原油高温结垢速率测定和预测模型研究进展

综述了原油高温结垢的室内测定和预测模型的研究现状，重点回顾分析了预测模型的发展历程。室内实验和 模型预测是研究原油高温结垢速率的重要方法。常用室内结垢实验装置分为搅拌式和回路式，通过实验可快速获取 大量有效数据，但是实验数据往往存在缺陷，无法直接应用指导现场换热器防垢。结垢预测模型需要反映原油高温结 垢的化学反应本质，体现原油物性、温度、流速等重要因素以及不同过程对结垢速率的影响。目前结垢预测模型，包括 已经取得巨大成果的临界模型，大多属于半经验公式，其精度和适用性始终有限。更精确的模型必须基于对结垢机理 的进一步研究。由于能够成功描述非线性系统特征，人工神经网络模型也将是另一种十分有前景的预测技术。     

低屈服钢拉伸试验与数值研究

为了了解低屈服钢的拉伸性能，开展拉伸试验并进行数值研究:采用圆棒试件进行单轴拉伸试验，分析试件的力 位移曲线 、延展性以及断裂模式等；基于幂强化法和加权平均法计算材料颈缩后的真实应力 应变数据；采用扩展有限元方法对圆棒试件的拉伸、颈缩以及断裂过程进行 数值模拟。通过与试验数据的对比发现：加权平均法可以得到与实际相吻合的颈缩后的真实应力 应变数据；扩展有限元方法可以对低屈服钢的拉伸、颈缩与断 裂过程进行有效的仿真。     

双应力同步降压与双应力交叉步降压实验的数值模拟与应用

为进一步比较可靠性工程中评估产品寿命的2种常规方法（双应力同步降压加速寿命实验和双应力交叉步降压加速寿命实验）的实验效率，课题组借助计算机仿真，并调用服从Weibull分布的产品寿命的典型算例，比较了2种实验方法的时间消耗和产品失效速率，发现在相同实验条件下双应力同步降压加速寿命实验方法提高的实验效率更显著。课题组在双应力同步降压加速寿命实验失效时间曲线的基础上，利用蒙特卡罗法研究了Weibull分布中形状参数m对不同样本数与不同应力水平下双应力同步降压加速寿命试验的失效时间和效率的影响。结果表明：在相同形状参数下，各应力水平的失效时间曲线的趋势一致；在同一应力水平下，不同形状参数的失效时间曲线稳定相交于各样本容量的63%。这一结论也适用于其他的双应力加速寿命实验。课题组基于双应力同步降压加速寿命实验方法，建立了一种绕线联轴器加速退化模型，并推导出了一种在绕线联轴器正常工作条件下预测产品可靠性寿命的数学模型。解析结果表明该预测模型能够有效预测绕线联轴器的真实寿命。     

冷热油交替输送加热方案的经济比选

针对冷热油交替输送工艺中加热方案的确定问题，建立了冷热油交替输送管道的热力、水力计算模型，采用有限容积法和热力特征线法对非稳态热力、水力耦合问题进行了数值求解，参考国内某原油管道现场实测数据对程序进行了检验。通过模拟不同加热方案的原油进站温度随时间的变化，分析了加热方案的可行性；按对低凝原油加热时是全部加热还是油尾部分加热提出了2种加热控制方式，研究了采取不同加热控制方式时最低加热能耗的变化规律。结果表明：在取得最佳加热方式时，对低凝油油尾部分加热所消耗的燃料油比对低凝油整体加热的要少。     

基于二维指数条件分布的加速寿命模型

从概率意义上对寿命和应力之间的关系作了探索性研究。为了根据寿命和应力之间的概率相关性建立加速寿命模型,假设在给定应力条件下元件寿命服从指数分布,根据二维指数条件分布的定义和特性推导出一种BEC加速寿命模型。为了检验BEC模型的有效性,利用一组加速寿命试验数据,对BEC模型、Arrhenius模型、逆幂率模型进行了对比分析。结果表明,在加速应力范围,BEC模型能够正确描述寿命与应力之间的关系,与Arrhenius模型、IPL模型具有同等效力;而在正常应力范围,BEC模型的寿命外推精度低于Arrhenius模型和IPL模型。     

亚粘土邓肯—张模型参数试验研究

邓肯－张模型是描述土体应力－应变关系的一种力学模型，它能够模拟土体发生屈服以后非线性变形的性状，但是忽略了应力路径等因素影响，即假设应力与应变是沿着一条曲线变化的。通过常规三轴试验获得了北京地区亚粘土的邓肯－张模型参数。     

饱和粘土蠕变特性研究及参数确定

将两种弹 粘弹性模型（Burgers和H 2K模型）的一维蠕变方程，转换成三维状态下的应力 应变 时间关系，分别推导出常应力下两种模型的轴向应变随时间变化的方程。采用分级加载法进行室内长期单轴压缩蠕变试验，结合两种模型三维应力状态的轴向应变表达式，对试验结果进行拟合，得出相应模型的本构参数。试验结果表明：饱和粘土在新增荷载作用下2~3　d变形趋于稳定，Burgers模型和H 2K模型均能较好地模拟饱和粘土的衰减蠕变过程；而H 2K模型能更好地模拟土样在常应力作用下的蠕变特性。     

