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《中国石油大学(华东)》 2015年
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中轻质原油包水乳状液流动特性研究

王娅婷  
【摘要】:油水混输在石油生产工业中非常常见,它常形成于石油生产、运输和加工的过程中。其中乳状液存在状态以及流变特性的研究对集输工艺优选、参数设计和工况分析等非常重要。因此,本文研究了影响管流状态下乳状液流变性的因素,建立乳状液粘度模型和转相点含水率模型。本文实验在水平环道内进行,实验环道的管径为25.4mm,全长38m。对三种油样以及水样进行物性测试,其中大庆油田采油2厂和采油6厂的原油属于中质原油,采油9厂的原油属于轻质原油。实验设定的参数范围:流速为0.5m/s~1.2m/s,温度为45℃~60℃。通过分析实验数据得到:转相发生前乳状液粘度随着含水率的增加而增加,发生转相后,乳状液粘度迅速减小,接近纯水的粘度。乳状液粘度随温度升高而降低,且温度对乳状液粘度影响较大。混合流速对乳状液粘度几乎没有影响。转相点不受温度以及混合流速的影响。将环道实验得到的数据与流变仪测得的数据进行对比。发现:环道实验粘度值比流变仪测得值偏大,同时两种实验条件下得到的转相点差别很大,并且流变仪测得的转相点提前于环道实验的。将误差数据进行统计,得到环道实验与流变仪测得的粘度与转相点的平均误差分别为7.53%和57.14%。使用环道实验数据分别对6个乳状液粘度模型和5个转相点计算模型进行了验证。Vand模型和Brinkman模型是计算中轻质原油包水乳状液所中精度最高的模型。转相点模型对中轻质油包水乳状液转相点的计算误差均非常大,并且模型计算值比实测值严重偏小。DecarreFabre模型是模型中误差相对较小的,但平均误差仍然很大。本文建立了以温度和含水率率这两个宏观因素为变量的乳状液粘度模型。在模型中考虑水合作用和絮凝作用的影响,在关系式中直接引入了温度的影响。本文模型根据系统最小自由能来预测两相分散流发生转相时的条件,并用分散液滴表面能与湍流能的平衡关系得到分散液滴的表达式,充分考虑乳状液粘度对液滴的影响,得到新的转相点模型。实验验证的油样分别来自大庆中质原油和大港轻质原油,验证实验在环道内进行,实验结果发现:本文建立的乳状液粘度模型和转相点模型的平均误差在10%以内。研究得到的两个模型为中轻质原油的集输工艺模拟计算提供了更方便、准确的计算公式。
【学位授予单位】:中国石油大学(华东)
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TE86

【参考文献】
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