加降凝剂含蜡油蜡沉积特性研究

来源 :中国石油大学(北京) | 被引量 : 0次 | 上传用户:studentOfJXUFE
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我国所产原油大多为易凝高黏的含蜡油,添加降凝剂是常用的改性手段。固相沉积是原油管道的重要问题之一,但目前对于加降凝剂含蜡油蜡沉积特性的研究不够充分。为此,本研究通过改变降凝剂添加量、改性处理温度获得了不同改性效果的改性含蜡油,利用自主研发的Taylor-Couette冷指装置开展了蜡沉积实验,较系统地研究了加剂原油流变性对沉积物的生成、组成、力学特性以及不均质结构等的影响。主要成果如下:首先,研究了纳米降凝剂添加量及改性处理温度对含蜡原油流变性的影响。研究表明,纳米降凝剂显著降低原油的胶凝温度、屈服应力和反常点以下的表观黏度,并且原油改性效果随着加剂量的增大和改性处理温度的提高更加显著。例如,与空白原油相比,100 ppm、70℃处理的加剂原油胶凝温度降幅、降黏率(8℃)、屈服值下降率(8℃)分别为13.0℃、91%、92%;但降凝剂对含蜡原油析蜡点影响较小,实验条件下,仅使析蜡点下降2.2℃。其次,针对不同流变性的加剂原油,通过蜡沉积实验,分析了蜡沉积物的生成速率和组成。研究表明,随着加剂油改性效果的提高,蜡沉积速率减小、沉积物含蜡量增大。其原因与加剂油胶凝温度和表观黏度的下降有关,即随加剂油胶凝温度下降,沉积物质量减小;而加剂油胶凝温度、表观黏度的下降导致沉积物含蜡量增大。另外,加剂油表观黏度的下降促进了沉积物的老化进程,并使沉积物老化的临界碳数增大(由C23增大至C26);并且随加剂油流变性的改善,降凝剂对沉积物生成和老化的影响变得显著。加剂原油沉积物中沥青质、胶质的含量测试结果表明,沉积物中沥青质、胶质含量均随沉积时间的延长而增大。在实验时长范围(24 h)内,沉积物中沥青质含量最高为体相中沥青质含量的2倍,胶质含量最高为体相中胶质含量的1.5倍。提高加剂油的改性效果可以抑制沥青质、胶质向沉积物中的富集,这可能是由于加剂原油沉积物的含蜡量增大,导致沉积物孔隙度减小。此外,测试了加剂原油沉积物的屈服应力。结果表明,在相同沉积和屈服应力测试条件下,随加剂原油屈服应力下降率的提高,沉积物屈服应力的下降越显著。例如,与空白原油12 h沉积物相比,加剂量100 ppm原油(改性温度70℃)沉积物屈服应力下降达91%。最后,通过宏观观察及DSC研究了沉积物结构的不均质性。DSC测试表明,由外(靠近油流侧)而内(靠近冷指壁面侧),沉积物含蜡量、析蜡点均增大;表层沉积物为体相凝油,老化现象不明显。含蜡油中的降凝剂加速了内侧沉积物的老化进程。综合上述结论,加剂油流变性是决定蜡沉积特性的决定性因素,即随加剂油胶凝温度、表观黏度的下降,原油蜡沉积速率显著下降,老化进程加快。随加剂油屈服应力的下降,沉积物结构强度显著下降。
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