数双曲模式参数参数参数双曲模式注,为回归值,,为试验测得值。
,,,为相关系数。
的单位都是。
从表和表可以看出,无论从屈服值平衡剪切应力的偏差,还是从相关系数方面来看,参数方程的精度明显低于其他三种方法参数,参数及双曲模式精度差不多,结合所做的其他实验来分析,双曲模式精度最高,能很好地对触变过程进行拟合,并且方程中的各个参数物理意义明确,有助于更好地了解触变过程。
对于大庆含蜡原油来说,在计算条件允许的情况下,应优先选择双曲模式,但此模式是否适用于管流实验装置,还有待于进步研究。
触变过程规律性研究在本文的第二章对触变模型的描述中,四参数和双曲模式的参数具有相同的物理意义,结合中所述,可以通过研究双曲模式中,与启动温度,静置降温间隔,启动剪速的关系,找到些有关触变性的规律。
具体的过程为确定启动温度,静置降温间隔,启动剪速中的任意两个,分别研究,与另个参数的关系,找到个能很好地描述它们之间关系的方程式,以根据得到的方程来预测原油的触变行为。
,定与的关系随机选取组实验数据进行研究,并未找到个很好地描述,与关系的表达式。
分析其原因,可能有以下几方面进行拟合的数据点过少仅有个实验得到的数据存在误差由实验数据得出的触变方程精度不够高进行的试验数少,导致随机选择的实验组不具有般性。
结合,的物理意义,对照所做的实验可以得出大庆原油屈服后的结构裂降过程与启动温度之间没有必然的联系。
,定与的关系选取下面组实验进行研究。
静置,静置,静置,各个启动剪速下所对应的双曲模式拟和参数如下表所示表启动剪速拟合参数对表中的数据进行拟合,得到以下关系式拟合结果分别如图,图所示图与的关系曲线图与的关系曲线由图和可以得出以下结论随着启动剪速的增加,值也增加,且满足线性关系。
而对于来说,与剪速之间符合指数关系,并且在较低剪速下,值很大随着剪速的增大,开始减小,且在初始段剪速范围内下降很快,到达定值后如图中处所对应的值,几乎不再随剪速的变化而变化,即保持个固定的值。
另取组实验数据,如表所示进行研究,也得出相同的结论静置,静置,静置,各个启动剪速下所对应的双曲模式拟和参数如下表所示表启动剪速拟合参数得到的方程及曲线图分别如下所示图与的关系曲线图图与的关系曲线图比较两组实验拟合所得的的方程式,可以看出,在其他条件定时,静置降温间隔越大,所得图像斜率越小,即随的变化越慢,也就是说,启动剪速对原油结构裂降的影响变小。
从这两组实验所得的结果来看,的相关系数分别为和,的相关系数都是,这说明使用线性拟合与的关系和使用指数方程拟合与的关系精度很高,可以很好地描述原油的触变行为。
因此对双曲模式的所有实验结果都采用这两种方法进行拟合,结论表明,对大多数实验均能较好的符合。
,定与的关系以下面组实验为例进行研究静置,,静置,,静置,,各个静态降温间隔下所对应的双曲模式拟合参数如下表所示表降温间隔拟合参数,等著,安家荣译胶凝原油管线的再启动国外油气储运得到的方程及曲线图如下图与的关系曲线图图与的关系曲线图从图和可以得到如下结论随的增大而线性增加值随的增加呈指数变化,其曲线图类似于抛物线,在为值时达到最大值此图中大约为时所对应的值。
也就是说,静置降温间隔为时,原油再启动屈服后结构被继续破坏的速度最大,最容易达到剪切动平衡。
其他实验数据验证结果如表。
从此表中可以看出的表达式相关系数都较高,所以用线性表达式和指数方程描述,与静态降温间隔的关系是非常精确的。
表不同条件下,与静态降温间隔的关系启动温度启动剪速的表达式的表达式第章结论研究了描述原油触变性的各种模型。
通过应用各种模型对大庆含蜡原油触变过程的拟合,得出双曲模式是最好地描述此原油触变过程的模型。
双曲模式精度高,各参数物理意义明确,利于理解整个触变过程研究了不同启动温度,不同启动剪速,不同降温幅度对触变过程的影响研究表明在相同的预剪切速下,启动温度越大,平衡剪切应力越小启动剪速越大,越小降温幅度越大,越小。
研究了对,的影响。
