，但在重新結(jié)晶過程中缺少具有活性的膠質(zhì)瀝青質(zhì)共晶和吸附作用，這部分蠟晶的結(jié)構(gòu)則不能得到改善，因而造成原油的低溫流變性惡化。另外，即使加熱溫度升高到使蠟晶完全溶解的溫度，但可能還不足以使膠質(zhì)瀝青質(zhì)分子的活性充分激發(fā)，因此在冷卻過程中，膠質(zhì)瀝青質(zhì)難以有效改善蠟晶結(jié)構(gòu)，仍會造成原油低溫流變性惡化。 我國大多含蠟原油經(jīng)50左右的溫度加熱后，其低溫流變性往往最差。表414的數(shù)據(jù)表明了我國幾種原油的

7、最佳和最差加熱溫度范圍。但也有例外，例如長慶油田的油坊莊原油，在50加熱時凝點最低為5，而在45或60的加熱溫度下，凝點分別為15和9。這也說明微觀因素影響的復(fù)雜性。 當(dāng)加熱溫度低于最優(yōu)熱處理溫度時，含蠟原油的低溫流變性惡表414 我國一些含蠟原油的最佳熱處理溫度和最差加熱溫度范圍；加熱溫度對含蠟原油低溫流變性的影響與原油中蠟的分子組成、含量、液態(tài)油對蠟的溶解能力，以及膠質(zhì)瀝青質(zhì)的含量、活性大小等有較大的關(guān)系。因此，不同產(chǎn)地的原油，由于組成的不同，其對熱歷史的敏感程度不同。例如上述大慶和任丘原油，在55加熱時，大慶原油就具有很好的低溫流動性，而任丘原油要在90以上的加熱溫度時才有較好的低溫流動

8、性。要注意的是，加熱溫度等歷史對含蠟原油流變性的影響，只發(fā)生在有蠟晶析出的溫度范圍，特別是在非牛頓流體溫度范圍內(nèi)，對高于析蠟點的測量溫度，原油的粘度與歷史無關(guān)。原油名稱勝利任丘中原大慶魏崗最優(yōu)加熱溫度范圍100110100110859555100120最差加熱溫度范圍50705070507050左右5070表414 我國一些含蠟原油的最佳熱處理溫度和最差加熱溫度范圖427對長慶原油分別在50、60加熱以及60加熱并添加降凝劑條件下的絕對復(fù)數(shù)模量 隨溫度的變化曲線。從圖中明顯地看出50加熱、60加熱以及添加降凝劑三種處理條件對長慶原油低溫粘彈性的影響，即在較優(yōu)的加熱溫度下或添加有效降凝劑條件下，

9、含蠟原油在較低溫度范圍內(nèi)的絕對復(fù)數(shù)模量減小，即粘彈性減弱。圖427對長慶原油分別在50、60加熱以及60加熱并2、重復(fù)加熱和重復(fù)加熱次數(shù)的影響 對某些含蠟原油，當(dāng)重復(fù)加熱溫度仍為原油的最優(yōu)加熱溫度時，含蠟原油的低溫流變性基本不受重復(fù)加熱的影響。但若重復(fù)加熱或溫度回升的溫度不夠高，則重復(fù)加熱會造成原油的歷史性復(fù)雜，使原油中的蠟晶結(jié)構(gòu)混亂，最終使原油的低溫流變性惡化，尤其是回升溫度在原油的析蠟高峰區(qū)時，更易惡化原油的低溫流變性。長慶油田某含蠟原油的最優(yōu)加熱溫度為70，經(jīng)歷最優(yōu)加熱處理后，再分別進(jìn)行不同溫度的重復(fù)加熱，在相同的非牛頓溫度20的表觀粘度對比結(jié)果見表415。2、重復(fù)加熱和重復(fù)加熱次數(shù)的影

