對高凝油進行微波作用降凝效果研究。析蠟點、凝點和含蠟量是表征原油析蠟過程的重要參數(shù)。研究發(fā)現(xiàn)經(jīng)過微波加熱處理后，各高凝油的析蠟點、析蠟高峰、常溫含蠟量和凝點均有不同程度的降低，高凝油的蠟晶顆粒聚結(jié)變大，凝點降低。實驗進行了微波加熱和水浴作用的對比，當(dāng)微波和水浴作用原油到相同溫度時，微波的作用效果更佳，實驗研究結(jié)果表明微波降凝存在非熱效應(yīng)。

　　高凝油即高含蠟、高凝點原油。高凝油與普通的原油相比含蠟量高，而高含蠟量是導(dǎo)致其高凝點的主要因素之一。在高凝油的開采過程中，隨著原油沿井筒向上流動的沿程散熱，使原油溫度下降，當(dāng)溫度降到一定值時，蠟晶開始聚結(jié)，原油逐漸失去流動性，發(fā)生“凝固”，造成油井減產(chǎn)甚至因阻塞而停產(chǎn)。目前，開采工藝大多是以傳遞熱量作為補償原油在井筒里的熱量損失，但是存在著能耗大、程序復(fù)雜等缺陷。在高凝油的輸送過程中，由于石蠟析出并不斷沉積于集輸管線、閥門、分離器和儲罐等金屬表面，減小了油流通道，增加了原油的流動阻力，嚴重時，可能導(dǎo)致管道阻塞或油罐內(nèi)凝油事故。真空技術(shù)網(wǎng)(http://smsksx.com/)認為雖然影響原油結(jié)蠟的因素很多，但溫度是主要因素。對于高凝油的管道輸送，目前大多采用加熱輸送，但存在著燃料消耗大，設(shè)備占用的空間大、人力多等缺點，因此開發(fā)一種節(jié)能降耗，簡單的降凝方法顯得越來越重要。

　　微波對物質(zhì)的介電熱效應(yīng)是通過離子遷移和極性分子的旋轉(zhuǎn)使分子運動實現(xiàn)的，即極性分子接收微波能量后，從相對靜態(tài)瞬間轉(zhuǎn)變?yōu)閯討B(tài)，通過分子偶極以數(shù)十億次的高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生熱效應(yīng)。由于此瞬間變態(tài)是在被作用物質(zhì)內(nèi)部進行，故稱為內(nèi)加熱，使物質(zhì)瞬間升到較高溫度。

　　本文利用微波和水浴兩種方法對高凝油進行作用，并比較作用后析蠟熱特性參數(shù)的變化，探索微波技術(shù)作用于高凝油具有“非熱效應(yīng)”的特性，采用微波技術(shù)改善高凝油的流變性，實現(xiàn)高凝油的高效與低成本開采和輸送。

1、實驗研究

　　1.1、實驗油樣及儀器

　　高凝油油樣選取渤海油樣，其凝點為28℃。實驗儀器包括XH-200A 型電腦微波催化合成/萃取工作站、200F3差示掃描量熱儀(DSC)、BF-15型多功能低溫測定器、Motic　BA300Pol偏光顯微鏡、DHF-076型恒溫水浴箱和其他輔助儀器。

　　1.2、實驗內(nèi)容

　　采用700W 功率微波和水浴作用高凝油至相同溫度后，用DSC測其析蠟熱特性參數(shù)，分析微波加熱和水浴加熱后，高凝油的析蠟點溫度、析蠟峰值溫度、熱焓值等熱特性參數(shù)和常溫下蠟含量的變化;并用顯微鏡觀察蠟晶形態(tài)和分布。

　　1.3、實驗方法

　　1.3.1、蠟晶形態(tài)及分布測定

　　在載玻片上涂上薄薄的一層不同方法處理過的原油，調(diào)整偏光顯微鏡焦距，當(dāng)視野里出現(xiàn)很多白色小顆粒時，打開控制軟件，觀看軟件里的畫面，調(diào)整亮度、色調(diào)等參數(shù)，捕捉并保存測得的蠟晶形態(tài)和分布顯微照片。

　　1.3.2、原油熱譜圖的測定

　　(1)打開DSC儀器，萬分之一電子秤預(yù)熱30min;

　　(2)制備坩堝，將4～8mg油樣涂抹于坩堝內(nèi)并加蓋;

　　(3)編輯溫度程序，將加好蓋的坩堝置入DSC加熱爐中，將升溫速率定為5℃/min，從20℃升到80℃，保溫1min，再以5℃/min降溫速率降至-35℃，在降溫過程中，啟用機械制冷，測得原油的熱譜圖。

3、微波降凝作用機理分析

　　3.1、蠟晶形態(tài)和分布的變化

　　微波作用過程中磁場使蠟晶膠粒間的范德華引力勢能增大。根據(jù)溶膠的經(jīng)典穩(wěn)定理論(DLVO理論)，范德華引力勢能越大總勢能曲線上位壘的高度越小，第二最小值的深度越大，膠體越容易發(fā)生聚結(jié)，范德華引力勢能的增大致使原油中的蠟晶膠粒在第一最小值和第二最小值處同時以較快的速度聚結(jié)長大。蠟晶膠粒在第一最小值處聚結(jié)生成結(jié)構(gòu)致密的大蠟晶，但是在聚結(jié)速率較大的條件下，生成的大蠟晶形態(tài)與蠟晶聚集體有相似之處，蠟晶間距較大，吸引力較弱，蠟晶聚集體內(nèi)部仍吸附有少量的輕餾分油。因此，微波處理后原油中的蠟晶呈疏松的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，使蠟晶顆粒由處理前的均勻分布的大量細碎單晶，變?yōu)樯倭壳蛄　畹拇执缶�體，從而降低了蠟形成能力和三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)強度，進而改善了高凝油的低溫流動性。

　　3.2、微波降凝存在非熱效應(yīng)

　　微波對高凝油作用存在“非熱效應(yīng)”，即降低了斷裂分子鏈的活化能，由于微波的作用，打斷高凝點的正構(gòu)烷烴長鏈，進而改善高凝油的流變性。

　　3.3、熱含值等參數(shù)的變化

　　經(jīng)過微波處理后，蠟中高熔點的大分子不斷斷裂成小分子，蠟分子分布向小分子方向移動，推遲了空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的形成，使形成的結(jié)構(gòu)強度低，因此析蠟點溫度降低，析蠟高峰值降低，原油的含蠟量也相繼降低。

4、結(jié)論

　　(1)微波作用后，高凝油的蠟晶經(jīng)過聚集變大，成明顯的球粒狀，結(jié)構(gòu)松散，無形成穩(wěn)固的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，蠟晶形態(tài)的強度降低;蠟晶的大小隨著微波加熱溫度的升高增大。

　　(2)實驗結(jié)果證實，微波對原油的作用效果，既存在熱效應(yīng)，也存在一定的非熱效應(yīng)，更深層次地進行微波作用對高凝油的降粘機理，對改進高凝油的開采和集輸工藝有重要的意義。