根據大量學者研究成果，原油在管輸過程中所形成的管壁凝油層與原油的表面張力有一定的相關性，其直接影響凝油層的厚度。表(biao)面(mian)張力指液(ye)體表(biao)面(mian)各(ge)部分間相互吸引(yin)的力，其作(zuo)用于(yu)液(ye)體表(biao)面(mian)，促使液(ye)體表(biao)面(mian)積(ji)發(fa)生縮小的趨勢。表(biao)面(mian)張力的方向與液(ye)面(mian)相切，并與液(ye)面(mian)的任何兩部分分界線垂直，其大小與界面(mian)液(ye)體的性(xing)質和溫度有關。通(tong)過(guo)室內(nei)實(shi)驗測量并(bing)分析(xi)了(le)隨著溫度的(de)升高(gao)，大(da)慶原(yuan)油和添(tian)加降(jiang)凝(ning)劑的(de)大(da)慶原(yuan)油黏度、表(biao)面張力的(de)變化規(gui)律，初步探究了(le)大(da)慶原(yuan)油在實(shi)際管輸(shu)過(guo)程(cheng)中(zhong)添(tian)加納米級復(fu)合降(jiang)凝(ning)劑后降(jiang)凝(ning)降(jiang)黏效果不(bu)佳的(de)原(yuan)因。

1、實驗

1.1實驗設備及樣品(pin)

黏度實驗儀器為HAAKE Viscotester 550型黏度計。表面張力測試儀器為芬蘭Kibron全自動表/界面張力測定儀，量程：0～200 mN/m；靈敏度：±0.1m N/m；工作溫(wen)度范圍：10～30℃。

實驗(yan)油(you)品為大慶(qing)原(yuan)油(you)、添(tian)加(jia)EVA的大慶(qing)原(yuan)油(you)和(he)添(tian)加(jia)納米級(ji)復合(he)降(jiang)凝(ning)劑(ji)(ji)的大慶(qing)原(yuan)油(you)。其中(zhong)，加(jia)劑(ji)(ji)油(you)的降(jiang)凝(ning)劑(ji)(ji)含量(liang)為管道實際輸(shu)送(song)工況中(zhong)的添(tian)加(jia)量(liang)（EVA 50μg/mL，納米級(ji)復合(he)降(jiang)凝(ning)劑(ji)(ji)100μg/mL）。

1.2實驗過程(cheng)

1）首先，將原(yuan)油樣品置于攪拌器(qi)內(nei)通過水浴加熱到65℃并以100 r/min的(de)速率持續攪拌，恒溫10 min，以0.5℃/min的(de)降溫均速降至(zhi)測試(shi)溫度。

2）表(biao)面(mian)(mian)張(zhang)(zhang)力(li)測試(shi)：①表(biao)面(mian)(mian)張(zhang)(zhang)力(li)儀(yi)水平調(diao)節；②凈化(hua)處理(li)鉑金環和試(shi)樣杯；③通過(guo)質(zhi)量法定(ding)標表(biao)面(mian)(mian)張(zhang)(zhang)力(li)儀(yi)；④校核(he)表(biao)面(mian)(mian)張(zhang)(zhang)力(li)儀(yi)；⑤分別(bie)測試(shi)3種不同原油樣品在50、45、40、35℃下的(de)表(biao)面(mian)(mian)張(zhang)(zhang)力(li)。

3）黏(nian)度(du)測試：通過黏(nian)度(du)計(ji)測試25℃、剪切速率(lv)50 s-1下3種不同原油樣品的黏(nian)度(du)。

2、結果與分析(xi)

2.1實驗(yan)結果

3種不(bu)同原油樣(yang)品的表面(mian)張(zhang)力測試和黏度(du)測試結果見表1。

表(biao)1 3種不同原油樣品(pin)的表(biao)面(mian)張力(li)測(ce)試和(he)黏度測(ce)試結(jie)果

2.2結果分析(xi)

從表(biao)1可以(yi)看出，處理(li)后(hou)添加(jia)納(na)米級(ji)復(fu)合降(jiang)凝(ning)(ning)劑(ji)100μg/mL大(da)(da)慶(qing)油(you)樣(yang)、添加(jia)傳統EVA降(jiang)凝(ning)(ning)劑(ji)50μg/mL大(da)(da)慶(qing)油(you)樣(yang)、大(da)(da)慶(qing)空白(bai)油(you)樣(yang)在(zai)25℃、50 s-1測試(shi)條件下(xia)的(de)(de)(de)黏(nian)度(du)是依次(ci)升高(gao)的(de)(de)(de)，添加(jia)納(na)米級(ji)復(fu)合降(jiang)凝(ning)(ning)劑(ji)100μg/mL的(de)(de)(de)大(da)(da)慶(qing)油(you)樣(yang)品(pin)黏(nian)度(du)最(zui)低(di)，為75 mPa·s。相同的(de)(de)(de)測試(shi)溫度(du)條件下(xia)，黏(nian)度(du)越(yue)大(da)(da)的(de)(de)(de)油(you)樣(yang)表(biao)面張力越(yue)大(da)(da)。其中(zhong)，空白(bai)油(you)表(biao)面張力最(zui)大(da)(da)，添加(jia)傳統EVA降(jiang)凝(ning)(ning)劑(ji)的(de)(de)(de)油(you)樣(yang)次(ci)之(zhi)，添加(jia)納(na)米級(ji)復(fu)合降(jiang)凝(ning)(ning)劑(ji)的(de)(de)(de)油(you)樣(yang)最(zui)小(xiao)。原油(you)油(you)品(pin)的(de)(de)(de)表(biao)面張力隨(sui)著溫度(du)的(de)(de)(de)降(jiang)低(di)而增(zeng)大(da)(da)。

