APP下载

不同结晶条件对含蜡原油微观结构的影响研究

2015-08-15刘坤中国石油大学胜利学院油气工程学院山东东营257097

化工管理 2015年36期
关键词:含蜡静置降温

刘坤(中国石油大学胜利学院油气工程学院,山东 东营257097)

1 概述

含蜡原油中影响蜡结晶的因素有很多[1],包括热历史、剪切历史、降温速率、原油组成等。在不同的结晶条件下,即使同一种原油所形成的蜡晶形态结构依然差别很大,从而导致含蜡原油的低温流动性不同。因此研究不同结晶条件对含蜡原油微观结构的影响显得至关重要。

2 含蜡原油微观结构的影响因素分析

2.1 降温速率的影响

在含蜡原油冷却过程中,降温速率不同,蜡的溶解度下降快慢不同,晶核数目的生成速度和蜡晶体积的生长速度也就不同[2],从而导致蜡晶结构的形态各异,相应地,原油的低温流变性差异很大。

通过显微镜观察发现不同降温速率下形成的蜡晶颗粒形态、分散度及均匀程度都有很大差别:慢速降温时析出的蜡晶多为棒状,并且颗粒较大,粒径分布较宽,团聚化程度较高;快速降温时形成的蜡晶颗粒多为粒状,形状较为规则,颗粒数量多,且在视场中的分布更为分散。

究其原因,在较小的降温速率下,蜡的溶解度下降缓慢,晶核的生成速度很小而晶体的生长速度则相对较大,且胶质、沥青质有充分的时间与蜡晶共晶、吸附,这样形成的蜡晶数目少,而蜡晶体积大,蜡晶表面的连接点较多,造成蜡晶颗粒之间作用力较强,使最终形成的结构致密,启动屈服应力较大;但在较大降温速率下,蜡的溶解度下降很快,晶核的生成速度要比晶体的生长速度快的多,在相同的降温区间下,蜡晶之间的结合机会较小,胶质、沥青质来不及与蜡晶充分作用,导致形成众多的细小蜡晶,形状较规则,边缘光滑,连接点少,作用力较弱,因此原油的屈服应力也较小。可见降温速率也是通过改变蜡晶参数来影响原油流变性的。

2.2 静置时间的影响

经历一定历史条件的原油体系中蜡晶已达到一定的浓度,在静置时,由于蜡晶的生长、重结晶、以及蜡晶之间的相互吸引作用,会导致原油的蜡晶网络结构发生改变,进而影响原油的流变性。

将原油静态降温至某一温度,在静置过程中发现蜡晶各个参数值都随静置时间的延长而变化,前几分钟变化剧烈,之后就趋于平缓。蜡晶颗粒个数先有小幅上升,之后就平稳下降,变化幅度不大。蜡晶颗粒的平均粒径有所增加,粒径分布变宽,颗粒的团聚化程度加剧。

对经历不同降温速率的原油而言,蜡晶各参数随静置时间的变化规律是一致的,先变化剧烈,最后逐渐趋于稳定,但在相同的温度下,经历不同降温速率冷却的原油在长时间的静置达到平衡后,所对应的蜡晶各参数数值大小依然相差很大,前面我们已经讨论了降温速率对析蜡的影响,说明这种偏差受恒温静置前历史条件的影响。

2.3 加热温度的影响

原油加热时石蜡溶解,胶质-沥青质游离分散,为低温下重新结晶并形成流变体结构创造必要的提前条件。当以一定的降温速率和降温方式进行冷却时,由于胶质-沥青质的作用,会改变蜡晶的形态和结构,最终改善含蜡原油的低温流动性。由于加热温度的不同,原油低温流变性改善的效果也就不同。

在不同的热处理温度下,原油静态降温至某一温度时的蜡晶参数差别较大。这是因为在析蜡点以上的温度对原油进行热处理时,胶质、沥青质充分游离分散,石蜡几乎全部溶解。析蜡点以后,蜡晶逐渐析出。由于开始时蜡晶颗粒较少,间隙较大,分子间总的力表现为排斥力,随着温度的进一步降低,蜡晶不断增多,近距离的蜡晶由于范德华力而聚集生长,逐渐形成网络结构的雏形。由于高温预热时蜡晶颗粒有足够的生长时间,所以蜡晶的粒径较大,呈团聚态,整个视场中游离的液态原油相对较多,因而流变性较好。

可见,加热温度不同形成的蜡晶形态结构差异较大,对原油宏观流变性的改性效果也不同。

2.4 添加降凝剂的影响

添加降凝剂输送作为一种相对简单、有效的方法,逐渐成为主要的含蜡原油改性输送技术。国内外学者普遍认为[3],降凝剂改变了蜡晶的大小、形态和聚集程度从而使原油流动性变好,改变了蜡晶的表面性质,防止蜡晶形成网状结构。

通过实验发现未加降凝剂的空白油析出的蜡晶较为分散,颗粒体孤立存在,呈不规则的棒状或粒状,颗粒尺寸较小,而加剂油中的蜡晶由单个的棒状变为多孔松散状的蜡晶聚集体,颗粒个数明显变少,颗粒尺寸较大,呈团簇状分布,网络孔隙较大,降低了蜡晶的有效体积浓度,减弱蜡晶聚集体进一步形成空间网络结构的趋势,达到了改善体系流动性的效果。

3 结语

通过本文的分析表明不同结晶条件下蜡晶的微观形态结构不同,对含蜡原油流变性的影响也不同。因此今后应加强对含蜡原油微观结构的研究力度,这对于降低管输过程中的结蜡、改善含蜡原油的低温流动性和提高管输效率具有重要的现实意义。

[1]张红,沈本贤.蜡晶形态结构对原油降凝的影响[J].石油学报(石油加工),2006,22(5).

[2]李鸿英,张劲军等.蜡晶形态、结构与含蜡原油流变性的关系[J].油气储运,2004,23(9).

[3]敬加强,路平,杨莉,黄敏,付先惠.大庆原油加剂前后的蜡晶分形特性研究[J].西南石油大学学报(自然科学版),2008,30(20).

猜你喜欢

含蜡静置降温
静置状态蓄冷水箱斜温层的实验与模拟研究
动物降温有妙招
含蜡原油静态磁处理降黏试验
临邑至济南原油管道清管效果研究
静置过程中茶汤感官品质及主要内含成分变化的研究
七招给心脑“消署降温”
含蜡原油非牛顿流变特性
页岩气开发降温
含蜡原油添加降凝剂输送技术研究
桥梁群桩基础压力注浆静置时间预测试验