过热蒸汽与稠油之间的水热裂解实验

高温水热裂解实验一般都是在稠油与高温高压热水间进行，而过热蒸汽与稠油间的水热裂解反应目前尚无研究。为了展开此项研究，在调研的基础上设计了一种可变体积的高温高压反应釜替换定体积反应釜，实现了稠油过热蒸汽下的水热裂解实验。通过该设备实验研究了不同温度、不同含水量条件下过热蒸汽对稠油水热裂解的影响规律。实验结果表明，原油与过热蒸汽之间发生了明显的水热裂解反应。进一步分析可知，水热裂解反应后，原油黏度降低，饱和烃与芳香烃增加，胶质、沥青质含量降低，原油中的碳原子含量降低，氢原子含量明显增加，硫原子含量减小。随着含水量的增加，反应后原油的黏度先减小后增加，含水量为30%时，原油黏度最小。     

膏状金霉素流变特性影响因素的试验研究

针对膏状金霉素物料，通过试验研究，在不同温度，不同时间，不同含水率条件下对该膏状物进行了较为广泛的剪切应力与速率之间关系的测试，分析，并由此推出该物料的一般性流变性质，从而为实现其合理输送，最终的喷雾干燥技术奠定一定的理论基础。     

传感器弹性元件本构模型参数拟合研究

针对多维位移测量系统结构复杂、成本高等缺点，课题组提出一种单一固体集成传感器，为了准确描述传感器弹性元件力学特性，在不同应变率下对传感器弹性元件进行准静态单轴压缩试验。将超弹性本构模型运用泰勒展开式进行整理简化，得到应力 应变关系，利用Origin对应力 应变曲线进行数据拟合；选用Mooney Rivilin，Yeoh，Biderman和Ogden这4种超弹性本构模型对试验曲线进行描述。研究结果表明：Biderman模型对曲线的拟合效果最好，Mooney Rivilin模型拟合效果最差，其他模型都存在小应变拟合差和中等以上不同程度的偏离的情况。本研究得到的应力应变关系为传感器的进一步研究提供重要参考。     

低渗透砂岩石油渗流的微观模拟实验研究

采用天然低渗透砂岩微观模型，通过与实际地质状况较为相似条件下的油驱水实验，模拟石油在低渗透砂岩孔隙内的渗流，分析和探讨了低渗透砂岩孔隙介质中石油的微观渗流机理。研究结果表明，石油在低渗透砂岩中渗流路径曲折复杂，运移渗流模式有稳定式、指进式和优势式3种；石油在低渗透砂岩中渗流存在启动压力梯度，启动压力梯度与砂岩孔隙度关系复杂，而与砂岩渗透率有很好的相关性；石油的渗流速度与驱替压力呈很好的相关性，石油以相同速度在不同渗透率级别的砂岩内渗流时所需要的驱替压力随砂岩渗透率的增大而降低。     

孔隙介质中油相非平衡吸附的数学模型

针对目前理论上描述储层孔隙介质时对流体吸附的研究很少的问题，把油相（凝析油、原油）看作为一个多组分液态烃的高分子溶液，以吸附过剩量为基础，用基团贡献法（UNIFAC法）确定溶液中各组分的活度系数，引入相平衡数据热力学一致性的检验方程（GibbsDuhem），并结合达到吸附平衡时吸附相和体相的逸度相等、以及其他关联式得到平衡态吸附数学模型的一般表达式；同时考虑到相间存在质量传递，相平衡过程不可能在瞬间完成，从而引入与时间相关的组分模型，得到非平衡吸附的数学模型。     

川东北山前高陡构造地应力精细计算方法

摘 要：川东北地质构造极其复杂，80% 以上都是山前高陡构造。复杂的构造条件给油气资源的勘探开发带来了极大的挑战，特别是对该区地应力大小、方向及展布规律的认识不清，给油气建井带来了很大困难。充分利用测井资料的连续性、经济性和高分辨率等优势，综合运用数理统计方法以及计算机综合成图技术，对该区的岩石力学参数和地应力进行了精细计算与研究，重点建立起适合川东北高陡构造的垂向应力离散分析模型以及水平应力精细求解公式。同时，提出了平均水平应力的概念和取值范围，并针对研究工区实际地质情况进行了深入计算和检验。所取得的成果大幅度提高了对川东北山前高陡构造地应力的计算精度和展布规律的认识     

油田化学剂对石油加工过程的影响与对策研究(Ⅰ)