10、響表415 重復(fù)加熱溫度對長慶原油低溫流變性的影響（測溫20） 注：表中 為重復(fù)加熱溫度， 為最優(yōu)加熱溫度條件下的表觀粘度， 為重復(fù)加熱溫度條件下的表觀粘度， 為測量剪切速率。40455055(mPas)40.53.462.971.521.0385.472.92.652.231.391.0167.0121.52.312.071.311.0356.5表415 重復(fù)加熱溫度對長慶原油低溫流變性的影響（測溫20當(dāng)重復(fù)加熱溫度低于最優(yōu)加熱溫度時，即使重復(fù)加熱溫度相同，重復(fù)加熱次數(shù)對原油的低溫流變性也有不利影響，重復(fù)加熱次數(shù)越多，原油的低溫流變性惡化越厲害。例如含蠟原油D的最優(yōu)加熱溫度為65，最差加熱溫

11、度為55，分別在這兩個加熱溫度下進(jìn)行重復(fù)加熱，對比其對原油低溫流變性的影響，結(jié)果見表416。表416 重復(fù)加熱次數(shù)對含蠟原油D低溫流變性的影響 加熱次數(shù)ap（mPas）加熱溫度 首次加熱二次加熱三次加熱四次加熱55352.4355.5371.4371.465260.7434.6524.6538.4注：55加熱時，表觀粘度的對應(yīng)條件為測溫30，剪切速率81s-1;65加熱時，表觀粘度的對應(yīng)條件為測溫24，剪切速率81s-1。當(dāng)重復(fù)加熱溫度低于最優(yōu)加熱溫度時，即使重復(fù)加熱溫度相同，重復(fù)二、冷卻速度的影響 高溫下的含蠟原油在冷卻過程中，由于蠟的飽和度的下降，蠟將以結(jié)晶的形式析出長大，但這要經(jīng)過兩個步

12、驟：一是晶核的形成，二是在晶核上蠟析出長大。而冷卻速度的不同將影響到晶核數(shù)目的生成速度和蠟晶體積的生長速度的相對大小。 一般在較小的原油冷卻速率下，蠟的溶解度緩慢下降，晶核的生成速度很小，而蠟晶的生長速度則較大，并且膠質(zhì)瀝青質(zhì)也有充分的時間與蠟晶相互共晶、吸附，這樣原油中最終形成一種蠟晶數(shù)目少，而蠟晶體積大，因而蠟晶比表面積小的結(jié)構(gòu)狀態(tài)，相應(yīng)地原油的低溫流變性較好。 但在較大的冷卻速率下，蠟的溶解度下降很快，而原油中的蠟分子濃度卻相對下降比較慢，這樣蠟分子在溶液中的過飽和濃度較大，晶核的生成速度比蠟晶的生長速度要大，同時膠質(zhì)瀝青質(zhì)來不及與蠟晶充分作用來改善蠟晶的結(jié)構(gòu)狀態(tài)，從而最終在原油中形成眾

13、多的細(xì)小結(jié)晶，其比表面積較大，導(dǎo)致低溫下形成致密的蠟晶結(jié)構(gòu)，使原油的低溫流變性惡化。因而存在一個最優(yōu)冷卻速度。 二、冷卻速度的影響 冷卻速度對含蠟原油低溫流變性的影響有如下特點：1）在高于析蠟點的溫度范圍內(nèi)，冷卻速度對原油的低溫流變性沒有影響，這是因為所謂冷卻速度對含蠟原油低溫流變性的影響是通過影響蠟晶的析出性能而實現(xiàn)的；2）不同的含蠟原油其組成不同，流變性對冷卻速度的敏感程度也不同；3）同一種含蠟原油，由于蠟分子大小分布不同、含量不同，蠟的溶解度也隨溫度變化，因此不同的溫度區(qū)間對冷卻速度的感受性不同；4）一般經(jīng)最優(yōu)溫度加熱的含蠟原油的低溫流變性對冷卻速度的敏感性最強。5）大量室內(nèi)實驗結(jié)果表明

14、，冷卻速度控制在0.5 1/min，有利于含蠟原油低溫流變性的改善。因此，室內(nèi)原油流變性實驗常將此冷卻速度作為常規(guī)的冷卻速度。 冷卻速度對含蠟原油低溫流變性的影響有如下特點：三、剪切歷史的影響 剪切歷史是指含蠟原油在特定流變性表現(xiàn)以前所經(jīng)受的各種剪切經(jīng)歷，如原油經(jīng)過離心泵時的高速剪切，在管道流動時的緩慢剪切，流經(jīng)各種閥門、管件、彎頭、設(shè)備等的剪切，以及原油處于靜止（零剪切）等等。剪切歷史對原油內(nèi)部的蠟晶結(jié)構(gòu)往往有較大的影響；在原油的冷卻過程中，對原油施加剪切尤其是高速剪切，將產(chǎn)生過多的晶核，因而導(dǎo)致大量細(xì)小而致密的蠟晶析出，宏觀上造成原油的低溫流變性惡化。歷史剪切率越大，越易惡化流變性。相比之

