考慮乳化水質(zhì)量分數(shù)影響的含蠟原油膠凝特征研究

樂昕朋，林新宇，李金玲，柏 曄，王志華,4

（1.中國石油大慶油田有限責(zé)任公司第四采油廠，黑龍江大慶163511；2.鎮(zhèn)海國家石油儲備基地有限責(zé)任公司，浙江寧波315207；3.東北石油大學(xué)石油工程學(xué)院，黑龍江大慶163318；4.大慶油田有限責(zé)任公司博士后科研工作站，黑龍江大慶163458）

含蠟原油作為一種多組分的烴類、非烴類復(fù)雜混合物，在其采輸過程中，隨著溫度的降低，原油中的蠟晶會不斷地析出，并相互交聯(lián)形成具有一定強度的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)體，進而呈現(xiàn)所謂的膠凝現(xiàn)象[1-3]。與此同時，在水相存在帶來不同程度的原油乳化環(huán)境下，水-含蠟原油混合體系仍具有膠凝特性，這種特性與體系所經(jīng)歷的熱歷史、剪切歷史、體系含水率、析出蠟晶量以及原油中膠質(zhì)、瀝青質(zhì)含量等眾多因素密切相關(guān)[4-6]。與原油降溫膠凝過程特性的表征相類似，除了借助于凝點、黏度等常規(guī)條件性指標(biāo)外，膠凝溫度和膠凝強度仍可作為特征參數(shù)來表征含蠟原油乳狀液的膠凝過程，而界定這些參數(shù)則可以依據(jù)對乳狀液體系在降溫膠凝過程中的黏彈特征變化進行描述，如文獻[7]實現(xiàn)了對轉(zhuǎn)相點以上含水率含蠟原油油水兩相膠凝特征參數(shù)的定量識別。本文針對油包水型（W/O）含蠟原油乳狀液，考慮乳化水的影響，基于體系的流變特性表征系列實驗，識別不同乳化環(huán)境下W/O型含蠟原油乳狀液體系的膠凝溫度界限，確定體系膠凝特征參數(shù)的變化規(guī)律，解釋乳化水存在對含蠟原油降溫膠凝過程的影響，為多相輸送流動保障技術(shù)的開發(fā)與應(yīng)用提供必要數(shù)據(jù)和依據(jù)。

1 降溫膠凝特征表征實驗

1.1 實驗方法

膠凝溫度是指原油中析出的蠟晶顆粒相互交聯(lián)到一定程度而使原油從溶膠轉(zhuǎn)變?yōu)槟z體的臨界溫度條件[8]。已有研究對膠凝溫度、膠凝強度以及黏彈性參數(shù)之間的關(guān)系形成了一定的共識，認為膠凝溫度是原油的損耗模量等于儲能模量時的溫度[7,9-11]。據(jù)此，本文建立定量表征W/O型含蠟原油乳狀液體系降溫膠凝過程特性參數(shù)的方法為：隨著溫度下降，將體系黏度發(fā)生突變前后曲線斜率的交點所對應(yīng)的溫度，或者將儲能模量（G'）與損耗模量（G''）相等時的溫度（黏彈性曲線首次交匯處所對應(yīng)溫度）作為乳狀液膠凝過程開始發(fā)生的溫度，即膠凝溫度；隨著溫度的進一步下降，將黏度出現(xiàn)峰值所對應(yīng)的溫度，或者在黏彈特性曲線上彈性達到最大且趨于平衡時所對應(yīng)的溫度，作為W/O型含蠟原油乳狀液體系膠凝過程發(fā)生溫度區(qū)間的下限。當(dāng)溫度繼續(xù)降低時，具有穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的凝膠體形成，其對溫度的依賴性不再明顯，所以低于此下限溫度后的膠凝行為對于含蠟原油多相體系儲存、輸送工藝的設(shè)計與優(yōu)化既無較強的科學(xué)意義，也無工程價值。其中，定量反映體系膠凝過程開始發(fā)生的溫度取兩個特征溫度中的較大值，膠凝過程發(fā)生溫度區(qū)間的下限則取兩個特征溫度中的較小值；反映凝膠體內(nèi)部結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性以及抵抗剪切變形能力強弱的膠凝結(jié)構(gòu)強度則可以借助儲能模量平衡值進行識別。

