剪切作用对含高分子降凝剂原油物性的影响机理分析

doi:10.12422/j.issn.1672-6952.2026.05.005

辽宁石油化工大学学报 ›› 2026, Vol. 46 ›› Issue (5): 30-36.DOI: 10.12422/j.issn.1672-6952.2026.05.005

剪切作用对含高分子降凝剂原油物性的影响机理分析

胡春平¹(), 王毅杰²(), 盛洋³, 付宇鑫³, 管晨宇³, 卫震¹, 徐榛康⁴, 孙煊⁵

^1.国家管网集团甘肃分公司，甘肃兰州 730000
^2.中国石油大学（北京）城市油气输配北京市重点实验室，北京 102200
^3.中国石油天然气股份有限公司长庆油田页岩油开发分公司，甘肃庆阳 745100
^4.国家管网集团工程技术创新有限公司，天津 300450
^5.长庆油田分公司第三采油厂，甘肃庆阳 745100

收稿日期:2026-03-16 修回日期:2026-05-19 出版日期:2026-10-25 发布日期:2026-11-03
通讯作者: 王毅杰
作者简介:胡春平（1985—），男，高级工程师，从事油气储运方面的研究；E⁃mail：158108747@qq.com。
基金资助:
国家自然科学基金重点项目(51534007);国家自然科学基金面上项目(51374224)

Mechanistic Analysis of the Effects of Shear on the Physical Properties of Crude Oil Treated with a Polymeric Point Depressant

Chunping HU¹(), Yijie WANG²(), Yang SHENG³, Yuxin FU³, Chenyu GUAN³, Zhen WEI¹, Zhenkang XU⁴, Xuan SUN⁵

^1.PipeChina Gansu Branch Co. ，Ltd. ，Lanzhou Gansu 730000，China
^2.Beijing Key Laboratory of Urban Oil and Gas Distribution Technology，China University of Petroleum （Beijing），Beijing 102200，China
^3.Shale Oil Development Branch，PetroChina Changqing Oilfield Company，Qingyang Gansu 745100，China
^4.PipeChina Engineering Technology Innovation，Tianjin 300450，China
^5.The Third Oil Production Plant of Changqing Oilfield Branch，Qingyang Gansu 745100，China

Received:2026-03-16 Revised:2026-05-19 Published:2026-10-25 Online:2026-11-03
Contact: Yijie WANG

摘要/Abstract

摘要：

为揭示管输剪切作用导致含高分子降凝剂原油凝点回升的内在机理，以T原油为对象，基于能量耗散理论开展了管输剪切模拟实验；采用显微图像观察与Image J数字图像处理技术，分析了T原油及剪切作用前后的改性T原油微观蜡晶的形态参数。结果表明，掺入25 mg/kg降凝剂并经50 ℃热处理后，T原油的凝点由-8 ℃降至-14 ℃；管输模拟后，改性T原油的凝点回升至-5 ℃，凝点回升幅度大于T原油，且每次高速剪切可使改性T原油凝点升高3~4 ℃；降凝剂通过共晶吸附作用促使蜡晶聚结长大，蜡晶数量由605个降至272个，蜡晶的平均面积由5.58 μm²增至7.33 μm²；剪切作用会削弱已聚结蜡晶结构的强度，导致蜡晶重新分散，蜡晶数量增至771个，蜡晶平均面积降至1.36 μm²，增大了体系的分散度及表面能，宏观上表现为凝点回升。研究明确了剪切作用削弱含高分子降凝剂改性效果的微观本质，为含蜡原油管输的剪切安全性评估提供了理论依据。

关键词: 含蜡原油, 剪切历史, 能量耗散, 凝点, 蜡晶形态

Abstract:

To elucidate the mechanism by which pipeline shear increases the gel point of crude oil treated with a polymeric pour point depressant (PPD), pipeline⁃shear simulation experiments were conducted on T crude oil based on energy dissipation theory. Microscopic observations combined with ImageJ image analysis were used to characterize wax crystal morphology before and after shearing. The results showed that, after the addition of 25 mg/kg of PPD and heat treatment at 50 ℃, the gel point of T crude oil decreased from -8 ℃ to -14 ℃. Following simulated pipeline transportation, the gel point of the treated crude oil increased to -5 °C, representing greater deterioration than that observed for untreated crude oil. Each high⁃speed shearing event increased the gel point of the treated oil by 3-4 ℃. Microscopic analysis showed that the PPD promoted wax crystal aggregation and growth through co⁃crystallization and adsorption, reducing the crystal count from 605 to 272 and increasing the mean crystal area from 5.58 μm² to 7.33 μm². However, shear disrupted the aggregated wax crystal structures, causing the crystals to redisperse; wax crystal number increased to 771, while average wax crystal area decreased to 1.36 μm². This increased the dispersion and surface energy of the system, leading to a higher gel point. These findings clarify the microstructural mechanism by which shear weakens the effectiveness of polymeric PPD treatment and provide a theoretical basis for assessing shear⁃related safety during the pipeline transportation of waxy crude oil.

