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《中国科学院研究生院(电子学研究所)》 2002年
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稠油微波加热降粘机理的研究

王颖  
【摘要】:随着世界稠油开采量的不断增加,稠油的黏度高、流动性差成为制约稠油开采和集输的主要问题,稠油的黏度对温度的敏感性使得加热成为稠油开采和集输的主要方法,但由于稠油的导热性差,常规以传导为主要传热方式的加热方法往往效率低、速度慢。我们课题组在国内首先将微波能引入到石油工业领域,在实验中我们发现:微波加热稠油具有效率高、速度快的特点,更重要的是微波加热处理改变了稠油的化学组分,不可逆地改善了稠油的流变性。本文研究的主要内容是对微波加热稠油的降粘机理进行研究和探讨。 本文的主要工作如下: 1. 在国内,我们最先设计和使用微波设备进行油田现场实验,在915MHz的微波频率下,在不同功率下对含水稠油进行了现场加热实验,对微波加热前后稠油的温度、含水率、流变性进行了测量,并通过红外光谱法对微波加热前后稠油的化学组分进行了分析,发现尽管稠油的化学组分没有明显的变化,但稠油中乳化水的含水率显著减少,从而大大降低了稠油的黏度,改善了稠油的流变性,有利于稠油的集输。 2. 在国内,我们最先设计和使用微波设备在2450MHz的微波频率下,在不同功率下对脱水稠油进行了微波处理,对微波处理前后稠油的样品进行了温度、含水率、流变性的测量,并用红外光谱法对微波加热前后稠油的化学组分进行了分析;在2450MHz的微波频率下,功率为3KW、作用时间为1min对四个不同产地的稠油进行了微波加热处理,对微波处理前后稠油的样品进行了温度、含水率、流变性的测量,并用红外光谱法和TLC-FID棒色谱法对微波加热前后稠油的化学组分变化进行了全面的分析,发现脱水稠油中的沥青质胶质的含量显著减少,从而大大降低了稠油的黏度,有利于稠油的开采。 3. 为了研究这种变化发生的原因,本文建立了稠油加热过程的宏观和微观数学模型,用电磁场的时域有限差分和传热方程的有限差分法建立了稠油微波加热过程的宏观数学模型,建立了稠油加热过程中网格内部的介电性质具有很大差异的不同组分的微观数学模型,通过数学模型得到的稠油加热过程中的宏观和微观的电磁和温度分布,对微波加热过程中稠油化学组分的变化的机理做出合理的解释。无论是在国际还是国内,对微波加热发生的物理、化学变化都还只停留在对实验现象的描述和推测上,本文首先采用建立数学模型的方法对稠油的加热过程进行了模拟研究,对实验现象进行了合理的解释。 4. WP=4在国内,我们首次对稠油及各组分的介电参数随温度的变化关系进行了测量。 5. 最后,给出了简要的结论以及进一步需要进行的工作。
【学位授予单位】:中国科学院研究生院(电子学研究所)
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2002
【分类号】:TE866

【引证文献】
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【同被引文献】
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