1.2 實驗條件

實驗所用含蠟原油及污水介質(zhì)均采自于大慶油田，依據(jù)《SY/T 0541ˉ2009原油凝點測定法》、《SY/T 0545ˉ2012原油析蠟熱特性參數(shù)的測定差示掃描量熱法》、《SY/T 0520ˉ2008原油黏度測定旋轉(zhuǎn)黏度計平衡法》及《SY/T 5523ˉ2016油田水分析方法》等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)方法，首先分析了實驗所用含蠟原油及污水的基礎(chǔ)物性，分析結(jié)果見表1。

表1 含蠟原油及污水介質(zhì)基礎(chǔ)物性參數(shù)Table 1 Physical parameter s of waxy cr ude oil and pr oduced water

利用剪切分散乳化機進行不同乳化水質(zhì)量分數(shù)W/O型含蠟原油乳狀液體系制備，溫度選擇為50℃，含蠟原油及污水介質(zhì)以體積比加入，其中乳化剪切轉(zhuǎn)速為6 000 r/min，乳化剪切時間為2 min[12]?？紤]實驗含蠟原油中蠟晶的析出量、聚集程度及其結(jié)構(gòu)行為受溫度影響較大，W/O型含蠟原油乳狀液體系的實驗掃描溫度條件上限應(yīng)設(shè)置在原油析蠟點溫度以上，即設(shè)置溫度為50～8℃，并結(jié)合油田集輸實際工況，選擇0.25℃/min和0.75℃/min兩種溫降速率[7]。

實驗測試系統(tǒng)采用應(yīng)力控制流變儀，并基于其同軸圓筒測試單元進行W/O型含蠟原油乳狀液體系流變特性的測定。其中，W/O型含蠟原油乳狀液體系黏溫特性實驗設(shè)置恒剪切速率為7.34 sˉ1；小振幅振蕩剪切模式黏彈特性實驗設(shè)置應(yīng)力幅值為0.125 Pa、振蕩角頻率為6.283 rad/s。

1.3 實驗方案

分別開展不同乳化水環(huán)境下W/O型含蠟原油乳狀液體系的黏溫特性測定和黏彈特性測定，其中，在黏彈特性測定中，首先在含蠟原油的凝固點溫度附近（35℃）以6.283 rad/s的振蕩角頻率分別進行應(yīng)變掃描，判斷相對應(yīng)的線性黏彈區(qū)，進一步確定幅值選取的合理性[13]。具體包括含蠟原油空白樣和乳化水質(zhì)量分數(shù)10%、20%、30%、40%、55%乳狀液體系6個方案。

2 小幅降溫膠凝特征

以小幅溫降速率0.25℃/min對不同W/O型含蠟原油乳狀液體系進行動態(tài)降溫掃描，進而獲得此條件下體系降溫膠凝過程的黏彈性參數(shù)隨溫度變化關(guān)系。

2.1 含蠟原油空白樣

含蠟原油空白樣的測定結(jié)果如圖1所示。從黏度特征（見圖1（a））可知，在降溫過程中，含蠟原油的黏度變化“拐點”（變化前后曲線斜率的交點）出現(xiàn)在32.2℃，趨于最大黏度值則出現(xiàn)在17.0℃，隨著溫度的進一步降低，含蠟原油的黏度受溫度影響程度減弱，這表明原油形成了穩(wěn)定的膠凝結(jié)構(gòu)。

