学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

泡沫特性及其对塔河稠油的流动改进作用研究

作　者: 代科敏
导　师: 敬加强
学　校: 西南石油大学
专　业: 油气储运工程
关键词: 水基泡沫泡沫特性塔河稠油润滑减阻压降计算
分类号: TE868
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 23次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

石油是地球生命的血液,是当今世界工业和经济得以持续发展的源动力。随着常规原油的不断衰竭,如何经济地开发利用蕴藏量丰富的稠油资源,已成为世界石油界与政府面临的共同课题。稠油具有高粘、易凝的特点,其在井筒、输油管道及生产设备壁面上的严重粘附给稠油采输带来了极大的困难。受微气泡减阻理论和稠油水润滑输送技术的启发,本文提出了水基泡沫对塔河稠油的流动改进作用研究,所作的基础研究工作对于探索新的稠油流动减阻方法具有一定的实际意义。在充分调研国内外关于泡沫体系和稠油水润滑输送技术研究现状的基础上,测试分析两种塔河稠油的基本性质和管流特性；采用Wairing Blender法,筛选出一种稳定性较好的水基泡沫体系AFS-2,并评价温度、盐、油等因素对其性能的影响；采用XP-300C影像分析系统测试泡沫的微观形态；采用Anton Paar Rheolab QC流变仪测试分析泡沫的流变性能,并针对测试过程中存在的壁面滑移问题提出修正方法。以现有环道实验装置为基础,设计配套的泡沫发生、注入及泡沫层生成装置,试验研究水平管中和垂直上升管中泡沫对两种塔河稠油流动的润滑减阻效果。基对试验现象的分析,推导水平管和垂直上升管中泡沫润滑减阻的压降计算基础模型。研究结果表明：塔河稠油THCO1和THC02均属于普通稠油,在20～60℃范围内为牛顿流体；筛选出的水基泡沫体系AFS-2的基液组成为：100mL H20+1g/LABS+1g/L3#+3g/L PAM+3g/L SF-1+3g/L十二醇,100mL该泡沫基液在15℃、101325Pa条件下的发泡量为380mL,泡沫半衰期达6050min(搅拌法测试),气泡呈不规则的多面体形状,直径分布在10-100gm之间,属于细小泡沫；温度、油、盐等对泡沫性能影响显著,泡沫稳定性随温度升高、油或盐加量增大而迅速降低,油粘度越小,对泡沫的破坏性越强,CaCl2的破坏性强于NaCl;旋转粘度计测量泡沫流变性的过程中,剪切应力越大、粘度计转子半径和环形间隙越小,壁面滑移越严重,消除壁面滑移后,AFS-2泡沫体系的流变性符合幂律流变模式；干泡沫(气相含量74%)密度小于稠油,在水平管内易形成上层泡沫、下层稠油的分层流,对THCO1稠油的减阻效果较差；THCO1稠油流量6～12L/min.湿泡沫(气相含量30%)流量为0.5L/min时(泡沫与稠油的比例小于10%),泡沫在管道内不能形成完整的隔离层,对THCO1稠油流动没有明显的润滑作用；当泡沫流量增大至1～3L/min后,泡沫的润滑减阻率达到75%以上,且随泡沫流量减小,流动压降略有减小,减阻效果更好；在垂直上升流动中,THC02稠油流量5-11L/min时,流量小于0.5L/min的干沫对稠油流动的润滑减阻效果较差,而流量1-5L/min的泡沫对THC02稠油的流动阻力的减小率可达70%,泡沫流量越大,稠油流量越小,压降越小；泡沫润滑减阻压降计算模型简单,但预测值与实际值具有一定的符合度,水平管的计算误差为-28%～18%,而垂直管的计算误差为-31.4%～11%。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-8
第1章绪论  8-21
  1.1 问题的提出  8-9
  1.2 研究目的及意义  9
  1.3 国内外研究现状  9-19
    1.3.1 水基泡沫组成及分类  9-11
    1.3.2 水基泡沫体系研究  11-13
    1.3.3 泡沫稳定性及影响因素  13-14
    1.3.4 泡沫与原油的相互作用  14-15
    1.3.5 泡沫性能评价方法  15-17
    1.3.6 水润滑减阻输送方法  17-19
  1.4 主要研究内容  19
  1.5 研究技术路线  19-20
  1.6 创新点  20-21
第2章塔河稠油基本性质及管流特性  21-29
  2.1 实验设备及方法  21-24
    2.1.1 仪器设备  21-23
    2.1.2 实验方法  23-24
  2.2 塔河稠油基本性质  24-25
    2.2.1 基本组成和物性  24
    2.2.2 流变性及粘温特性  24-25
  2.3 塔河稠油流动环道模拟  25-29
    2.3.1 压降～流量变化规律  25-27
    2.3.2 管流与流变仪测试结果对比  27-29
第3章泡沫体系筛选及性能评价  29-56
  3.1 实验材料及方法  29-33
    3.1.1 材料及仪器  29-30
    3.1.2 实验方法  30-33
  3.2 泡沫体系室内筛选  33-42
    3.2.1 单一起泡剂性能评价  33-36
    3.2.2 起泡剂复配效果评价  36-38
    3.2.3 单一稳泡剂性能评价  38-39
    3.2.4 泡沫体系配方优选  39-42
  3.3 泡沫微观形态分析  42-43
  3.4 泡沫体系影响因素  43-48
    3.4.1 温度的影响  43-45
    3.4.2 盐的影响  45-47
    3.4.3 油的影响  47-48
  3.5 泡沫流变性研究  48-53
    3.5.1 泡沫流变性研究现状  48-49
    3.5.2 研究难点分析  49-50
    3.5.3 壁面滑移修正方法  50-53
  3.6 泡沫的状态方程研究  53-56
第4章泡沫对塔河稠油的润滑减阻作用研究  56-67
  4.1 试验装置改造  56-58
  4.2 试验方法  58-60
    4.2.1 泡沫制备工艺  58
    4.2.2 泡沫润滑减阻试验  58-59
    4.2.3 数据处理方法  59-60
  4.3 试验结果与讨论  60-67
    4.3.1 纯泡沫管流模拟  60
    4.3.2 水平管内干泡沫的减阻效果  60-62
    4.3.3 水平管内湿泡沫的减阻效果  62-65
    4.3.4 垂直上升管内泡沫的减阻效果  65-67
第5章泡沫润滑减阻压降计算模型  67-77
  5.1 CAF压降计算模型  67-69
    5.1.1 水平管内CAF压降预测  67-69
    5.1.2 垂直管内CAF压降预测  69
  5.2 泡沫润滑减阻压降计算  69-73
    5.2.1 水平管压降计算方法  69-71
    5.2.2 垂直上升管压降计算方法  71-73
  5.3 计算结果分析  73-77
    5.3.1 水平管计算结果  73-74
    5.3.2 垂直上升管计算结果  74-77
第6章结论及建议  77-79
  6.1 主要结论  77-78
  6.2 建议  78-79
致谢  79-80
参考文献  80-84
攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果  84

泡沫特性及其对塔河稠油的流动改进作用研究

内容摘要

全文目录

相似论文