10.11稠油化学组成对其粘度影响的灰熵分析
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第 3 期 程 亮等 . 稠油化学组成对其粘度影响的灰熵分析
7
稠油是重要的能源资源 ,1991 年在委内瑞拉召 开的第五届国际重油会议提出了 “稠油和沥青砂是
[1 ] 21 世纪的烃能源” 。稠油的地质储量远大于常规
其作用 ; 当两级最大值较小时 ,ρ较大以增强关联度 的整体性 , 这样使 ρ的取值更具合理性 。
收稿日期 :2006 - 03 - 08 作者简介 : 程亮 ( 1977 - ) ,男 ,安徽合肥市 ,在读硕士 。 基金项目 : 中国石油天然气总公司中青年 ( CN PC) 创新基金项目资助 ( CX404) 。
本页已使用福昕阅读器进行编辑。 福昕软件（Ｃ）２００５－２０１０，版权所有， 仅供试用。
( 1. 西南石油大学化学化工学院 , 四川成都 610500 ; 2. 中油南充炼油化工总厂 , 四川南充 637000 ; 3. 中油工程设计有限公司西南分公司 , 四川成都 610017)
摘 要: 从稠油高粘度形成机制出发 ,采用灰色关联熵分析方法 ,以 MA TLAB 为平台从计算化学角度探讨了 稠油粘度特性与其组成 、 结构和性质之间的内在联系 ,考察了稠油化学组成和化学结构诸因素参与稠油高粘度形成 过程的性质 。由于对灰色关联分析法进行改进 ,不仅将稠油粘度与稠油组成关联起来 ,而且定量说明相关化学组成 对稠油粘度的影响 。结果表明 ,沥青质是影响稠油粘度的最主要因素 , 胶质和芳香烃起着稳定沥青质 , 防止其聚集 分相的作用 ; 而沥青质分子之间 、 沥青质与胶质分子之间的缔合与其分子中的杂原子 、 过渡金属 、 芳香结构和烷基侧 链有着密切关系 ; 沥青质分子中的极性部位 ( 电负性部位 ) 和配位基部位是引发沥青质分子聚沉的关键因素 。有效 降低沥青质分子内及分子之间的极性相互作用和配位作用 ,对稠油开采 、 集输及后加工处理将起到推动作用 。 关键词 : 稠油 ; 化学组成 ; 降粘 ; 灰关联熵 中图分类号 : TE39 ; TE345 ; TE832. 3 + 32 文献标识码 : A
i j i j
| X 0 ( j ) - X i ( j ) | ]/ [| X 0 ( j ) - X i ( j ) | +
2 结果与讨论
根据对稠油高粘度形成途径的分析 , 稠油高粘 度特性的形成主要依赖于稠油体系两个方面的性 质: 其一 , 稠油体系的物理结构 , 即脂肪烃 、 芳香烃 、 胶质与沥青质的含量比例 。其体系物理结构直接影 响沥青质的聚集分相 。 其二 , 稠油体系的化学组成/ 结构 。主要影响沥 青质分子在油中的溶解分散性能 。
3 . Chi na Pet roleu m Engi neeri ng Co. , L t d. S out hwest Com pany , Chengdu S ichuan 610017 , P. R . Chi na)
Received 8 M arch 2006 ; revised 12 J une 2006 ; accepted 13 J une 2006
Abstract : Wit h t he viscosity forming mechanism of viscous crude oil , t he interrelationship between t he composition , construction , property and t he viscosity characteristic of viscous crude oil was discussed in light of calculation chemistry by t he MA TLAB and t he grey correlation entropy analytical approach. The nature of chemical composition and chemical structure takes part in t he process of t he viscosity formation was studied. Through of t he modified grey correlation analysis met hods , not only t he viscosity of viscous crude oil was related wit h t he chemical composition , but also t he degree of chemical composition influencing on t he viscosity of viscous crude oil was definitely stated. The results show t hat t he influence of asphaltenes on viscosity is t he most important effect , resins and aromatics can stabilize asphaltenes in t he oil and prevent it from aggregating and precipitating. The relationship is close between inter - asphaltene molecules , asphatenes association wit h resins molecules and mixture atoms , transition metals , aromatic structure , napht halene rings and aliphatic chains in asphaltene molecules. The