從黏彈性特征（見圖1（b））可知，隨著溫度的降低，蠟晶不斷地從原油中析出、聚集，并與原油中膠質(zhì)、瀝青質(zhì)等相互作用、交聯(lián)，形成空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，同時將液態(tài)原油包裹在其中，從而使含蠟原油表現(xiàn)出一定的黏彈性[14]。在溫度高于膠凝溫度時，損耗模量G''的值遠大于儲能模量G'，直至溫度32.0℃時發(fā)生交匯，但相對來說，在這一溫度區(qū)間內(nèi)蠟晶的析出量、聚集量較小，形成的空間結(jié)構(gòu)交聯(lián)程度不高，所以在該溫度范圍含蠟原油的黏度變化并不明顯（見圖1（a））。隨著溫度繼續(xù)降低至膠凝溫度以下，蠟晶顆粒開始大量析出、聚集，其與膠質(zhì)、瀝青質(zhì)的相互作用使得含蠟原油的流變結(jié)構(gòu)特征顯著改變（見圖1（b）），儲能模量急劇上升，含蠟原油的彈性急劇增強，這表明原油膠凝過程的開始，并且由于蠟晶空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的不斷穩(wěn)定，限制了液態(tài)油的流動性，原油的黏度也較快增加；當(dāng)溫度降低至17.4℃左右，G'達到最大且趨于平衡，揭示出彈性達到最大，膠凝結(jié)構(gòu)趨于穩(wěn)定，膠凝強度接近平衡值，對溫度依賴性減弱，原油的彈性固體特征充分再現(xiàn)。

圖1 小幅降溫時含蠟原油空白樣黏彈性參數(shù)隨溫度的變化Fig.1 Viscoelastic parameters as a function of temperature for waxy crude oil with slight cooling

2.2 乳化水質(zhì)量分數(shù)10%的乳狀液體系

對于乳化水質(zhì)量分數(shù)為10%的W/O乳狀液體系測定結(jié)果如圖2所示。

圖2 小幅降溫時乳化水質(zhì)量分數(shù)10%體系黏彈性參數(shù)隨溫度的變化Fig.2 Viscoelastic par ameters as a function of temperatur e for 10%water fraction emulsion with slight cooling

由圖2（a）可知，體系的黏度變化“拐點”出現(xiàn)在32.8℃，隨著溫度進一步降低，體系黏度急劇上升，直至18.0℃時黏度出現(xiàn)峰值，而后體系的黏度開始顯現(xiàn)降低特征，分析認為，這是由于隨著穩(wěn)定膠凝結(jié)構(gòu)的形成，油相已經(jīng)完全失去流動性，使得分散水相占據(jù)為體系流變特征的主導(dǎo)，致使體系的黏度呈現(xiàn)降低特征。在黏彈特征上（見圖2（b）），溫降的開始階段，G''和G'對溫度沒有明顯的依賴性，但當(dāng)溫度降低至35℃附近后，G''和G'開始對溫度有明顯的依賴性，且G''的值遠大于G'，隨著溫度達到32.5℃，體系的結(jié)構(gòu)開始發(fā)生轉(zhuǎn)變，G'和G''隨著溫度的降低急劇上升，直至17.6℃彈性達到最大，體系形成穩(wěn)定的膠凝結(jié)構(gòu)。當(dāng)然，由于獲得黏溫特征和黏彈特征的相應(yīng)穩(wěn)態(tài)剪切和振蕩剪切測試模式的差異，凝膠體形成溫度下限以后的黏溫曲線變化特征與G''曲線變化特征并不完全一致。

2.3 乳化水質(zhì)量分數(shù)20%的乳狀液體系

對于乳化水質(zhì)量分數(shù)為20%的W/O乳狀液體系測定結(jié)果如圖3所示，其黏度變化“拐點”出現(xiàn)在33.2℃，黏度峰值則出現(xiàn)在18.3℃（見圖3（a）），而在黏彈特征上，體系所呈現(xiàn)的黏彈特性與10%含水率乳狀液體系極為相似，一方面，溫度高于膠凝溫度時，G''和G'的值大小相差較大，另一方面，溫度低于膠凝溫度時，G'和G''隨著溫度的降低急劇上升，直至18.0℃時凝膠體形成，結(jié)構(gòu)趨于穩(wěn)定。

