胶凝含蜡原油屈服规律研究

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含蜡原油屈服特性是一个重要的流变特性,并对管道停输再启动起主导性影响。传统含蜡原油屈服特性研究,恒剪切率和恒剪应力两种加载方式下的屈服现象是割裂的,不能将两者结合统一起来。为此,本文利用南阳含蜡原油,采用流变仪的控制剪切率和控制剪应力两种加载模式开展流变实验,分析胶凝含蜡原油在不同剪切加载方式下的屈服特性。南阳含蜡原油在恒剪切率加载条件下,随着剪切率的减小,屈服应力减小,屈服时间增大,而屈服应变随着剪切率的减小呈现出‘V‘字型(先减小后增大)的变化趋势。而在控制剪应力加载条件下,当施加应力值小于某一临界值时,油样经过长时间的剪切作用仍末屈服;而当施加剪应力大于临界值时,原油屈服;且有施加的剪应力越大,原油屈服时所需要的时间越短。对比恒剪切率和恒剪应力两种加载条件下的屈服特性,本文发现含蜡原油在恒剪应力作用下的临界屈服应力与恒剪切率加载条件为低剪切率下(0.0001 s-1)的屈服应力非常接近。因此,含蜡原油在恒剪切率和恒剪应力两种剪切加载方式下的屈服现象(屈服值)是一致的,可以将两者的屈服现象统一起来。目前,含蜡原油屈服应力大多利用实测的流变曲线,依据某判定条件确定。本文首先利用两台同为控制应力型但不同型号的流变仪开展实验,发现在设置相同剪切加载条件下,在测试的初始阶段不同的流变仪其实际响应特性(剪切率)不同,流变曲线差别较大;分析含蜡原油在两台流变仪下的屈服响应特性,发现两台流变仪的屈服应力、屈服应变差别较大,也即含蜡原油屈服特性与流变仪加载后的实际响应特性密切有关。因此,含蜡原油屈服应力的确定必须考虑流变仪在测试过程中的实际加载条件。为此,本文基于固体力学中材料强度极限的概念,以含蜡原油黏弹-触变模型中弹性应力的最大值作为屈服应力。新提出的屈服应力确定方法能够考虑流变仪在测试过程中的实际加载过程,物理意义也更加明确。
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