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在深海中小型油气田开发过程中,油/气/水三相混输技术是一种较为常用的集输方式。海底的低温环境及管线内的高压,极易导致混输管线内出现水合物堵塞事故。水合物浆液混输技术是解决这一难题的一种新方法,成本低、污染小,具有良好的应用前景。因此,深入研究水合物悬浮液这种复杂体系的流变性是十分必要的。 水合物悬浮液的微观形态从本质上决定着体系所表现出的宏观流动特性。因此本文对水合物在油包水乳状液中的生成、宏观分解特性以及破乳效果等方面开展了初步的研究,得出以下结论:(1)水合物生成以后形成的悬浮液的表观粘度及其变化趋势与初始乳状液有较大差异,说明经过一段诱导时期后,体系中有水合物固体颗粒生成。通过观测实验体系温度变化发现在一段诱导期之后出现一个放热峰,此现象也说明水合物在油包水乳状液体系内生成。(2)水合物分解破乳实验表明,加热升温后,水合物颗粒融化重新变为液体,在融化过程中由于碰撞等因素导致形成较大的液滴,进而对油包水乳状液起到破乳的作用。 本文对三种水合物悬浮液体系的非牛顿流体性质及其表观粘度的多种影响因素进行了探索性的研究,得出以下主要结论:(1)水合物悬浮液的表观粘度随颗粒体积分数的增加而增大,悬浮液表现出剪切稀释性,并且随着颗粒体积分数的增加,剪切稀释性越来越显著。(2)在一定的颗粒体积分数下,分散相粒径越小,悬浮液的表观粘度越大,体系的剪切稀释性也越增强。随着颗粒体积分数的降低,分散相粒径对水合物悬浮液流变性质的影响也逐渐减弱。(3)初始乳状液性质对水合物悬浮液的表观粘度也起到了关键作用,乳化搅拌强度与乳化剂浓度共同作用影响水合物悬浮液的表观粘度和非牛顿流体性质。 本文以油包水乳状液表观粘度预测模型为基础,综合考虑了初始乳状液性质和剪切率对水合物悬浮液表观粘度的影响,将乳状液粘度模型应用于水合物悬浮液体系。此外还研究了水合物悬浮液层流及紊流流动的压降规律,并用OLGA软件的水合物模块对某个天然气-合物悬浮液算例进行了计算分析,探讨了水合物悬浮液的颗粒体积分数、颗粒粒径大小等诸多因素对水合物悬浮液多相流动特性的影响。