polarity position ( electro negativity position) and ligand position of asphatene molecules are key to asphatene molecules coagulation. It could be beneficial to t he exploitation , transportation and processing of viscous crude oil by effectively depressing t he polarity interaction and coordination of intra - asphaltene molecules and inter - asphaltene molecules. Key words : Viscous crude oil ; Chemical make - ups ; Viscosity reduction ; Grey correlation entropy Corresponding aut hor. Tel. : + 86 - 28 - 83030507 ; fax : + 86 - 28 - 83032752 ; e - mail :anitach @163. com
( j ) ) } , 其中 j = 1 , 2 , …, n , 则 Ph =
ζ( x 0 ( h) , x i ( h) )
n j =1
( h = 1 , 2 , …, n )
ζ( x 0 ( j ) , x i ( j ) ) ∑
( 6)
1 灰色关联熵分析法
本文将测度离散序列均衡程度的灰熵和测度参 考序列及比较序列之间接近程度的灰色关联度结 合 ,并引入分辨系数计算公式 ,解决了分辨系数取定 值不合理和取平均值求关联度所造成的缺点 , 使评 价结果客观合理 。
1. 1 灰色关联分析模型的建立
x i 的灰色关联熵 :
n
称为灰色关联系数分布映射 , 映射值称为分布的密 度值 。根据灰熵和灰色关联系数分布映射可得出
H ( R i) = -
h =1
∑P ln P
h
h
( 7)
序列 x i 的灰熵关联度为 :
E ( x i ) = H ( R i ) / H max ( 8)
( 1 . Depart ment of Chem ist ry and Chem ical Engi neeri ng , S out hwest Pet roleu m U niversity , Chengdu S ichuan 610500 , P. R . Chi na ; 2 . N anchong General Pet roleu m Ref i ni ng and Pet rochem ical W orks , N anchong S ichuan 637000 , P. R . Chi na ;
Grey Correlation Entropy About t he Effect of Chemical Composition of Viscous Crude Oil on Viscosity Property
CHEN G Liang1 , ZOU Chang - jun1 , YAN G Lin1 , J IAN G Si - hu2 , PU Yuan - yang3
设内涵数列 X = ( x 1 , x 2 , …, x m ) , Π i , x i ≥ 0, 且 ∑x i = 1 , 称函数 H
( x ) = - ∑x i ln x i 为序列 X
i=1 m
的灰熵 , x i 为属性信息 。 x 为离散数列 , x 0 为参考列 , x i 为比较列 , i = 1 , 2 , …, m , 而 x 0 , x i ∈ x , 令 R i = { ζ ( x 0 ( j ) , x i
1
n
n
j =1
∑x
i
( j) ] ( 1)
( i = 0 , 1 , 2 , …, m ; j = 1 , 2 , …, n )
则 X i ( j ) 对 X 0 ( j ) 在第 j 点的关联系数为 : ζ i ( j ) = [ min min | X 0 ( j ) - X i ( j ) | + ρ max max
以稠油粘度为参考列 x 0 ( j ) ( j = 1 , 对比列 x i ( j ) ( i = 1 , 2 , …, m ) , 采用均值法进行无量纲化处理 :
X i ( j) = x i ( j) / [
其中 H max = ln n 代表由 n 个属性元素构成的差异 信息列的最大值 。 以文献 [ 2 ]提供的稠油组成数据作为样本 , 通过 灰色关联熵分析方法和 MA TLAB 软件平台进行计 算。
2006 年 9 月 J OU RNAL OF PETROCHEMICAL UN IV ERSITIES Sep . 2006
文章编号 :1006 - 396X ( 2006) 03 - 0006 - 05
稠油化学组成对其粘度影响的灰熵分析
程 亮1 , 邹长军1 , 杨 林1 , 江四虎2 , 蒲远洋3
目前对于稠油降粘主要有掺稀油降粘水热裂解催化氧化降解等稠油改质降粘水溶性乳化剂降粘和油溶性降粘等方法究其实质是对稠油中沥青质和胶质的分子环境进行改性因此深入认识和研究沥青质等组分的组成和性质探索稠油稠变机质和趋势以期为稠油降粘提供理论依据
第 1 9 卷 第 3 期 石 油 化 工 高 等 学 校 学 报 Vol . 1 9 No . 3
1. 3 灰熵关联度模型的建立
原油 。随着轻质易采原油的不断减少 , 稠油在能源 结构中的地位显得日益重要 。目前 , 对于稠油降粘 主要有掺稀油降粘 ,水热裂解 、 催化氧化降解等稠油 改质降粘 ,水溶性乳化剂降粘和油溶性降粘等方法 , 究其实质是对稠油中沥青质和胶质的分子环境进行 改性 ,因此深入认识和研究沥青质等组分的组成和 性质 ,探索稠油稠变机质和趋势 ,以期为稠油降粘提 供理论依据 。