启动温度对,的影响具有不确定性而随着的增大,是线性增加的,这是因为剪速越大,对原油结构强度破坏严重,从而使得初始单位时间内的结构裂降速度很大同时,降温幅度的增大,也会使值变大,两者之间也满足定的线性关系。
致谢本论文是在恩师的悉心指导下完成的。
老师对论文给予了大量的理论指导也提供了宝贵的经验,从论文的选题到最后的定稿,每环节都倾注了老师不少的心血。
老师严谨的治学态度缜密的思维方式都使我受益匪浅,这必将有益于我今后的学习和工作,并成为我人生的宝贵财富。
在此,谨向老师表示衷心的感谢,参考文献陈国群,张帆,张劲军含蜡原油触变性与温度关系研究油气储运陈宏建,张帆,张劲军触变性原油再启动压力的计算油气储运董平省,张国忠,扈新军描述含蜡原油触变特性的种新模式油气储运陈国群,张帆等含蜡原油凝点附近的胶凝特性油气储运,,,,,,,,,侯磊,张劲军基于粘弹性分析的含蜡原油触变性研究石油大学学报自然科学版罗哲鸣,李传宪原油流变性及测量东营,石油大学出版社,刚芹果流体触变性的新解释力学与实践陈文芳非牛顿流体的些本构方程力学学报,,蒋永兴等胶凝原油流变学特征油气储运曹学文濮阳原油流变性的研究硕士论文石油大学,杜云含蜡原油的触变特性硕士论文石油大学,张足斌,张国忠含蜡原油管道流动的触变性研究石油大学学报自然科学版刘刚,张国忠等胶凝原油粘弹触变方程石油大学学报自然科学版,李传宪,李琦瑰胶凝原油屈服值与结构特征参数之间的关系油气储运网络结构的剪应变对时间的导数。
蜡晶结构裂降机理认为受剪原油结构的变化可归咎为以下两个方面蜡晶之间弱连结的断裂破坏蜡晶本身在剪切场中的定向化作用。
般认为,触变性起源于液体的微观结构。
触变性模型目前触变模式主要分为三类,即直接结构模式间接结构模式直接数据回归模式。
直接结构模式该类模式往往将流体中链连接的数目作为流体结构的强度参数,由于链连接数目的测定难度较大,该种模式的应用受到限制。
间接结构模式这是应用较多的类模式。
该类模式的特点是引入了结构参数及其变化率,其速率方程为,此类触变模式有很多,下面列举些较典型的模式模式认为凝油的触变性是由结构变化导致屈服值裂降引起的,而稠度没有变化。
针对含蜡原油,他提出触变性流变模型式中结构完全破坏时的屈服应力结构完全恢复时屈服应力的增量。
模式式中均为物性常数,且被认为只与温度有关为结构建立系数为结构裂降系数决定了胶凝结构的变化速率。
此模式认为原油的触变性应归咎于屈服值和结构稠度同时裂降作用,且两者裂降速率是致的。
陈宏建等在模式的基础上,经实验研究及理论分析,建立了双速率含蜡原油触变性模型该模型与模型的区别在于,模型中引入了两个独立的速率方程,不是等速度裂降。
蒋永兴指出具有触变结构的胶凝原油受剪后,其结构破坏由两部分组成。
方面是蜡晶微团之间弱连接的断裂,这种触变行为不可恢复,反映在流变参数上就是原油屈服值的裂降另方面是由于不规则蜡晶本身的定向化作用,这种触变形为是可以恢复的,反映在流变参数上就是结构稠度的裂降。
其流变方程组如下实验表明当胶凝原油无任何剪切历史时,原油中的蜡晶微团之间的连接是存在的。
施加剪切作用时,原油的触变性包括两部分,即蜡晶微团弱连接的断裂破坏和微团的取向调整。
当剪切充分后,弱连结极度破坏,再施加更高剪速剪切作用时,仅存在蜡晶的取向调整,故剪切应力随时间变化比上述情况要平缓得多。
曹学文在其论文中的实验结果显示,油样受剪后,结构的恢复是相当慢的,甚至在足够长的观察时间内是不可恢复的。
他指出,含蜡原油是种流裂性的触变性流体,或称不可逆触变体,等结构线的测试比较困难。
但只要保证实验前批油样处理的过程十分严格,测试结果完全可以重复,可认为相同处理条件下得到的低温试样的结构是基本相同的,并据此来测试等结构线。
他推荐濮阳原油触变模型方程如下ˆ式中牛顿粘度ˆ最高结构水平时无限大剪速下的粘度动态屈服值稠度系数流变指数形式。
考虑恒剪切速率情况,积分速率方程并代入状态方程得到ˆˆ实验表






























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