15、下，靜態(tài)冷卻有利于粗大松散、結(jié)構(gòu)強度較小的蠟晶結(jié)構(gòu)的形成，相應(yīng)的流變性也較好 三、剪切歷史的影響 1、高速剪切的影響 輸油管道上通常使用的離心泵對原油的剪切是一種高速剪切，其剪切速率在103的數(shù)量級。一般不同溫度下的高速剪切對原油的低溫流變性有不同的影響。對長慶油田某含蠟原油加熱到最優(yōu)加熱溫度70后，以0.51/min的冷卻速度靜態(tài)降溫至一定的溫度，再用1312s-1的剪切速率高速剪切1分鐘，然后再以0.51/min的冷卻速度靜態(tài)降溫至非牛頓流體溫度范圍內(nèi)的一個測量溫度20，測量相應(yīng)的動平衡表觀粘度，并與未經(jīng)高速剪切的實驗結(jié)果對比，結(jié)果見表421。可見，在2540的實驗溫度范圍內(nèi)高速剪切對該含

16、蠟原油的低溫流變性有惡化作用，溫度越低，高速剪切的影響越大，特別是在原油的析蠟高峰25左右，高速剪切的影響最大；在溫度高于45以上，可以認(rèn)為高速剪切對原油的低溫流變性無影響。 1、高速剪切的影響 表421 高速剪切對含蠟原油低溫流變性的影響注：表中 為高速剪切溫度， 為測量剪切速率， 為未經(jīng)高速剪切的表觀粘度， 為經(jīng)過高速剪切的表觀粘度。2530354045(mPas) 40.5 s-11.381.291.271.171.0588.1 72.9 s-11.201.151.141.110.9167.0表421 高速剪切對含蠟原油低溫流變性的影響注：表中 2、低速剪切的影響原油在管道流動中的剪切為

17、低速剪切，管流條件下的剪切速率與管徑、流量、流態(tài)、管內(nèi)徑向位置等有關(guān)。為研究低速剪切對原油流變性的影響，特設(shè)計如下實驗：在旋轉(zhuǎn)流變儀中使加熱到一定溫度的原油試樣以0.05/min的冷卻速度緩慢降溫，同時選擇一定的剪切速率連續(xù)剪切試樣，并測量不同溫度下的粘度或表觀粘度，從而得到粘度隨溫度的變化曲線，改變實驗剪切速率，可得到不同剪切速率下的粘溫曲線。這種通過連續(xù)降溫、連續(xù)剪切測得的粘溫曲線稱之為動態(tài)粘溫曲線。而以前介紹的通過靜態(tài)降溫測得的粘溫曲線稱之為常規(guī)粘溫曲線。 2、低速剪切的影響 圖428給出了長慶某含蠟原油在其最差加熱溫度50條件下，動態(tài)粘溫曲線與常規(guī)粘溫曲線的對比；圖429給出了該含蠟原

18、油在其最優(yōu)加熱溫度70條件下，動態(tài)粘溫曲線與常規(guī)粘溫曲線的對比?？梢?，在牛頓流體溫度范圍內(nèi)，動態(tài)粘溫曲線與常規(guī)粘溫曲線基本重合；但在反常點以下的非牛頓溫度范圍，動態(tài)條件下的表觀粘度高于相同剪切速率下常規(guī)條件下的表觀粘度，并且，在最優(yōu)加熱溫度條件下的差別更大，表明低速剪切對含蠟原油非牛頓流變性有不利的影響。圖428給出了長慶某含蠟原油在其最差加熱溫度50條件下，圖428長慶含蠟原油50熱處理常規(guī)和動態(tài)粘溫曲線圖428長慶含蠟原油50熱處理常規(guī)和動態(tài)粘溫曲線圖429 長慶含蠟原油70熱處理常規(guī)和動態(tài)粘溫曲線圖429 長慶含蠟原油70熱處理常規(guī)和動態(tài)粘溫曲線但對不同的含蠟原油或不同的處理條件，低速剪