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稠油是重要的能源资源 ,1991 年在委内瑞拉召 开的第五届国际重油会议提出了 “稠油和沥青砂是
[1 ] 21 世纪的烃能源” 。稠油的地质储量远大于常规
其作用 ; 当两级最大值较小时 ,ρ较大以增强关联度 的整体性 , 这样使 ρ的取值更具合理性 。
收稿日期 :2006 - 03 - 08 作者简介 : 程亮 ( 1977 - ) ,男 ,安徽合肥市 ,在读硕士 。 基金项目 : 中国石油天然气总公司中青年 ( CN PC) 创新基金项目资助 ( CX404) 。
本页已使用福昕阅读器进行编辑。 福昕软件（Ｃ）２００５－２０１０，版权所有， 仅供试用。
( 1. 西南石油大学化学化工学院 , 四川成都 610500 ; 2. 中油南充炼油化工总厂 , 四川南充 637000 ; 3. 中油工程设计有限公司西南分公司 , 四川成都 610017)
摘 要: 从稠油高粘度形成机制出发 ,采用灰色关联熵分析方法 ,以 MA TLAB 为平台从计算化学角度探讨了 稠油粘度特性与其组成 、 结构和性质之间的内在联系 ,考察了稠油化学组成和化学结构诸因素参与稠油高粘度形成 过程的性质 。由于对灰色关联分析法进行改进 ,不仅将稠油粘度与稠油组成关联起来 ,而且定量说明相关化学组成 对稠油粘度的影响 。结果表明 ,沥青质是影响稠油粘度的最主要因素 , 胶质和芳香烃起着稳定沥青质 , 防止其聚集 分相的作用 ; 而沥青质分子之间 、 沥青质与胶质分子之间的缔合与其分子中的杂原子 、 过渡金属 、 芳香结构和烷基侧 链有着密切关系 ; 沥青质分子中的极性部位 ( 电负性部位 ) 和配位基部位是引发沥青质分子聚沉的关键因素 。有效 降低沥青质分子内及分子之间的极性相互作用和配位作用 ,对稠油开采 、 集输及后加工处理将起到推动作用 。 关键词 : 稠油 ; 化学组成 ; 降粘 ; 灰关联熵 中图分类号 : TE39 ; TE345 ; TE832. 3 + 32 文献标识码 : A
i j i j
| X 0 ( j ) - X i ( j ) | ]/ [| X 0 ( j ) - X i ( j ) | +
2 结果与讨论
根据对稠油高粘度形成途径的分析 , 稠油高粘 度特性的形成主要依赖于稠油体系两个方面的性 质: 其一 , 稠油体系的物理结构 , 即脂肪烃 、 芳香烃 、 胶质与沥青质的含量比例 。其体系物理结构直接影 响沥青质的聚集分相 。 其二 , 稠油体系的化学组成/ 结构 。主要影响沥 青质分子在油中的溶解分散性能 。
3 . Chi na Pet roleu m Engi neeri ng Co. , L t d. S out hwest Com pany , Chengdu S ichuan 610017 , P. R . Chi na)
Received 8 M arch 2006 ; revised 12 J une 2006 ; accepted 13 J une 2006
Abstract : Wit h t he viscosity forming mechanism of viscous crude oil , t he interrelationship between t he composition , construction , property and t he viscosity characteristic of viscous crude oil was discussed in light of calculation chemistry by t he MA TLAB and t he grey correlation entropy analytical approach. The nature of chemical composition and chemical structure takes part in t he process of t he viscosity formation was studied. Through of t he modified grey correlation analysis met hods , not only t he viscosity of viscous crude oil was related wit h t he chemical composition , but also t he degree of chemical composition influencing on t he viscosity of viscous crude oil was definitely stated. The results show t hat t he influence of asphaltenes on viscosity is t he most important effect , resins and aromatics can stabilize asphaltenes in t he oil and prevent it from aggregating and precipitating. The relationship is close between inter - asphaltene molecules , asphatenes association wit h resins molecules and mixture atoms , transition metals , aromatic structure , napht halene rings and aliphatic chains in asphaltene molecules. The polarity position ( electro