圖3 小幅降溫時乳化水質(zhì)量分數(shù)20%體系黏彈性參數(shù)隨溫度的變化Fig.3 Viscoelastic parameters as a function of temperature for 20%water fraction emulsion with slight cooling

2.4 乳化水質(zhì)量分數(shù)30%的乳狀液體系

30%乳化水分數(shù)W/O乳狀液體系測定結(jié)果如圖4所示。隨著乳化水質(zhì)量分數(shù)進一步升高至30%時，體系中的乳化水含量上升，乳狀液體系的黏度變化“拐點”升高到33.5℃，黏度峰值出現(xiàn)的溫度為19.0℃，相較于含水率為20%的體系有顯著的增加（見圖4（a））。體系在33.0～18.4℃的溫度逐漸形成凝膠體結(jié)構(gòu)（見圖4（b））。

圖4 小幅降溫時乳化水質(zhì)量分數(shù)30%體系黏彈性參數(shù)隨溫度的變化Fig.4 Viscoelastic parameters as a function of temperature for 30%water fraction emulsion with slight cooling

2.5 乳化水質(zhì)量分數(shù)40%的乳狀液體系

40%乳化水分數(shù)W/O乳狀液體系測定結(jié)果如圖5所示。黏度以及G'，G''值較低含水體系有明顯的增大，黏度變化“拐點”升高到33.5℃處，黏度峰值出現(xiàn)在19.4℃處（見圖5（a）），19.0℃為體系凝膠體結(jié)構(gòu)完全形成且相對穩(wěn)定的溫度。

圖5 小幅降溫時乳化水質(zhì)量分數(shù)40%體系黏彈性參數(shù)隨溫度的變化Fig.5 Viscoelastic par ameters as a function of temperatur e for 40%water fraction emulsion with slight cooling

2.6 乳化水質(zhì)量分數(shù)55%的乳狀液體系

對于轉(zhuǎn)相點附近的該乳化水質(zhì)量分數(shù)為55%的體系測定結(jié)果如圖6所示，其整體黏度相較于其它含水體系更大，黏度變化的“拐點”出現(xiàn)在34.4℃，黏度峰值出現(xiàn)在19.7℃（見圖6（a）），之后，水相逐漸成為了流動體系的主導(dǎo)。而在黏彈特征上，由于在轉(zhuǎn)相點附近乳化機制的復(fù)雜性，蠟晶顆粒之間及其與膠質(zhì)、瀝青質(zhì)、機械雜質(zhì)、水相等的相互作用變得更為劇烈，這使得乳狀液體系在降溫過程中形成的膠凝結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定，當(dāng)溫度降低至20.0℃時，儲能模量達到最大，G'值達到了23 kPa，膠凝強度趨于平衡。

圖6 小幅降溫時乳化水質(zhì)量分數(shù)55%體系黏彈性參數(shù)隨溫度的變化Fig.6 Viscoelastic parameters as a function of temperature for 55%water fraction emulsion with slight cooling

3 大幅降溫膠凝特征

為了揭示溫降速率對含蠟原油乳狀液膠凝過程的影響，將溫降速率增大3倍，以0.75℃/min對不同W/O型含蠟原油乳狀液體系進行大幅動態(tài)降溫掃描，進而獲得此條件下體系降溫膠凝過程的黏彈性參數(shù)隨溫度的變化關(guān)系。

3.1 含蠟原油空白樣

含蠟原油空白樣測定結(jié)果如圖7所示。

圖7 大幅降溫時含蠟原油空白樣黏彈性參數(shù)隨溫度的變化Fig.7 Viscoelastic parameters as a function of temperature for waxy crude oil with obvious cooling

黏度變化“拐點”出現(xiàn)在33.2℃，黏度峰值出現(xiàn)在18.5℃（見圖7（a））。在黏彈特征上，開始溫降階段，含蠟原油的G'、G''值相差并不懸殊，隨著溫度的降低，儲能模量曲線和損耗模量曲線交匯于33.5℃，當(dāng)溫度低至18.0℃時，儲能模量（G'）逐漸趨于平穩(wěn)，體系彈性達到最大（見圖7（b））。流變曲線形態(tài)在特征溫度前后變化與小幅降溫條件時相同。