油田化学剂的使用是实现油田储层改造、原油增产、残余油开采以及原油输送的重要手段，在二次采油、三次采油、压裂酸化等油井增产措施与原油集输过程中均使用了大量的油田化学剂。这些油田化学剂部分直接进入原油中；部分与原油储层发生相互作用，以作用后产物的形式进入原油中，从而对原油后续加工过程产生较大影响。在调研了我国克拉玛依、塔里木、吐哈、长庆、青海等西部五大油田原油采输过程中使用的油田化学剂种类和组成后，开展了采油化学剂与原油储层之间的相互作用研究，给出了残余油田化学剂与采油化学剂-原油储层之间的作用产物在原油中的存在形式     

油田化学剂对石油加工过程的影响与对策研究（Ⅱ）

原油中残存的油田化学剂及其与原油储层之间的作用产物，会对原油的后续加工带来不良的影响。以中国石油兰州石化公司加工的克拉玛依、塔里木、吐哈、长庆、青海西部五大油田生产的原油为例，研究油田化学剂对石油加工过程的影响与对策。研究表明，油田化学剂及其与原油储层之间的作用产物以油溶性、水溶性和不溶性三类物质残存于原油和常减压渣油中，主要对原油电脱盐脱水、常减压蒸馏、催化裂化和延迟焦化等单元操作造成不良影响。进一步就这些残余物对主要单元操作的生产装置、生产操作、产品质量以及FCC催化剂性能的影响进行了较为系统的研究，并在此基础上提出了应采取的技术、标准、信息与管理及基础研究方面的对策。     

轻油油藏高压注空气油与空气反应的活性研究

通过压力差热分析实验(PDSC)和热重与差热分析实验（TG/DSC），研究了鄯善轻油油藏原油在岩石矿物组成、温度、压力等的影响下，同空气反应的活性情况，以及由于氧化反应引起的自动升温及放热情况。结果表明，对鄯善油样，在温度低于300℃时，同氧气的反应能力很强，并能产生大量的热，同时增加压力能急剧提高氧化反应速度，在低温范围内，氧化反应放热量增加，热流曲线变得陡直；当压力达到4136kPa、温度215~220℃时油样表现出剧烈放热反应，出现气相中的燃烧或爆炸反应，放出大量的热；油样的氧化反应，也由于表面积的增加而加强，由于地层岩石中可能含有微量元素，起到催化作用，增进了油样氧化反应；在低温范围内鄯善油样有很强的挥发趋势，并没有反映出油样在气相中的氧化反应情况；同时油样具有较高API重度，低压条件下TG/DSC测试结果并不能全面反映氧化反应的趋势，高压条件下的TG/DSC或PDSC测试以及ARC测试是非常重要的。     

粘弹性流体驱替残余油微观力计算

为进一步探索聚合物的弹性对残余油的驱替机理， 选取上随体 Maxwell 本构方程， 建立粘弹性流体在微孔道中的流动方程。在应力张量理论基础上， 计算作用在残余油膜上的水平偏应力差。分析、 对比不同流变性流体、 油膜宽度及压力梯度对作用在残余油膜上的水平偏应力差的影响。结果表明： 在油田生产实际平均压力梯度为 0.02 MPa/m 的情况下， 水、 幂律流体 （ n = 0.6 ） 、 粘弹性流体 （ We= 0.3） 三者作用于残余油膜上的水平偏应力差的比值约为 1：10：25， 即粘弹性流体 （ We= 0.3） 驱油时对油膜的驱动力大约是水驱的25 倍。进一步从理论上证明了粘弹性流体能够提高微观驱油效率这一结论。     

原油及燃料油品生物腐蚀的研究及防治

针对微生物污染对原油及燃料油品的破坏性能，从原油及燃料油品的微生物污染途径，引起原油及燃料油品生物腐蚀的主要微生物种类，原油及燃料油品生物污染的监控和防治等方面，研究了原油及燃料油品的生物腐蚀与防治方法。研究认为：不但好氧微生物腐蚀原油及燃料油品，厌氧微生物也在其中扮演了重要的角色，原油和燃料油品微生物污染是可监控的，防治方法主要有物理方法和化学方法。该研究对能源安全与节能环保具有重要意义。     

水基泡沫流变特性研究进展

水基泡沫在石油钻井、驱油及矿物浮选等方面应用广泛，但因其自身结构的复杂性及不稳定性，准确描述其流变性需要考虑液膜排液、气体扩散、泡沫质量、泡沫结构、可压缩性、壁面滑移、测量系统相对于气泡的尺寸、环境温度及压力等多方面因素，以致于目前尚无有关泡沫流变性的公认理论。实验研究过程中控制壁面滑移的较普遍做法是增加流道壁面（转子表面或管壁）的粗糙度，基于适当假设所提出的一些理论修正方法具有较好的适应性。体积平衡法假设泡沫管流摩擦系数为常量，在一定程度上解决了泡沫可压缩性给管流压降计算所带来的困难。目前普遍认为泡沫流变性可用幂律模式或赫谢尔–巴尔克莱模式很好地描述，是否存在“屈服应力”则因测试条件差异而存在争议。