Key words: Waxy crude oil, Shear history, Energy dissipation, Gel point, Wax crystal morphology

中图分类号:

TE832

胡春平, 王毅杰, 盛洋, 付宇鑫, 管晨宇, 卫震, 徐榛康, 孙煊. 剪切作用对含高分子降凝剂原油物性的影响机理分析[J]. 辽宁石油化工大学学报, 2026, 46(5): 30-36.

Chunping HU, Yijie WANG, Yang SHENG, Yuxin FU, Chenyu GUAN, Zhen WEI, Zhenkang XU, Xuan SUN. Mechanistic Analysis of the Effects of Shear on the Physical Properties of Crude Oil Treated with a Polymeric Point Depressant[J]. Journal of Liaoning Petrochemical University, 2026, 46(5): 30-36.

图/表 12

表1 T原油的基础物性

Table 1 Basic physical properties of T crude oil

凝点/℃	标准密度/(kg $⋅$ m^-³)	反常点/℃	黏度/（mPa·s）
凝点/℃	标准密度/(kg $⋅$ m^-³)	反常点/℃	5 ℃	15 ℃	25 ℃
-8	841.0	0	24.86	16.17	10.89

表1 T原油的基础物性

Table 1 Basic physical properties of T crude oil

凝点/℃	标准密度/(kg $⋅$ m^-³)	反常点/℃	黏度/（mPa·s）
凝点/℃	标准密度/(kg $⋅$ m^-³)	反常点/℃	5 ℃	15 ℃	25 ℃
-8	841.0	0	24.86	16.17	10.89

图1 T原油的黏温特性曲线

Fig.1 Viscosity?temperature characteristic curve of T crude oil

图2 绝热搅拌槽的结构示意图

Fig.2 Schematic diagram of adiabatic stirred tank

表2 降凝剂掺量对T原油凝点的影响

Table 2 Effect of pour point depressant dosage on pour point of T crude oil

降凝剂掺量/（mg $⋅$ kg^-1）	凝点/℃
0	-8
10	-10
25	-14
50	-18

表2 降凝剂掺量对T原油凝点的影响

Table 2 Effect of pour point depressant dosage on pour point of T crude oil

降凝剂掺量/（mg $⋅$ kg^-1）	凝点/℃
0	-8
10	-10
25	-14
50	-18

表3 热处理温度对T原油凝点的影响

Table 3 Effect of heat treatment temperature on pour point of T crude oil

热处理温度/℃	凝点/℃
50	-14
55	-14
60	-14
65	-15
70	-15

表4 改性T原油的基础物性

Table 4 Basic physical properties of modified T crude oil

凝点/

℃

标准密度/(kg

⋅

m^-³)

反常点/

℃

表4 改性T原油的基础物性

Table 4 Basic physical properties of modified T crude oil

凝点/

℃

标准密度/(kg

⋅

m^-³)

反常点/

℃

黏度/（mPa·s）

5 ℃

15 ℃

25 ℃

-14

840.6

25.46

16.13

10.15

图3 改性T原油的黏温特性曲线

Fig.3 Viscosity?temperature characteristic curve of modified T crude oil

表5 T原油改性前后的析蜡特性

Table 5 Wax precipitation characteristics of T crude oil before and after modification

油样	析蜡点/℃	w（累计析蜡量）/%
改性前	30	4.93
改性后	24	4.74

图4 T原油改性前后的析蜡特性曲线（a）改性前（b）改性后

Fig.4 Wax precipitation characteristic curves of T crude oil before and after modification

表6 模拟管输工况下T原油改性前后的凝点变化

Table 6 Experimental results of the freezing point changes of T crude oil before and after modification under simulated pipeline transportation conditions

模拟站间	地温/℃	管输时间/h	油温/℃		凝点/℃
模拟站间	地温/℃	管输时间/h	改性前	改性后	改性前	改性后
KL出站	0	60	18.00	50.00	-6	-14
ML进站	6.60	60	7.19	14.56	-6	-13
ML出站	6.60	75	8.69	16.06	-4	-10
JT进站	4.95	75	6.36	8.33	-4	-9
JT出站	4.95	54	6.26	8.23	-2	-5
SS进站	8.78	54	7.13	7.74	-1	-5

图5 原油的显微蜡晶图

Fig.5 Crude oil microwax crystal diagram

表7 T原油及改性T原油剪切前后的蜡晶表征参数

Table 7 Numerical values of wax crystal characterization parameters of T crude oil and modified T crude oil before and after shearing

油样	蜡晶数量	面积盒维数	长宽比	蜡晶面积/μm²	蜡晶周长/μm
T原油（角度1）	561	1.11	1.51	1.64	3.70
T原油（角度2）	650	1.20	1.55	1.87	4.22
剪切前改性T原油（角度1）	270	1.34	1.58	7.16	9.93
剪切前改性T原油（角度2）	275	1.35	1.61	7.50	10.36
剪切后改性T原油（角度1）	729	1.13	1.47	1.19	3.27
剪切后改性T原油（角度2）	814	1.25	1.49	1.53	3.97

参考文献 21

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剪切作用对含高分子降凝剂原油物性的影响机理分析

Mechanistic Analysis of the Effects of Shear on the Physical Properties of Crude Oil Treated with a Polymeric Point Depressant

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