3.2 乳化水質(zhì)量分數(shù)10%的乳狀液體系

對于乳化水質(zhì)量分數(shù)為10%的W/O乳狀液體系，單獨在黏度特征上，體系黏度在34.0℃時發(fā)生明顯變化，而在19.3℃時，黏度達到最大值（見圖8（a））。對于體系的黏彈特征，在33.0℃時G'和G''發(fā)生交匯，體系的流變行為發(fā)生改變，膠凝過程開始，直至溫度降低到19℃時，凝膠體形成，且結(jié)構(gòu)趨于穩(wěn)定（見圖8（b））。

圖8 大幅降溫時乳化水質(zhì)量分數(shù)10%體系黏彈性參數(shù)隨溫度的變化Fig.8 Viscoelastic parameters as a function of temperature for 10%water fraction emulsion with obvious cooling

3.3 乳化水質(zhì)量分數(shù)20%的乳狀液體系

如圖9所示，大幅降溫條件下，對于乳化水質(zhì)量分數(shù)為20%的W/O乳狀液體系，在34.3℃時體系的黏度發(fā)生明顯的變化，G'和G''的起始交匯點在34.6℃，溫度降低至20.3℃，體系的膠凝結(jié)構(gòu)趨于穩(wěn)定，溫度變化對其的影響減弱。

圖9 大幅降溫時乳化水質(zhì)量分數(shù)20%體系黏彈性參數(shù)隨溫度的變化Fig.9 Viscoelastic parameters as a function of temper ature for 20%water fr action emulsion with obvious cooling

3.4 乳化水質(zhì)量分數(shù)30%的乳狀液體系

隨著乳化水質(zhì)量分數(shù)的升高，體系中的水相含量上升，乳狀液體系的黏度變化“拐點”升高到35.0℃，黏度峰值出現(xiàn)在20.0℃（見圖10（a））。在黏彈特征上，開始溫降階段G'和G''的值相差較大，隨著溫度低于35.0℃，G'高于G''大幅度上升，直至20.5℃時體系彈性達到最大（見圖10（b））。

圖10 大幅降溫時乳化水質(zhì)量分數(shù)30%體系黏彈性參數(shù)隨溫度的變化Fig.10 Viscoelastic parameters as a function of temperature for 30%water fraction emulsion with obvious cooling

3.5 乳化水質(zhì)量分數(shù)40%的乳狀液體系

乳化水質(zhì)量分數(shù)為40%W/O乳狀液體系的黏度變化“拐點”出現(xiàn)的溫度為35.5℃，黏度峰值出現(xiàn)的溫度為20.7℃（見圖11（a））。該W/O乳狀液體系在35～21℃的溫度區(qū)間內(nèi)逐漸形成具有彈性固體特征的膠凝結(jié)構(gòu)（見圖11（b））。

圖11 大幅降溫時乳化水質(zhì)量分數(shù)40%體系黏彈性參數(shù)隨溫度的變化Fig.11 Viscoelastic parameters as a function of temperature for 40%water fraction emulsion with obvious cooling

3.6 乳化水質(zhì)量分數(shù)55%的乳狀液體系

在轉(zhuǎn)相點附近的乳化水質(zhì)量分數(shù)，乳狀液體系的黏度明顯高于其它含水體系，其黏度變化“拐點”出現(xiàn)在35.7℃，黏度峰值出現(xiàn)在21.3℃（見圖12（a））。而在黏彈特征上，由于在轉(zhuǎn)相點處存在復(fù)雜的乳化機制，蠟晶顆粒之間及其與膠質(zhì)、瀝青質(zhì)、機械雜質(zhì)、水相等的相互作用相較于低含水體系時更為劇烈，這使得體系在降溫過程中形成的膠凝結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定，當(dāng)溫度降低至21.8℃時，儲能模量達到最大，G'值達到了14 k Pa，之后膠凝強度趨于平衡（見圖12（b））。