negativity position) and ligand position of asphatene molecules are key to asphatene molecules coagulation. It could be beneficial to t he exploitation , transportation and processing of viscous crude oil by effectively depressing t he polarity interaction and coordination of intra - asphaltene molecules and inter - asphaltene molecules. Key words : Viscous crude oil ; Chemical make - ups ; Viscosity reduction ; Grey correlation entropy Corresponding aut hor. Tel. : + 86 - 28 - 83030507 ; fax : + 86 - 28 - 83032752 ; e - mail :anitach @163. com
( j ) ) } , 其中 j = 1 , 2 , …, n , 则 Ph =
ζ( x 0 ( h) , x i ( h) )
n j =1
( h = 1 , 2 , …, n )
ζ( x 0 ( j ) , x i ( j ) ) ∑
( 6)
1 灰色关联熵分析法
本文将测度离散序列均衡程度的灰熵和测度参 考序列及比较序列之间接近程度的灰色关联度结 合 ,并引入分辨系数计算公式 ,解决了分辨系数取定 值不合理和取平均值求关联度所造成的缺点 , 使评 价结果客观合理 。
1. 1 灰色关联分析模型的建立
x i 的灰色关联熵 :
n
称为灰色关联系数分布映射 , 映射值称为分布的密 度值 。根据灰熵和灰色关联系数分布映射可得出
H ( R i) = -
h =1
∑P ln P
h
h
( 7)
序列 x i 的灰熵关联度为 :
E ( x i ) = H ( R i ) / H max ( 8)
( 1 . Depart ment of Chem ist ry and Chem ical Engi neeri ng , S out hwest Pet roleu m U niversity , Chengdu S ichuan 610500 , P. R . Chi na ; 2 . N anchong General Pet roleu m Ref i ni ng and Pet rochem ical W orks , N anchong S ichuan 637000 , P. R . Chi na ;
Grey Correlation Entropy About t he Effect of Chemical Composition of Viscous Crude Oil on Viscosity Property
CHEN G Liang1 , ZOU Chang - jun1 , YAN G Lin1 , J IAN G Si - hu2 , PU Yuan - yang3
设内涵数列 X = ( x 1 , x 2 , …, x m ) , Π i , x i ≥ 0, 且 ∑x i = 1 , 称函数 H
( x ) = - ∑x i ln x i 为序列 X
i=1 m
的灰熵 , x i 为属性信息 。 x 为离散数列 , x 0 为参考列 , x i 为比较列 , i = 1 , 2 , …, m , 而 x 0 , x i ∈ x , 令 R i = { ζ ( x 0 ( j ) , x i
1
n
n
j =1
∑x
i
( j) ] ( 1)
( i = 0 , 1 , 2 , …, m ; j = 1 , 2 , …, n )
则 X i ( j ) 对 X 0 ( j ) 在第 j 点的关联系数为 : ζ i ( j ) = [ min min | X 0 ( j ) - X i ( j ) | + ρ max max
以稠油粘度为参考列 x 0 ( j ) ( j = 1 , 对比列 x i ( j ) ( i = 1 , 2 , …, m ) , 采用均值法进行无量纲化处理 :
X i ( j) = x i ( j) / [
其中 H max = ln n 代表由 n 个属性元素构成的差异 信息列的最大值 。 以文献 [ 2 ]提供的稠油组成数据作为样本 , 通过 灰色关联熵分析方法和 MA TLAB 软件平台进行计 算。
2006 年 9 月 J OU RNAL OF PETROCHEMICAL UN IV ERSITIES Sep . 2006
文章编号 :1006 - 396X ( 2006) 03 - 0006 - 05
稠油化学组成对其粘度影响的灰熵分析
程 亮1 , 邹长军1 , 杨 林1 , 江四虎2 , 蒲远洋3
目前对于稠油降粘主要有掺稀油降粘水热裂解催化氧化降解等稠油改质降粘水溶性乳化剂降粘和油溶性降粘等方法究其实质是对稠油中沥青质和胶质的分子环境进行改性因此深入认识和研究沥青质等组分的组成和性质探索稠油稠变机质和趋势以期为稠油降粘提供理论依据
第 1 9 卷 第 3 期 石 油 化 工 高 等 学 校 学 报 Vol . 1 9 No . 3
1. 3 灰熵关联度模型的建立
原油 。随着轻质易采原油的不断减少 , 稠油在能源 结构中的地位显得日益重要 。目前 , 对于稠油降粘 主要有掺稀油降粘 ,水热裂解 、 催化氧化降解等稠油 改质降粘 ,水溶性乳化剂降粘和油溶性降粘等方法 , 究其实质是对稠油中沥青质和胶质的分子环境进行 改性 ,因此深入认识和研究沥青质等组分的组成和 性质 ,探索稠油稠变机质和趋势 ,以期为稠油降粘提 供理论依据 。