(完整版)原油流变学

第一章

1粘性;当相邻流层存在着速度差时，快速流层力图加快慢速流层，慢速流层力图减慢快速流层，这种相互作用随着速度差的增加而加剧，流体所具有的这种性质就是粘性2动力粘度：流体对变形的抵抗随形变速率的增加而增加的性质

3运动粘度：动力粘度与同温度下流体密度的比值4流变学：是一门研究材料或物质在外力作用下变形与流动的科学5流变学研究的是纯粘性固体与牛顿流体状态间的所有物质的变形与流动的问题5物质的流变性：物体在外力的作用下变形与流动的性质6连续介质：就是把物质看做是由一个挨一个的，具有确定质量的，连续的充满空间的众多微小质点所组成的7一般施加到材料上的力有三种或三种的组合：拉力，压缩力，切向力8应变速率又分为拉伸应变速率和剪切应变速率9剪切应变速率描述的是流体的剪切运动，拉伸应变速率描述流体的拉伸运动10剪切速率：单位时间内剪切应变的变化11本构方程（流变状态方程，流变方程）：料宏观性质的数学模型12物质的流变学分类：刚体，线性弹性体，弹粘性体（弹粘性固体，粘弹性流体），非线性粘性流体，牛顿流体，无粘性流体。13德博拉准则：De很小，呈现粘性，很大，呈现弹性14分散体系：指将物质（固态，液态，气态）分散成或大或小的粒子，并将其分布在某种介质之中所形成的体系15非均匀分散体系具备的2个条件：在体系内个单位空间所含物质的性质不同，存在着分界的物理界面16流体的流变性分类：按照流体是否含牛顿内摩擦定律（牛顿流体，非牛顿流体），按流体是否具有弹性(纯粘性流体，粘弹性流体)，按照流变性是否与时间有关（与时间有关的流体，与时间无关的流体）17与时间无关的流体：牛顿流体，胀流型流体，宾汉姆流体，屈服-假塑性流体，卡森流体18随着剪切速率的增加，表观粘度是减小的，因此假塑性流体具有剪切稀释性19剪切稀释性：对于假塑性流体，随着剪切速率的增加或剪切应力的增加，表观粘度降低，对其他类型的非牛顿流体，也表明这一特点，这一特点在流变学上称为剪切稀释性20具有剪切稀释性的原因：假塑性流体是最常见的非牛顿流体，在乳胶类，悬浮类，分散类物料中广泛遇到。这些体系中存在着大分子，细颗粒，在静止时他们松散的集合或自由的排列，在外力的作用下会很快的使之分散或定向，使流动阻力相对的减小，表现出剪切变稀的特性21胀流型流体的内部结构特点：剪切增稠性是流体结构从一种有序状态到无序状态的变化；剪切力超过了颗粒之间的胶体力，因为这种流体是在自身胶体力的作用下形成有序结构的；具有不太低的内相浓度，且内相浓度处于一个较窄的范围内；内相颗粒的尺寸分布是单分散强于多分散；剪切增稠性还与颗粒尺寸分布是单分散强于多分散；剪切增稠性还与颗粒尺寸，界面性质和介质粘度有关；剪切增稠性往往只产生一定的剪切速率范围内，在更低或更高的剪切速率下，其流变性可能呈现假塑性或屈服-假塑性状态22剪切增稠性：随着剪切速率的增大，流体的表观粘度增大23屈服值：流体产生的大于零的剪切速率所需的最小切应力24屈服值得大小主要是由体系所形成的空间网状结构的性质所决定的

25屈服-假塑性流体：有些物料在较小的外力作用下，观察不到流动现象，只有当外力大于某值时，物料才发生流动，但流动发生后，剪切速率又对剪切应力的影响是非线性的，表现出这种特性的流体是屈服-假塑性流体26触变性：在剪切应力作用下，表观粘度随时间连续下降，并在应力消除后表观粘度又随时间而逐渐恢复27反触变性流体:在恒定的剪切应力或剪切速率作用下，其表观粘度随剪切作用时间逐渐增加，当剪切消除后，表观粘度又逐渐恢复28触变性流体的触变行为特征：流体的表观粘度随剪切时间而下降；流体的表观粘度随静止的时间而增长；流体存在动平衡态流变曲线；反复循环流体可得滞回环；无限循环剪切流体可得到平衡滞回环29触变性机理：30粘弹性流体：既具有粘性又具有弹性的一类流体31粘弹性流体的流变现象;爬杆现象，挤出胀大现象，同心套管轴向流动现象，回弹现象，无管虹吸现象，次级流现象32应力松弛：当对粘性体施加外力使其变形并保持应变一定时，应力会随时间而逐渐减小，这种现象为应力松弛33弹性之后：粘弹性体的应力-应变曲线不是直线，而且其应力上升与下降对应的应力-应变曲线不重合，这种现象称为弹性滞后34流变学的三种流变模型：元件型（弹性元件，粘性元件），简单组合型，复杂组合型麦克斯韦模型：一个弹性元件和一个粘性元件串联即构成麦克斯韦模型35作用在分散相颗粒上的力：胶体源力，布朗力，粘性力36原油中的烃类化合物主要包括：烷烃，环烷烃，芳香烃，非烃类化合物主要是沥青质和胶质37在常温常压下，C1~C4的烷烃为气态，C5~C16的烷烃为液态，C17以上的烷烃为固态38原油的流变性取决于原油的组成，即取决于原油中溶解气，液体和固体物质的含量，以及固体物质的分散程度，原油属于胶体体系，