19、切的影響可能會有所不同，甚至有的實驗結(jié)果表明低速剪切會在一定程度上改善原油的低溫流變性。剪切對含蠟原油流變性的影響不僅表現(xiàn)在表觀粘度上，還表現(xiàn)在對原油的凝點、屈服值、觸變性、粘彈性等各有關(guān)反映原油非牛頓流體特性的性質(zhì)上。例如，本章第5節(jié)的圖418就反映了不同的預(yù)剪切歷史條件對非牛頓原油靜態(tài)結(jié)構(gòu)恢復(fù)性的影響。但對不同的含蠟原油或不同的處理條件，低速剪切的影響可能會有所 總結(jié)大量實驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)，剪切歷史對含蠟原油流變性的影響與剪切過程中原油所處的溫度狀態(tài)密切相關(guān)：在高于析蠟點的溫度下，剪切對原油的低溫流變性無影響或基本無影響；在原油的析蠟高峰區(qū)剪切，特別是高速剪切將惡化低溫流變性；在原油中的蠟已基本

20、析出或大部分析出的低溫下，高速剪切能極大地破壞業(yè)已形成的蠟晶結(jié)構(gòu)，反而使原油的低溫流變性變好。 總之，熱歷史、冷卻速度、剪切歷史等只有對含蠟原油非牛頓流體溫度下的流變性有較大的影響，并且，對經(jīng)過最優(yōu)加熱溫度等條件處理的原油，影響最明顯。含蠟原油在實際生產(chǎn)條件下的歷史是很復(fù)雜的，熱歷史、剪切歷史等交織在一起，造成其歷史效應(yīng)復(fù)雜化。 總結(jié)大量實驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)，剪切歷史對含蠟原油流變附件： 含蠟原油的熱處理輸送一、含蠟原油的熱處理原理 所謂含蠟原油的熱處理就是將含蠟原油加熱到一定溫度，使其中的蠟晶充分溶解，膠質(zhì)、瀝青質(zhì)充分游離，并且其活性充分激活，隨后以一定的冷卻速度和冷卻方式進(jìn)行冷卻，以改善原油中的蠟

21、晶結(jié)構(gòu)，最終改善含蠟原油的低溫流變性，從而實現(xiàn)含蠟原油的常溫輸送或少加熱輸送。因此含蠟原油的熱處理是含蠟原油流變性的歷史因素中，最佳加熱溫度、最佳冷卻速度、最佳剪切歷史（冷卻方式）的綜合應(yīng)用，其效果也是這幾種歷史因素的綜合效果。 實際上從在第四章第七節(jié)的表412、413、414可見，不同的含蠟原油最佳加熱溫度或熱處理溫度以及熱處理效果是不同的，有的最優(yōu)加熱溫度達(dá)到100左右，最優(yōu)熱處理溫度條件下的凝點也有很大的差別。附件： 含蠟原油的熱處理輸送 就工業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用來說，并不是所有的含蠟原油采用熱處理輸送工藝都能取得理想的效果。其根本原因是在于原油的組成不同，影響含蠟原油流變性的因素都是外部因素，而

22、外因必須通過內(nèi)因才能起作用。 在第四章第7節(jié)對最優(yōu)加熱溫度條件下含蠟原油低溫流變性改善效果的作用機理進(jìn)行了一定的分析，表明只有當(dāng)原油中含有石蠟和適量的膠質(zhì)瀝青質(zhì)時，才具備用熱處理方法改善其低溫流動性的可能。即原油中石蠟蠟晶的析出，并生長為片狀的晶體，是造成含蠟原油具有復(fù)雜非牛頓流體特性的最主要原因；而具有活性的膠質(zhì)瀝青質(zhì)對石蠟蠟晶結(jié)構(gòu)性能的改善，則是含蠟原油具有良好熱處理效果的關(guān)鍵。 就工業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用來說，并不是所有的含蠟原 原油中的石蠟主要指C16C38的正構(gòu)烷烴，研究發(fā)現(xiàn)，以膠質(zhì)與C16C38正構(gòu)烷烴含量之比，作為判斷各種含蠟原油能否具有明顯熱處理效果的一個指標(biāo)比較科學(xué)，并且，當(dāng)原油的膠正構(gòu)