實驗(yan)結果也(ye)驗(yan)證了溫(wen)(wen)度(du)是(shi)影響原油(you)(you)表面張(zhang)力的(de)(de)主要(yao)因素(su)之一(yi)(yi)。通過(guo)分(fen)(fen)子熱力學分(fen)(fen)析，當降低原油(you)(you)溫(wen)(wen)度(du)，原油(you)(you)分(fen)(fen)子無規則的(de)(de)運動(dong)減少(shao)，分(fen)(fen)子平(ping)(ping)均動(dong)能降低，分(fen)(fen)子平(ping)(ping)均運動(dong)振幅和間距減少(shao)，分(fen)(fen)子間的(de)(de)平(ping)(ping)均引力勢能增加(jia)，從(cong)而表面張(zhang)力增大；宏觀表現為原油(you)(you)黏度(du)增加(jia)。這也(ye)是(shi)同一(yi)(yi)溫(wen)(wen)度(du)下，添(tian)加(jia)納米級復合降凝劑的(de)(de)大慶油(you)(you)樣(yang)品表面張(zhang)力最小的(de)(de)原因。

根據以上分析，初步推(tui)測添加(jia)納(na)米(mi)(mi)級(ji)復合(he)降(jiang)凝劑后大(da)慶原(yuan)油(you)(you)(you)(you)降(jiang)凝降(jiang)黏效(xiao)(xiao)果不(bu)(bu)佳(jia)的原(yuan)因：可將含(han)蠟原(yuan)油(you)(you)(you)(you)管(guan)輸初期(qi)在管(guan)壁處形成的凝油(you)(you)(you)(you)層(ceng)和流動(dong)原(yuan)油(you)(you)(you)(you)視為不(bu)(bu)同的界面液體，隨著管(guan)道(dao)輸送(song)時(shi)間(jian)的增加(jia)，凝油(you)(you)(you)(you)層(ceng)在管(guan)壁處不(bu)(bu)斷(duan)生長，導(dao)致管(guan)徑減小(xiao)，管(guan)道(dao)內原(yuan)油(you)(you)(you)(you)流速(su)不(bu)(bu)斷(duan)增加(jia)，凝油(you)(you)(you)(you)層(ceng)和流動(dong)原(yuan)油(you)(you)(you)(you)界面處的剪(jian)切應力(li)不(bu)(bu)斷(duan)加(jia)大(da)，當其與(yu)原(yuan)油(you)(you)(you)(you)重力(li)的合(he)力(li)大(da)于(yu)兩者之間(jian)的表(biao)面張力(li)時(shi)，將會把(ba)部分凝油(you)(you)(you)(you)剝離下(xia)來。當大(da)慶原(yuan)油(you)(you)(you)(you)添加(jia)納(na)米(mi)(mi)級(ji)復合(he)降(jiang)凝劑初期(qi)，凝油(you)(you)(you)(you)層(ceng)與(yu)原(yuan)油(you)(you)(you)(you)間(jian)的黏度(du)和表(biao)面張力(li)較小(xiao)，使得(de)多年沉積(ji)的凝油(you)(you)(you)(you)較容(rong)易(yi)從管(guan)道(dao)內壁被剝離，而多年凝油(you)(you)(you)(you)增加(jia)了(le)原(yuan)油(you)(you)(you)(you)中的蠟含(han)量，導(dao)致納(na)米(mi)(mi)級(ji)復合(he)降(jiang)凝劑的降(jiang)凝降(jiang)黏效(xiao)(xiao)果不(bu)(bu)佳(jia)。

3、結論

1）大慶原油表面張(zhang)力隨著溫度的降低而增加，與(yu)油品(pin)的黏(nian)度有相關性(xing)。

2）含蠟原(yuan)(yuan)油管輸過程中，原(yuan)(yuan)油表面(mian)張(zhang)力越(yue)小，凝油層越(yue)不容易(yi)生長(chang)，加劑后(hou)凝油層越(yue)易(yi)從管壁(bi)剝落(luo)。這(zhe)極(ji)有可能(neng)是大慶原(yuan)(yuan)油添(tian)加納米級復合降(jiang)凝劑初期降(jiang)凝降(jiang)黏效果(guo)不明(ming)顯的原(yuan)(yuan)因。