固体物质（蜡晶，沥青质为核心的胶团）构成了这个体系的分散相，而分散介质则是液态烃和溶解于其中的天然气39蜡晶：常温常压下，分子中碳原子数在16个以上的烷烃成品以蜡晶的状态存在，成为蜡晶40石蜡：c17~C35的蜡分子以正构烷烃居多，另有少量的异构烷烃和环烷烃，称之为石蜡。41地蜡：高沸点结晶蜡占多数的固态烃类混合物42原油的分类方法：化学分类法（特性因数分类法，关键馏分特性分类法），商品分类法（按相对密度分类，按硫含量分类，按蜡含量分类）43原油的析蜡点：原油中开始有蜡晶析出时的最高温度44胶凝点（流失点）:在一定历史条件下，随温度降低，原油开始胶凝而失去流动性的最高温度45在工程实用温度范围内可以把含蜡原油的流变性归纳为三种流变类型：牛顿流体类型，假塑性流体类型，屈服-假塑性流体类型46粘温曲线：为了直管的表示原油的粘稠程度随温度的变化关系，一般将原油的粘度和动平衡表观粘度与温度的关系描绘在半对数坐标中，称为~ 47反常点：原油有牛顿流体特性到非牛顿流体特性的温度转变点，是原油呈现牛顿流体特性的最低温度48T失;是原油中的蜡晶开始形成空间网状结构而使原油失去流动性的最高温度49含蜡原油触变性的特征50屈服应变：反映原油胶凝结构受力后由蠕变向流动转变的一个物性参数

51关于胶凝原油屈服值的讨论

52非牛顿含蜡原油的历史效应：热历史，冷却速度大小，剪切历史，老化等外部因素能对含蜡原油的内部结构特别是蜡晶结构产生较大的影响，这一特点被称为~53热历史：指原油在某一特定流变性表现之前所经历的各种温度及其变化过程，包括加热温度，重复加热和重复加热次数，温度的回升等54最优加热温度：一般为能使原油中的蜡晶特别是石蜡蜡晶全部溶解，胶质，沥青质充分游离分散的温度55原油流变性的评价指标：以蜡，胶质，沥青质含量和性质为主的组成分析；蜡晶的浓度，结构尺寸，絮凝状态，界面性质；以凝点，反常点，析蜡点等为主的特征温度；粘度及与其温度的关系；流变类型和流变方程；以屈服应变，屈服值等为代表的胶凝结构分析，以及屈服值与温度的关系；触变性；粘弹性56石油工业中用凝点，粘度，屈服值这三个指标综合衡量原油流变性57实验油样预处理的目的：使油样具有相同的组成和相同的初始状态，保证室内实验数据具有重现性和可比性58凝点：在规定的热力条件和剪切条件下，被测油样刚刚失去流动性的最高温度59倾点：在规定的条件下。被测油样能保持流动性的最低温度60原油凝点测定的实验过程：把经预热至某一选定温度的油样装入凝点试管中，以0.5~1摄氏度pmin的降温速度冷却原油至高于预期凝点8度时，每隔2度观察一次式样的流动性，直至将凝点试管水平放置5s而原油不流动时的最高温度，将此温度定义为原油的凝点61含蜡原油屈服值在一定程度上反映了含蜡原油在低温条件下所形成的胶凝结构强度的大小，它是使胶凝原油由胶凝状态转化为流动状态所需的最小外加剪切应力值62现有的各种确定屈服值的方法：间接法（曲线外延法，方程拟合法）和直接法（恒定剪切速率法，剪切速率连续增加法，剪切应力连续增加法，作图法，叶轮法，蠕变法，应力松弛法，震荡应力扫描法，细管法）63含蜡原油热处理：将含蜡原油加热到一定温度，使其中的蜡晶充分溶解，胶质，沥青质充分游离，并将其活性充分激活，随后以一定的冷却速度和冷却方式进行冷却，以改善原油中的蜡晶结构，最终改善原油的低温流变性，从而实现含蜡原油的常温输送或少加热输送64热处理工艺分：完备热处理工艺，简易热处理工艺65降凝剂的作用机理：晶核作用，吸附作用，共晶作用66细管法满足的条件：细管十分长，呈直线状，内径均匀；流体的流动状态为充分发展的稳定层流，流体内任意一点的流速仅是半径的函数；流体是不可压缩的均质流体；与细管内壁接触的流体没有滑移；流体流变性质与时间无关，与剪切应力与剪切速率之间存在一一对应的；流体是等温的。67端部效应;由于测量管段进出口流线的收缩与扩张造成额外压力损失的现象68同轴圆筒式：假定条件：2个圆筒为同轴无限长；液体在流动中保持稳态层流，液体为不可压缩的均质流体；液体在壁面无滑移；液体的性质与时间无关，其剪切应力与剪切速率之间存在一一对应的关系；液体是等温的69锥板式旋转流变仪优点：试样少；剪切速率及剪切应力处处相等；操作方便测量误差素：几何因素；安装时轴心度的精度，影响椎板夹角的均匀性；边缘效应；壁面滑移；粘性发热，产生次级流。