23、烷烴之比在0.63.0之間時，則可望取得較好的熱處理效果。 在膠質(zhì)、瀝青質(zhì)對蠟晶結(jié)構(gòu)的改善作用中，要注意把石蠟和地蠟（微晶蠟）區(qū)分開來。熱處理過程中，膠質(zhì)瀝青質(zhì)能改變石蠟的結(jié)晶習(xí)性和形態(tài)，從而改變含蠟原油的低溫流變性，但不能改變地蠟的結(jié)構(gòu)和形態(tài)，因此，地蠟本身不能顯示熱處理效果。但膠質(zhì)、瀝青質(zhì)又有增粘作用，若其含量相對較大，則起不到有效的熱處理效果。象稠油，由于其所含蠟量很少，蠟晶對原油流變性的影響有限，不會有明顯熱處理效果，而其中的膠質(zhì)瀝青質(zhì)含量很高，因而造成稠油粘度很高。 原油中的石蠟主要指C16C38的正構(gòu)烷烴， 二、熱處理效果的評價及穩(wěn)定性 1、熱處理效果的評價 熱處理效果就是通過熱處

24、理改善含蠟原油低溫流變性的效果，熱處理并不能改善原油中的蠟晶沒有析出和析出很少溫度范圍內(nèi)的粘度，第四章介紹的加熱溫度、冷卻速度、剪切歷史等外部因素對熱處理效果有直接影響。熱處理效果的評價就是用上一章介紹的凝點、反常點、粘度或表觀粘度、屈服值等指標(biāo)進(jìn)行評價。在最優(yōu)的熱處理溫度下，含蠟原油的凝點、反常點、低溫表觀粘度、屈服值都會大幅度下降，并且觸變性、粘彈性大大減弱等。 圖63為大慶朝陽溝原油在最差加熱溫度50和較優(yōu)加熱溫度70條件下的的粘溫曲線對比?？梢?，經(jīng)70加熱處理后，原油的反常點由45降低到35，低溫下的表觀粘度也大幅度降低，并且溫度越低，以及剪切速率越小，表觀粘度下降幅度越大。其它相應(yīng)的

25、流變性指標(biāo)測定結(jié)果為，70加熱后，凝點由32降低到26，24測溫下屈服值由126.6Pa降低到13.8Pa。 二、熱處理效果的評價及穩(wěn)定性圖63大慶朝陽溝原油分別在50和70加熱條件下的粘溫曲線圖63大慶朝陽溝原油分別在50和70加熱條件下的粘溫曲表62 我國幾種含蠟原油的熱處理效果 油樣項目勝利任丘濮陽大慶魏崗蠟含量()12.9017.907.5825.5836.29膠質(zhì)含量()22.824.2316.6917.6418.03瀝青質(zhì)含量()2.952.780.710.127.29蠟?zāi)z比0.56380.73881.0531.4502.013最佳熱處理溫度()1051009060120最劣熱處理

26、溫度()5060705070最佳熱處理溫度下的凝點（）19.329.1252442最劣熱處理溫度下的凝點（）29.738.7343246 表6-2給出了我國幾種含蠟原油的熱處理效果及其與組成的關(guān)系。表62 我國幾種含蠟原油的熱處理效果 油樣 2、熱處理效果的穩(wěn)定性1）熱處理效果的有效期（或其時間穩(wěn)定性） 含蠟原油經(jīng)熱處理以后，其降凝降粘效果與時間有關(guān)。剛處理后，原油的粘度、凝點、屈服值等指標(biāo)很快下降到最低值，而后這些指標(biāo)隨時間的延長又逐步上升，直到恢復(fù)原值。因此，熱處理效果有一個有效期，如新疆北疆原油的有效期為713天。長慶油田某含蠟原油在70的最優(yōu)熱處理溫度條件下，凝點為13，10天后的凝點