圖12 大幅降溫時乳化水質(zhì)量分數(shù)55%體系黏彈性參數(shù)隨溫度的變化Fig.12 Viscoelastic parameters as a function of temperature for 55%water fraction emulsion with obvious cooling

4 膠凝溫度界限及膠凝強度

4.1 膠凝溫度界限劃分

基于對不同降溫幅度下W/O型含蠟原油乳狀液膠凝特征的表征與分析，按照所建立實驗方法劃分確定所研究乳狀液體系的膠凝溫度界限，見表2。由表2可以看出，相同物性的原油，乳化水質(zhì)量分數(shù)不同，所形成W/O型乳狀液體系在降溫過程中的膠凝特征溫度也并不相同，隨著乳化水質(zhì)量分數(shù)的上升，W/O型乳狀液體系的膠凝溫度升高，凝膠體集中形成的溫度下限也升高。在不同溫降速率下呈現(xiàn)一致的規(guī)律，不過，隨著降溫速率的增大，任一乳狀液體系的膠凝溫度及凝膠體集中形成溫度區(qū)間的上、下限均有一定程度的增大。

表2 W/O型含蠟原油乳狀液體系膠凝溫度界限Table 2 Gelling temperature limit of W/O waxy crude oil emulsions

考慮前期對轉(zhuǎn)相點以上含水率含蠟原油油水兩相膠凝特征參數(shù)的定量識別[7]，且本文研究的實驗介質(zhì)采自相同區(qū)塊、物性相近，因此將二者獲得的膠凝溫度界限結(jié)果進行歸納分析，以揭示乳化機制對含蠟原油膠凝溫度界限的影響規(guī)律，結(jié)果如圖13所示。盡管相同物性的原油、含水率不同，降溫過程中乳狀液體系的膠凝特性并不相同，但以轉(zhuǎn)相點附近為軸線，含蠟原油乳狀液體系的膠凝溫度及凝膠體集中形成溫度區(qū)間的上、下限呈相反規(guī)律的變化。

圖13 不同含蠟原油乳狀液體系膠凝溫度界限對比Fig.13 Comparison of gelling temperature limit for various waxy crude oil emulsions

在同一降溫速率下，隨著含水率的上升，含蠟原油乳狀液體系的膠凝溫度以及凝膠體集中形成溫度區(qū)間的上、下限值呈現(xiàn)先升高后減小的趨勢，在轉(zhuǎn)相點附近，體系凝膠體集中形成溫度區(qū)間的上、下限值達到最大。

小幅降溫時，在低于轉(zhuǎn)相點含水率，含蠟原油乳狀液體系凝膠體形成溫度區(qū)間從10%乳化水質(zhì)量分數(shù)時的32.2～17.0℃升高到55%乳化水質(zhì)量分數(shù)時的34.6～19.7℃，這主要是由于轉(zhuǎn)相點前體系的乳化形式以油包水型（W/O）為主，在體系降溫膠凝過程中，蠟晶從油相中析出過程的焓變等于體系熵變與溫度的乘積，且蠟晶析出過程的焓變?yōu)槎ㄖ怠ｋS著含水率的上升，乳化水滴的數(shù)量增加，乳化水滴之間的距離變小，范德華力增加，致使整個體系趨于穩(wěn)定，體系的熵變減小，蠟晶顆粒更容易在較高溫度下析出、聚集[15]。同時，由于乳化水滴之間的距離減小，蠟晶顆粒與水相、膠質(zhì)、瀝青質(zhì)以及機械雜質(zhì)等的相互作用加劇，體系在降溫膠凝過程中更容易從溶膠狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槟z狀態(tài)，直至形成穩(wěn)定凝膠體。而在含水率高于轉(zhuǎn)相點時，含蠟原油乳狀液體系的乳化形式主要為水包油型（O/W），體系中水相對油相中析出蠟晶顆粒的遷移、聚集及其與油相中極性組分的相互作用產(chǎn)生影響，隨著含水率的升高，乳化機制變化所帶來的這種影響更加顯著，致使含蠟原油乳狀液體系在降溫過程中不易形成穩(wěn)定的凝膠體，體系凝膠體形成溫度區(qū)間的上、下限值自然隨之降低。

