[发明专利]一种表征含蜡原油乳状液胶凝成核动力学过程的方法

说明书

本发明涉及的是一种表征含蜡原油乳状液胶凝成核动力学过程的方法，它包括：（一）降温胶凝释放潜热的确定；（二）根据热力学定律建立含蜡原油乳状液体系释放潜热量与析出蜡晶包裹分散相水滴而形成胶凝核的量之间的关系，确定降温胶凝成核量；（三）降温胶凝潜热与温度、胶凝成核速率之间的关系建立；（四）分散相水滴尺寸及质量分数分布确定方法的构建；（五）含蜡原油乳状液降温胶凝成核速率的定量表征。本发明根据含蜡原油乳状液热力学特性与其降温胶凝特征参数的充分相关性，关联并表征油水乳化作用对含蜡原油胶凝成核行为的影响，有效提供了一种定量表征含蜡原油乳状液胶凝成核动力学过程的方法，科学性、可操作性及实用性强。

一、技术领域：

本发明涉及的是油田集输工程油水混输工艺中，在开发及应用流动保障技术时，解决对管道中含蜡原油乳化胶凝成核行为描述、乳状液胶凝淤积机制理解，具体涉及的是一种表征含蜡原油乳状液胶凝成核动力学过程的方法。

二、背景技术：

随着我国油田陆续进入中高含水开采阶段，尤其是近年来海上油气资源开采取得重大进展，在遵循“节能减排、绿色低碳”的石油工业发展战略方针下，使得油水混合体系的矿场集输基于常、低温工艺模式已变得极为普遍，而含蜡原油的组成特性决定了随着油温的降低，其中的蜡晶会不断析出、聚集、结晶，进而改变原油的低温流变性，甚至使含蜡原油在集输管道中出现胶凝、沉积现象，威胁到集输系统的安全平稳运行(Li Chuanxian(李传宪)，Lu Qingliang(路庆良)，Oil&Gas Storage and Transportation(油气储运工程)，2005，24(2)：23～26；Hou Lei(侯磊)，Wang X(王晓瑜)，Oil-Gas Field SurfaceEngineering(油气田地面工程)，2009，28(11)：5～7)。在此背景下，开发应用流动保障技术已成为陆上及海上油田生产运行方案设计的重要组成部分，然而，当水相存在于含蜡原油中时，由于油水两相之间乳化作用的发生，将对含蜡原油的降温胶凝过程特性带来影响，同时油相中的沥青质、胶质等极性组分会吸附在油水界面，促进不同稳定程度凝胶乳液形成，贡献于原油胶凝，并促进多相、多组分与石蜡共沉积的淤积行为发生(Wang Zhihua(王志华)，Liu Yang(刘扬)，Zhang Hongqi(张宏奇)，Oil&Gas Storage and Transportation(油气储运工程)，2016，35(3)：263～274；Huang Qiyu(黄启玉)，Wang Lei(王蕾)，ActaPetrolei Sinica(石油学报))。这无疑制约着集输工程已有流动保障技术在油水混输管道中的普适性应用，开发适应于复杂工况混输工艺的流动保障技术显得颇为必要，而充分揭示含蜡原油乳状液的胶凝特性与淤积机制，解决对乳化胶凝及淤积过程的定量化描述则成为了应对这一制约点、推进新型流动保障技术研发的关键和根本。

尽管单相含蜡原油中蜡的析出结晶过程可用均匀成核理论进行解释，成核过程可分为成核延迟期、过饱和增长期和平衡增长期三个主要的阶段，但以油包水型(W/O)乳状液为例，其在低温环境下作为一种以蜡晶网络为空间结构，以乳化水为分散相、液态原油为连续相的凝胶体，所发生的胶凝成核过程在具备单相含蜡原油蜡晶析出成核特征的同时，必然又有其自身的特性，这种乳化水存在时的成核过程相关于乳化液滴尺寸、乳化液滴数量及体系乳化稳定程度等，进而影响胶凝淤积的形成与潜在后果。也就是说，科学描述混输管道中含蜡原油乳化胶凝成核行为及乳状液胶凝淤积机制，特别是实现对乳化胶凝成核过程动力学的定量化表征，给有效保障集输工程油水混输工艺的高效、安全运行提供了途径和依据。为此，发明一种表征含蜡原油乳状液胶凝成核动力学过程的方法，解决油水混输管道中含蜡原油乳化胶凝成核行为的描述、乳状液胶凝淤积机制的理解，以及乳化胶凝成核过程动力学的表征，对于形成油水混输工艺及其运行参数优化设计方法、构建可靠的含蜡原油乳状液运输体系具有重要价值，也有益于促进混输管道流动保障技术的开发与应用。

三、发明内容：