27、仍為13，12天后，凝點才升高到15。2）重復(fù)加熱或溫度回升的影響 正如第四章第七節(jié)所介紹的那樣，通過熱處理而具有了顯著效果的原油，當(dāng)再經(jīng)受重復(fù)加熱或溫度回升時，如果重復(fù)加熱溫度低于最優(yōu)熱處理溫度一定程度時，其低溫流變性會惡化，重復(fù)加熱溫度越低，低溫流變性惡化越厲害。使熱處理效果開始惡化的重復(fù)加熱溫度越低，說明熱處理效果的穩(wěn)定性越好。 2、熱處理效果的穩(wěn)定性3）冷卻方式和剪切的影響 在降溫析蠟重結(jié)晶過程中，動態(tài)冷卻不如靜態(tài)冷卻，這是因為動態(tài)冷卻的剪切作用，不利于粗大松散蠟晶體聚集結(jié)構(gòu)的形成。在析蠟高峰溫度區(qū)間，如果采用動態(tài)冷卻方式，低速剪切或?qū)恿鳡顟B(tài)的流動仍能收到較好的熱處理效果，而高速剪切或

28、紊流狀態(tài)下的流動將會惡化熱處理效果。4）冷熱油摻和的影響 原油儲運過程中有時采用冷熱油摻和措施，例如在原油加熱站中，為了減小原油流過加熱爐時的阻力損失，有時只允許整個油流的一部分通過加熱爐加熱稱為熱油，另一部分未被加熱的原油（稱為冷油）從爐外流過。在加熱爐出口進(jìn)行冷熱油摻和，以使出站油溫達(dá)到工藝要求。這種工藝作業(yè)有原油經(jīng)歷了非常不利的歷史因素，它包括了熱油的急冷、冷油的溫度回升，以及冷熱油摻和時強烈的攪拌剪切作用。這幾種作用一般均會使原油的低溫流變性惡化。3）冷卻方式和剪切的影響 三、熱處理輸送工藝 國內(nèi)外利用熱處理原理進(jìn)行含蠟原油管道輸送的所謂熱處理輸送工藝可分為兩類，一是完備熱處理輸送工藝

29、，二是簡易熱處理輸送工藝。 1、完備熱處理輸送工藝 完備熱處理輸送工藝就是按照原油的最佳熱處理溫度，最優(yōu)冷卻速度及冷卻方式（即冷卻過程中的剪切條件），在首站熱處理場對原油集中處理，然后進(jìn)入管道，并在地溫條件下等溫輸送。這樣原油的加熱、冷卻和析蠟結(jié)晶過程均在處理場完成，從而使最佳熱處理條件得到人為地控制利用，以求獲得最好的熱處理效果。 最具有代表性的完備熱處理輸送的例子當(dāng)推印度的那霍卡蒂雅伯勞尼的管徑400和356mm、長度1150km的原油輸送管道，這是英國石油公司1963年做的工作。其輸送的阿薩姆含蠟原油的含蠟量為1113.8%，未經(jīng)處理前原油凝點為30，經(jīng)完備熱處理后，凝點下降為15.6，

30、比當(dāng)?shù)刈畹偷販兀═0=18）還低，在18、 對應(yīng)的粘度為100 左右，從而實現(xiàn)了全年中途不加熱的常溫輸送。具體的處理流程為： 三、熱處理輸送工藝印度這一完備熱處理輸送工藝的特點是：當(dāng)?shù)貧夂驘?，地溫高?8）；熱處理后原油凝點降至地溫以下；條件易于控制（冷速、冷卻方式等）。 我國于1978年在克拉瑪依烏魯木齊的管徑350mm、管長295.6km的原油管道上，對含蠟6.459.77%，凝點1517的含蠟原油進(jìn)行熱處理，使原油凝點降至12以下，實現(xiàn)了首站一次熱處理直輸末站的常溫輸送。 一般這種輸送方法比熱油管道輸送經(jīng)濟，停輸后的安全再啟動也有保障。但其輸送工藝較復(fù)雜，在首站需建立龐大的處理場，自控水平要求高，投資多，工程量大。印度這一完備熱處理輸送工藝的特點是： 2、簡易熱處理輸送工藝 簡易熱處理輸送工藝是指原油在首站加熱至原油的最佳熱處理溫度后，經(jīng)過冷熱油交換，使熱油降溫至一定的溫度后，直輸干線，經(jīng)受管輸條件下的冷卻速度和剪切速率的作用，其出站溫度受下列因素的限制：要滿足熱力條