4.2 膠凝強度表征

對于單相含蠟原油而言，膠凝強度是表示其內(nèi)部的蠟晶結(jié)構(gòu)受到外力作用后的穩(wěn)定性以及其抵抗剪切導(dǎo)致變形的能力，而對于W/O型含蠟原油乳狀液體系，仍可以用膠凝強度來體現(xiàn)蠟晶與蠟晶之間，以及蠟晶與乳化水滴之間的相互作用和聚集程度。通過對比不同降溫速率條件下反映W/O型含蠟原油乳狀液體系膠凝強度的儲能模量G'，同時也引入前期已有對轉(zhuǎn)相點以上含水率含蠟原油油水兩相膠凝特征參數(shù)的定量識別結(jié)果[7]，揭示乳化機制對含蠟原油膠凝結(jié)構(gòu)強度的影響規(guī)律，結(jié)果見表3。

表3 不同含蠟原油乳狀液體系降溫膠凝過程中的儲能模量（G'）平衡值Table 3 Storage modulus(G')equilibrium value in cooling gelation process of various waxy crude oil emulsions

由表3可知，在同一降溫速率條件下，隨著乳化水質(zhì)量分數(shù)的升高，W/O型含蠟原油乳狀液體系的儲能模量G'隨之升高，反映出隨著乳化機制的復(fù)雜化，體系的膠凝強度增大；而對于相同的含水體系，隨著恒應(yīng)力下的降溫速率增大，體系的儲能模量減小，膠凝強度減弱。這主要是由于在相同的溫降區(qū)間內(nèi)，隨著降溫速率的增大，使析出蠟晶與重質(zhì)組分粒子、乳化水滴的聚集狀態(tài)和相互作用發(fā)生促進和改變，同時體系形成膠凝結(jié)構(gòu)平衡的時間縮短，導(dǎo)致凝膠體結(jié)構(gòu)松散，膠凝強度大幅度降低。

另外，膠凝強度同樣呈現(xiàn)出以轉(zhuǎn)相點附近為軸線的相反變化規(guī)律特征，這歸因于在轉(zhuǎn)相點以上，乳化水質(zhì)量分數(shù)增大使水相占據(jù)含蠟原油乳狀液體系所形成凝膠體結(jié)構(gòu)的主導(dǎo)，造成其整體結(jié)構(gòu)強度的變?nèi)酢?/p>

5 結(jié) 論

基于流變測量方法識別了W/O型含蠟原油乳狀液體系的膠凝溫度界限及膠凝強度，并與含蠟原油空白樣測定實驗對比，通過體系黏彈性參數(shù)隨溫度的變化特征，展示了乳化水對含蠟原油膠凝過程特性的影響。

與已有相關(guān)文獻的研究結(jié)果相對比發(fā)現(xiàn)，不同于轉(zhuǎn)相點以上含水率含蠟原油油水兩相膠凝特征參數(shù)的變化規(guī)律，隨著W/O型含蠟原油乳狀液體系中乳化水質(zhì)量分數(shù)的上升，以一定速率降溫過程中體系的膠凝特征溫度升高，相應(yīng)膠凝過程中形成凝膠體的結(jié)構(gòu)強度增大；相同于含水率高于轉(zhuǎn)相點含蠟原油油水兩相膠凝特征參數(shù)變化規(guī)律的認識，在恒應(yīng)力作用下，溫降速率增大，任一乳化水質(zhì)量分數(shù)W/O型含蠟原油乳狀液體系的膠凝特征溫度均呈升高特征，而體系的膠凝結(jié)構(gòu)強度隨溫降速率的增大而逐漸減弱。