[发明专利]一种胶凝原油压缩特性测试方法

说明书

（一）技术领域

本新型胶凝原油压缩测试方法按国际专利分类表（CIP）划分属于物理部，仪器分部，测量；测试大类，借助于测定材料的化学或物理性质来测试或分析材料小类，利用不包括在G01N 1/00至G01N 31/00组中的特殊方法来研究或分析材料大组，油；黏性液体；油漆；墨水领域。

（二）背景技术

胶凝原油的压缩性是非常重要的，其有助于确定管道再启动的压力传播速度、顶挤液清洗原油所需时间，更重要的是能确定管线能否被完全清洗。根据质量守恒原理推导出水击压力波传播速度的基本表达形式为^[1]：

a=K/ρ1+KΔAAΔP---(1)]]>

式（1）表示压力波速与液体的弹性系数K、密度ρ和管材的弹性ΔA/ΔP有关。

热油管道停输后，管内油品降温收缩，会产生油蒸汽空间，张国忠教授从质量守恒的原则出发，推导出热油管道停输后初始启动压力波传播速度的计算公式^[2]：

a=K/ρ1+KDE3C+KβtΔTΔP---(2)]]>

式中：D为管径，m；E为管道的弹性模量，Pa；e为管道壁厚，m；C为管道敷设约束系数；β_t为热油密度变化的温度系数，kg/(m³·℃)；ΔT为停输过程中的温降，℃；ΔP为初始启动压力，Pa。式（2）表明热油管道停输后初始启动压力波速与热油的弹性系数K、密度ρ、管材的弹性和原油的降温等因素有关。压缩系数F=1/K，由上述压力波速度公式可知，研究原油的压缩性对于研究压力波传播速度是非常有意义的。

真实的输油管道中，随着温度降低原油表现出非牛顿流体特性，经历了剪切历史和热历史的交互影响，非牛顿原油的性质已经发生了改变^[3]；停输后沿管道轴向不同位置处的胶凝原油所经历的流动剪切时间和热历史不同，导致最终形成的胶凝原油性质存在差异^[4]。原油压缩性沿管道轴向也存在差异。对于一个完整的输油管道，计算启动压力传播时，需要根据油品性质将管道沿轴向微元化^[5]，每个微元段的原油性质直接是计算的基础数据，测量每个微元段的原油性质是关键。

对胶凝原油压缩性测试方法的研究，目前存在的技术问题：

第一，前人研究对象通常是液体或者固体，液体和固体压缩特性的测试已经非常成熟。同样，对于液态原油压缩性的测试，前人也进行了大量的研究。但是，对于与管道启动压力传播直接相关的胶凝原油压缩特性的研究几乎没有涉及。原油温度低于凝点时，内部会出现胶凝结构，胶凝原油是一种介于液体和固体之间的软物质，具有一定的结构强度，当受到外力压缩时，内部压力分布不再符合帕斯卡定律，即压力不能大小不变地传递到胶凝原油各个位置处，胶凝原油被施加压力后，远离施压点的位置处压力是逐渐升高的；