The Variation of Rheololgical Parameters of Waxy Crude Oil after Treatment
-
摘要: 在含蜡原油的管道输送中，需要对原油进行处理，以改善它的流动特性。通过对含蜡原油进行强磁场、加热处理后流变参数变化的研究，分析了含蜡原油处理后粘度变化的因素，并且对影响粘度变化的机理进行了讨论。指出磁场的作用可降低含蜡原油的粘度值，加热处理也可降低其粘度值。Abstract: When transporting in pipeline waxy crude oil must be treated in order to improve its flow characteristics. By studying on the variation of rheological parameters of crude oil treated with magnetic-field and heating treatment, the paper analyzes the variation factors of viscosity for the treated crude oil, and discusses the machanism of impacting on the viscosity variation. It is pointed out that magnetic-field and/or heating treatment can reduce the viscosity of waxy crude oil.
-
Keywords:
- pipeline transportation /
- high wax content oil /
- disposal /
- rheology /
- testing /
- research
-
目前，国内外输油方式有加热、热处理、加轻质油稀释、掺水、添加化学剂、磁化处理、稠油乳化、水环输送等。无论哪一种输送工艺，原油粘度对于管道安全运行都是一个至关重要的物理量。通过研究磁场、加热处理等对含蜡原油的作用，分析粘度变化的因素，并且对影响粘度变化的机理进行了讨论。
一. 磁场处理后原油粘度的变化
流动的原油经过一定强度的磁场作用后，物理性质将发生变化。在生产实践中，应充分利用磁场对原油的作用能使原油粘度降低这一特性为管输原油提供新的工艺方法。
1 实验测量
对于高含蜡原油，其流变特性随温度的变化较为复杂，当油温降至析蜡点时蜡晶析出，原油开始转变为固液双相混合体系。随着油温降低、固相逐渐增多，原油粘度很快地升高，在粘温曲线上表现出此时的斜率增大，并发生了转折，转折点所对应的温度即为析蜡点。
实验用的油样是大庆采油二厂四矿南7区-2丙-42号井原油。用在线粘度传感器、热电偶及X-Y记录仪自动记录不同温度下加磁场和不加外磁场的原油粘温曲线（见图 1），数据比较见表 1。加磁方式在文献〔1〕中有叙述。
表 1 强磁作用后的原油粘度
实验中应注意的问题：①加磁场方式就是将WC-5型除垢器两块，沿着装原油的量筒轴向上下运动30次，时间为2 min，模拟油在静磁场中的运动，其速度相当于原油在静磁场中的运动速度（5~6cm/s左右）。保证原油通过磁场必须具备足够的流速，这在实验中是很重要的，否则磁化效果就很小，甚至会产生很大的系统误差。②测量时由于室温不稳引起热电偶的电势随室温的变化发生漂移，因此测量时一定要把热电偶的冷端放入冰水混合液中，另一端与粘度计的探头紧密结合，并将粘度与温度测量信号同时送入X-Y记录仪，从而保证测量的可靠性。
2 强磁降粘机理的探讨
（1）文献〔2〕中对磁场处理原油进行了探讨。在磁处理过程中磁场的作用是使结构和磁性均为各向异性的抗磁物质分子诱导排列取向，分子平面垂直于磁场方向，最后使分子平面平行于管壁，在管道中作有序流动，如图 2所示。
（2）含蜡原油通过磁场时，使本来没有磁矩的反磁性物质的石蜡，在磁场作用下产生了电子环流，从而引起感应磁场，它克服或削弱了石蜡分子间的吸引力，使石蜡分子或分子团间的聚合性减弱，分子间的结合发生松驰，改善了原油的流动性，达到了降粘的目的。
（3）若原油在磁化前就有蜡晶析出，它在原油悬浮液中为一分散相。从胶体化学观点分析和试验证明，原油中的石蜡晶核带有负电荷，带负电荷的反磁性石蜡晶核以一定的流速在磁场中运动，产生感应磁场（即诱导磁矩），石蜡分子被瞬时磁化，使石蜡分子中的电子自旋量增加，运动轨道发生变化，由此产生能量的变化，其结果是使石油的物性在一定的时间内发生变化，克服和削弱石蜡分子间的引力和附着力，石蜡分子作为分散相溶解在原油中，抑制蜡晶的生长。一但原油在磁化前有蜡晶析出，磁化后就能破坏蜡晶的生长，使蜡晶呈细碎状态悬浮在油流中被带走，从而达到降粘的目的。
二. 加热处理后原油粘度的变化
所谓原油加热处理，就是把原油加热到高于固体石蜡熔点的某一个温度，随后在其晶体结构具有最小强度时进行冷却。
原油加热输送的实践表明，通过热处理方式在低温下就可以降低晶体结构的强度和原油的粘度。
1 实验测量
实验中所用的测试原油是从中原油田文二联合站现场采收的油样。首先对加热原油作出一条升高温度的粘温曲线，然后再用自然冷却的方法作出一条降温的粘温曲线。实验中把粘度值的变化量经粘度计以毫伏信号线性输出，接至X-Y记录仪Y轴输入端。热电偶的温差电动势反映的是所测液体的温度，将它接至X-Y记录仪的X轴输入端。这样X-Y记录仪就可以连续、自动地记录粘度随温度升高及降低时的变化曲线（见图 3）。
2 原油加热处理效果及其分析
实验结果表明，热处理可降低原油的粘度，其中，原油的蜡胶比是一个重要影响因素。在降温析蜡重新结晶过程中，半极性的胶质和沥青质被吸附在蜡晶表面，阻碍蜡晶的聚集，推迟空间网络结构的形成，或形成蜡晶与胶质相间的树枝状结构，其强度显著降低。当蜡胶比过大时，胶质、沥青质的相对含量太少，不足以完成上述吸附分离的作用，故加热处理效果差。但当蜡胶比过小时，可能改变蜡晶形态的蜡的相对含量又太少了，以致难以发挥加热处理的作用。适宜的蜡胶比为0.5~1.70〔3〕，我国原油的蜡胶比大多在此范围内。深入研究原油加热处理后流变参数的变化特性具有重要意义。
通过实验研究和检索文献得出如下结论：
（1）磁场可以降低原油的粘度值，但这只是一种暂态物理效应，随着时间的延续，这种效应会消失，但具有重复性。
（2）加热也可以降低原油的粘度值。热处理效果与原油的蜡胶比有着直接的关系。
-
[1] 李明 杨正一: 含蜡原油的磁场处理, 油田地面工程, 1996(5), 26~28。 https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-YQTD199605012.htm [2] 汪仲青: 液态流体的粘度及磁场处理降粘作用机理, 石油学报, 1995(4), 156~157。 [3] 严大凡: 输油管道设计气管理, 石油工业出版社(北京), 1986。
下载:
计量
- 文章访问数:
- HTML全文浏览量: 0
- PDF下载量: