根據大量學(xué)者研究成果，原油在管輸過(guò)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(guān)性，其直接影響凝油層的厚度。表面張力指液體表面各部分間相互吸引的力，其作用于液體表面，促使液體表面積發(fā)生縮小的趨勢。表面張力的方向與液面相切，并與液面的任何兩部分分界線(xiàn)垂直，其大小與界面液體的性質(zhì)和溫度有關(guān)。通過(guò)室內實(shí)驗測量并分析了隨著(zhù)溫度的升高，大慶原油和添加降凝劑的大慶原油黏度、表面張力的變化規律，初步探究了大慶原油在實(shí)際管輸過(guò)程中添加納米級復合降凝劑后降凝降黏效果不佳的原因。

1、實(shí)驗

1.1實(shí)驗設備及樣品

黏度實(shí)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(dòng)表/界面張力測定儀，量程：0～200 mN/m；靈敏度：±0.1m N/m；工作溫度范圍：10～30℃。

實(shí)驗油品為大慶原油、添加EVA的大慶原油和添加納米級復合降凝劑的大慶原油。其中，加劑油的降凝劑含量為管道實(shí)際輸送工況中的添加量（EVA 50μg/mL，納米級復合降凝劑100μg/mL）。

1.2實(shí)驗過(guò)程

1）首先，將原油樣品置于攪拌器內通過(guò)水浴加熱到65℃并以100 r/min的速率持續攪拌，恒溫10 min，以0.5℃/min的降溫均速降至測試溫度。

2）表面張力測試：①表面張力儀水平調節；②凈化處理鉑金環(huán)和試樣杯；③通過(guò)質(zhì)量法定標表面張力儀；④校核表面張力儀；⑤分別測試3種不同原油樣品在50、45、40、35℃下的表面張力。

3）黏度測試：通過(guò)黏度計測試25℃、剪切速率50 s-1下3種不同原油樣品的黏度。

2、結果與分析

2.1實(shí)驗結果

3種不同原油樣品的表面張力測試和黏度測試結果見(jiàn)表1。

表1 3種不同原油樣品的表面張力測試和黏度測試結果

2.2結果分析

從表1可以看出，處理后添加納米級復合降凝劑100μg/mL大慶油樣、添加傳統EVA降凝劑50μg/mL大慶油樣、大慶空白油樣在25℃、50 s-1測試條件下的黏度是依次升高的，添加納米級復合降凝劑100μg/mL的大慶油樣品黏度最低，為75 mPa·s。相同的測試溫度條件下，黏度越大的油樣表面張力越大。其中，空白油表面張力最大，添加傳統EVA降凝劑的油樣次之，添加納米級復合降凝劑的油樣最小。原油油品的表面張力隨著(zhù)溫度的降低而增大。

實(shí)驗結果也驗證了溫度是影響原油表面張力的主要因素之一。通過(guò)分子熱力學(xué)分析，當降低原油溫度，原油分子無(wú)規則的運動(dòng)減少，分子平均動(dòng)能降低，分子平均運動(dòng)振幅和間距減少，分子間的平均引力勢能增加，從而表面張力增大；宏觀(guān)表現為原油黏度增加。這也是同一溫度下，添加納米級復合降凝劑的大慶油樣品表面張力最小的原因。

根據以上分析，初步推測添加納米級復合降凝劑后大慶原油降凝降黏效果不佳的原因：可將含蠟原油管輸初期在管壁處形成的凝油層和流動(dòng)原油視為不同的界面液體，隨著(zhù)管道輸送時(shí)間的增加，凝油層在管壁處不斷生長(cháng)，導致管徑減小，管道內原油流速不斷增加，凝油層和流動(dòng)原油界面處的剪切應力不斷加大，當其與原油重力的合力大于兩者之間的表面張力時(shí)，將會(huì )把部分凝油剝離下來(lái)。當大慶原油添加納米級復合降凝劑初期，凝油層與原油間的黏度和表面張力較小，使得多年沉積的凝油較容易從管道內壁被剝離，而多年凝油增加了原油中的蠟含量，導致納米級復合降凝劑的降凝降黏效果不佳。

3、結論

1）大慶原油表面張力隨著(zhù)溫度的降低而增加，與油品的黏度有相關(guān)性。

2）含蠟原油管輸過(guò)程中，原油表面張力越小，凝油層越不容易生長(cháng)，加劑后凝油層越易從管壁剝落。這極有可能是大慶原油添加納米級復合降凝劑初期降凝降黏效果不明顯的原因。