混合原油粘度計算模型

石大儲運

孟慶萍:混合原油粘度計算模型,油氣儲運,2007 ,26 (10) 22～24 ,34 。
　　摘　要　高粘原油降粘通常采用稠油與輕質原油混合輸送的方式。針對目前混合原油粘度的
計算還沒有普遍適用的粘度計算模型問題,通過參考各種文獻,給出了常用的混合原油粘度計算式
及其適用范圍。以吐哈—南疆—北疆(重質油) 混合原油為例,給出了粘度模型篩選過程,從而為實
際應用提供了參考。
　　主題詞　混合原油　　粘度計算　　經驗模型　　混合規則
　　關于混合原油的粘度計算,目前還沒有比較完
善的理論。因為粘度大小取決于流體分子的性質及
分子間的相互作用,所以混合原油作為一種復雜混
合物,通常的混合規則并不適用計算其粘度。另外
某些原油呈現的非牛頓流體的性質,使其粘度計算
變得更加復雜。國內外一些學者提出了一些粘度模
型,每一種粘度模型都有一定的適用范圍,但是目前
還沒有普遍適用的粘度計算模型。在實際應用中,
應該在試驗數據的基礎上,選取合適的粘度模型或
對其修正計算粘度。
一、常用的粘度模型
　　1 、　Kendal2Monroe 模型
Kendal2Monroe 模型適于組分性質相似及分子
量相近的混合物,據美國石油協會(API) 11. A3. 1
資料,該模型對1 300 組該種混合油粘度數據預測
的平均誤差為5. 7 % ,據此,美國石油協會(API) 推
薦粘度比在1～100 范圍內,計算低壓下純烴類混合
物的粘度可用該式,該模型的適用范圍相當有限。
Kendal2Monroe 模型〔1〕:
式中　Xi ———第i 種組分油體積比例;
　　　μ ———混合油粘度,mPa ·s ;
　　　μi ———第i 種組分油粘度,mPa ·s。
2 、　Arrhenius 粘度模型
1887 年,Arrhenius 基于理想溶液提出了對數
混合規則。該模型對混合原油粘度計算影響較大,
被推薦用于計算混合原油粘度,后來有學者基于該
模型提出了修正模型,如單對數模型、lederer 模型
等。該模型是建立在高粘度比的基礎上,計算稠油
(瀝青) 和輕質油混合粘度較好,還可用于摻輕油降
粘的管道輸送、輕油洗井、強化采油等設計計算。但
Lederer 模型不適用于計算低粘度比和混合油中含
有過多瀝青質沉淀的系統。
在Lederer 粘度模型中,經驗常數α都是在大
量粘度數據的基礎上進行回歸得到,使得模型的應
用范圍和計算精度受到了限制。1984 年,印度學者
Shu 研究發現,經驗常數α與組分油的比重和粘度
有關,并給出了三者之間的關系式。Shu 的發現改
進了Lederer 粘度模型,使其應用范圍及計算精度
有很大的提高。在應用該式預測勝利—阿曼混合原
油粘度時,其最大相對偏差為7. 09 %,預測的準確
度相當高。可以說,對于粘度比很高的兩組分混合
原油粘度,應用Lederer 粘度模型計算精度很高,近
年來的許多研究也證實了這一點。
Arrhenius 模型〔1〕:
式中　Xi ———第i 種組分油體積比例;
　Xj 、Xk ———組分油的體積比例;
　　　X1 ———稠油質量比例;
　　　X2 ———稀油質量比例;
　　　μ ———混合油粘度,mPa ·s ;
　　　μi ———第i 種組分油粘度,mPa ·s ;
　　　α ———經驗常數;
　　γ1 、γ2 ———組分油的密度。
3 、　雙對數模型
雙對數公式在求混合油品粘度時應用廣泛,但
呈現出非牛頓性的混合原油不宜采用此式。雙對數
公式不適于計算非牛頓體混合油的表觀粘度,以及
組分油粘度指數相差較大的混合油粘度。李闖文在
研究新疆混合原油物性中,發現混合原油實測粘度
與雙對數公式計算值的差值隨配比按一定規律變
化,即隨低粘油原油的比例增加而增加,達到最大時
又逐漸減小。于是李闖文修正了雙對數公式,修正
式包括配比范圍修正和油品性質修正。
雙對數粘度模型〔1〕:
式中　Xi ———第i 種組分油體積比例;
　　　Xj ———稠油體積比例;
　　　Xk ———稀油體積比例;
　　　μ ———混合油粘度,mPa ·s ;
　　μi ———第i 種組分油粘度,mPa ·s ;
　　μj ———稠油粘度,mPa ·s ;
　　μk ———稀油粘度,mPa ·s ;
　　μjk ———質量或體積比1 ∶1 的混合油粘度,
mPa ·s。
4 、　Bingham粘度模型
1932 年,Bingham 基于理想溶液提出了倒數規
則,1992 年,李闖文利用13 組兩組分混合油粘度進
行模型檢驗對比,得到其修正模型。
Bingham 公式〔1〕:
5 、　Cragoe 粘度模型
稠油系統粘度比值一般大于103 。對于稠油混
合系統的粘度計算方法,Cragoe 提出采用混合原
理〔3〕計算粘度,并對粘度函數L 定義為:
k = j+1
Cjk X i X j (10)
L i = 1 000 ×ln20 [lnμi - ln (5 ×10- 4 ) ]
Cjk = 2 (2 L jk - L j - L k )
二、混合原油粘度模型的篩選
　　1 、　混合原油的配制方法
將80 ℃預處理的基礎油樣(北疆重質原油、吐
哈原油、南疆原油) 按不同比例混合后,為了使油樣
混合均勻,在室溫下攪拌30 min 后用于粘度測試。
2 、　試驗測試粘度的方法
將一定比例混合均勻的混合原油,室溫裝樣,當
測試溫度低于室溫時,按0. 5 ℃/ min 的速率降溫到
測量溫度,恒溫20 min 后用旋轉粘度計測量粘度。
若測量溫度高于室溫,則直接升溫至測量溫度,恒溫
20 min 后測量。
通過試驗測試了6 種吐哈—南疆—北疆(重質

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唯尊

之前做比賽的時候用過雙對數模型