1、含蠟原油是一種復(fù)雜的混合體系,其流變特性對(duì)石油的開(kāi)采、集輸和長(zhǎng)距離管道輸送等有重大影響。本論文以物理化學(xué)和結(jié)構(gòu)力學(xué)等基本理論為基礎(chǔ),綜合利用流變測(cè)量、DSC以及顯微鏡觀(guān)察法對(duì)非牛頓含蠟原油溶膠與凝膠相互轉(zhuǎn)化過(guò)程特性及機(jī)理進(jìn)行了詳細(xì)的研究和探索。主要研究?jī)?nèi)容及結(jié)果如下:
　　 通過(guò)對(duì)含蠟原油冷卻膠凝過(guò)程特性的研究發(fā)現(xiàn),原油種類(lèi)不同,導(dǎo)致原油冷卻過(guò)程中結(jié)構(gòu)參數(shù)的變化規(guī)律也不盡相同。降溫速率越小,剪切速率越小,原油開(kāi)始膠凝的溫度越高,

2、同時(shí)相同溫度下形成的膠凝結(jié)構(gòu)越強(qiáng)。依據(jù)流變學(xué)原理實(shí)驗(yàn)并計(jì)算驗(yàn)證了原油中蠟晶溶劑化層的存在,根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象結(jié)合結(jié)晶學(xué)原理及溶劑化層理論對(duì)含蠟原油的冷卻膠凝機(jī)理做了進(jìn)一步的探討。
　　 通過(guò)對(duì)含蠟原油等溫膠凝過(guò)程特性的研究發(fā)現(xiàn),靜態(tài)降溫條件下,隨著測(cè)量溫度的降低以及恒溫時(shí)間的延長(zhǎng),原油的儲(chǔ)能模量增大,損耗角減小。對(duì)于動(dòng)態(tài)降溫或經(jīng)靜態(tài)降溫并恒溫剪切的原油而言,其儲(chǔ)能模量的變化趨勢(shì)與靜態(tài)降溫的原油相似,但損耗角隨著測(cè)量溫度的降低先減小后增

3、大。此外,在較低的溫度條件下,隨著靜止時(shí)間的延長(zhǎng),原油損耗角也會(huì)表現(xiàn)出先減小后增加的趨勢(shì)。靜態(tài)降溫速率越小,原油恒溫過(guò)程中形成的結(jié)構(gòu)越強(qiáng)；而動(dòng)態(tài)降溫速率越小,原油在恒溫靜止初始的結(jié)構(gòu)越強(qiáng),最終的平衡結(jié)構(gòu)卻越弱。當(dāng)測(cè)量溫度不同時(shí),降溫過(guò)程中的剪切速率對(duì)原油等溫膠凝特性的影響也不同。較高溫度下,剪切速率越大,原油恒溫過(guò)程中形成的結(jié)構(gòu)越強(qiáng)；凝點(diǎn)溫度時(shí),原油的等溫膠凝結(jié)構(gòu)強(qiáng)度隨著剪切速率的增加先減小后增加；當(dāng)溫度較低時(shí),剪切速率越大,原油恒溫過(guò)

4、程中形成的結(jié)構(gòu)越弱。而恒溫剪切對(duì)原油的結(jié)構(gòu)總是起破壞作用的。最后對(duì)含蠟原油的等溫膠凝機(jī)理進(jìn)行了探索。
　　 通過(guò)對(duì)膠凝含蠟原油在不同載荷加載方式下屈服特性的研究發(fā)現(xiàn),膠凝含蠟原油在恒應(yīng)力下的屈服實(shí)際上是一個(gè)蠕變過(guò)程。引入損傷變量及硬化函數(shù),建立的膠凝含蠟原油非線(xiàn)性蠕變方程,能夠精確的描述多種含蠟原油的3個(gè)蠕變階段,簡(jiǎn)潔實(shí)用,可在工程中推廣應(yīng)用。連續(xù)增加剪切應(yīng)力方式下,隨著應(yīng)力加載速率的增加,膠凝原油的屈服值增大,屈服時(shí)間減小。在

5、階梯式增加剪切應(yīng)力方式下,單階作用時(shí)間增加,膠凝原油的屈服值減小,屈服時(shí)間增加；階段應(yīng)力增加幅度增大,膠凝原油的屈服值逐漸增大并最終趨為定值,而屈服時(shí)間則逐漸減小。在連續(xù)增加剪切速率方式下,當(dāng)剪切速率增加速率較小時(shí),應(yīng)力隨剪切速率的增加出現(xiàn)波動(dòng)現(xiàn)象；隨著加載速率的增大,應(yīng)力波動(dòng)現(xiàn)象逐漸減小直至消失,同時(shí)膠凝原油的屈服值也逐漸增大。
　　 以基于等結(jié)構(gòu)參數(shù)法建立的Houska模型為基礎(chǔ),結(jié)合原油觸變性實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),綜合推導(dǎo)得出一個(gè)描述

6、原油觸變裂降曲線(xiàn)的新模型,該模型物理意義明確,適應(yīng)性較強(qiáng),使用方便。利用等結(jié)構(gòu)參數(shù)法建立了第一個(gè)具有理論意義的含蠟原油靜態(tài)結(jié)構(gòu)恢復(fù)模型,并證明該模型可以較好的描述多種含蠟原油的靜態(tài)結(jié)構(gòu)恢復(fù)特性。以青海原油為例詳細(xì)研究并得出了多種歷史條件對(duì)上述兩個(gè)模型擬合參數(shù)的影響規(guī)律。
　　 利用流變測(cè)量技術(shù)首次對(duì)膠凝含蠟原油的熔化特性進(jìn)行了詳細(xì)的研究,結(jié)果表明,原油的熔化與膠凝并不是簡(jiǎn)單的逆過(guò)程。膠凝原油升溫速率越大,相同測(cè)量溫度下,原油的結(jié)