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含蜡原油的流变性和湍流场中油水乳液液滴破碎及其粒径分布

作　者: 尹曹勇
导　师: 赵宗昌
学　校: 大连理工大学
专　业: 化学工程
关键词: 含蜡原油触变性液滴破碎分散相粘度湍流分散体系
分类号: TE866.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

我国大多数油田开采的原油为石蜡基原油,其凝点和反常点温度较高,流变性质异常复杂。当原油温度逐渐降至凝点附近时,其流变性质表现出复杂的触变性。目前原油多采用加热工艺进行管道输送,在原油的输送过程中常常出现蜡的结晶析出和沉积,引起原油表观粘度的增加,使管输过程的能耗增加并带来许多操作危险。因此,全面研究含蜡原油的流变性质,尤其是较低温度下的流变性质,对原油工业是非常重要的。目前,我国大多数油田开采的原油是含有大量水的油水乳液,油水乳液油滴粒径的大小及其分布对于油水混合物的管道输送和分离过程都有一定的影响。论文首先对大庆原油的流变性进行了实验研究和理论分析。测定了在不同温度,不同剪切速率下大庆含蜡原油的表观粘度随时间的变化曲线,利用实验数据获得了不同温度下描述原油初次降裂过程的R-G方程中的参数,理论计算值与实验值吻合较好。利用偏光显微镜对含蜡原油的蜡晶形貌进行了观测,并采用盒子法对其分形特征进行了研究,结果表明,凝点下蜡晶的结构具有明显的分形特征,并研究了降温速率等参量对其分形的影响。论文对湍流搅拌槽内原油—水分散体系中液滴的破碎过程与液滴直径的分布进行了理论分析。对于原油和其它一些高粘度分散相体系,分散相的粘性力对液滴的变形和破碎的影响是不能忽略的。本研究对Coulaloglou和Tavlarides所提出的液滴破碎频率模型进行了粘性修正,将粘性项引入其中。得到了能同时反映界面张力和粘性力的液滴破碎频率模型。在此基础上,采用Monte Carlo模拟算法对湍流搅拌槽内油—水分散体系中液滴的平均直径d₃₂进行了计算,计算结果与文献数据符合较好。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
引言  9-10
1 文献综述  10-27
  1.1 含蜡原油流变学  10-17
    1.1.1 原油的组成  10
    1.1.2 原油中的蜡  10-11
    1.1.3 流变学  11-12
    1.1.4 触变性  12-13
    1.1.5 含蜡原油流变性  13-14
    1.1.6 蜡晶的显微观察特征  14-16
    1.1.7 分形理论  16-17
  1.2 搅拌槽内湍流场中的液滴破碎  17-27
    1.2.1 湍流场的特征  17-19
    1.2.2 搅拌槽内湍流场的特点  19
    1.2.3 液滴的破碎  19-21
    1.2.4 液滴的聚并  21-22
    1.2.5 液滴尺寸分布计算方法  22-27
2 含蜡原油流变性研究  27-34
  2.1 含蜡原油流变性实验研究  27
    2.1.1 实验油样的选定  27
    2.1.2 取样及预处理  27
    2.1.3 实验设备  27
  2.2 实验结果与讨论  27-32
    2.2.1 恒剪切速率条件下不同冷却终温的初次裂降曲线  28-29
    2.2.2 恒冷却终温条件下不同剪切速率的初次裂降曲线  29-32
  2.3 含蜡原油触变应力的计算  32-33
    2.3.1 含蜡原油触变应力的R-G模型方程  32
    2.3.2 R-G模型方程参数的回归  32-33
  2.4 小结  33-34
3 含蜡原油蜡晶形态的定量表征及分形特征  34-41
  3.1 实验油样和设备  34
  3.2 蜡晶图像的获取与分割  34-35
  3.3 蜡晶形态的特征  35-36
    3.3.1 蜡晶形态的定量表征  35
    3.3.2 蜡晶图像的分形特征  35-36
  3.4 结果与讨论  36-40
    3.4.1 不同预热温度对含蜡原油蜡晶形态的影响  36-38
    3.4.2 不同降温速率对含蜡原油蜡晶形态的影响  38-40
  3.5 小结  40-41
4 搅拌槽中液滴破碎的Monte Carlo模拟  41-50
  4.1 Monte Carlo模拟过程  41-42
  4.2 液滴破碎频率函数的修正  42-45
  4.3 模拟结果与讨论  45-49
  4.4 小结  49-50
结论  50-51
参考文献  51-57
攻读硕士学位期间发表学术论文情况  57-58
致谢  58-59

含蜡原油的流变性和湍流场中油水乳液液滴破碎及其粒径分布

内容摘要

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