基于微观液-液聚并特性的原油乳状液粘度本构关系及机理研究

原油乳状液广泛存在于石油工业从开发、集输、到油气处理的整个环节，探究原油-水乳化及流变规律的内因，是因界面活性分子吸附而改变的油水界面性质，及由此受到抑制的液-液聚并内在机制，从而影响原油乳状液的微观分布及表观粘度。对受界面性质影响的微观液-液聚并机理开展研究，是本研究的主要方向，更是揭示原油-水乳状液粘度本构关系的关键途径，具有创新性和前瞻性。本项目由对原油乳状液流变规律的直观表象研究，拓深至结合内在液-液聚并机理，挖掘原油乳状液流变特性与其微观分布的影响机制，揭示了微观特性影响原油乳状液粘度本构关系的内在机理，从以下三个主要方面取得机理研究的创新：.1.从界面性质及流变的角度，掌握了界面活性分子对油水界面性质、界面扩张流变及粘弹性的影响机制，重点研究了界面特性影响液-液聚并过程的定量规律，揭示了液-液聚并对乳状液微观分布建立的决定性机理，取得了机理研究的实验理论创新。.2.探究了液滴粒径、界面活性分子浓度对液液聚并特征的影响，从界面弹性和界面波动角度获得了聚并模式转换的临界条件，通过惯性区液滴聚并数值模拟讨论了界面张力和粘度的影响，并进一步考虑油水分散系统中液滴破裂和聚并动平衡机理，构建了微观液滴群平衡模型，取得了机理研究的模型理论创新。.3.重点考虑外载荷剪切、聚并作用影响下的微观分布等重要参量对原油乳状液非牛顿特性的影响，引入液滴雷诺数表征微观分布的影响作用，建立了耦合液滴雷诺数因子和含水率因子的粘度本构关系，由此进一步阐述了乳状液粘度本构关系中微观水合及絮凝机制的物理内涵，取得了机理研究的模型理论创新。. 围绕上述研究成果，三年来发表国际SCI期刊论文9篇（3篇影响因子>2.0）、高水平国际会议论文3 篇、有影响力的国内期刊论文2 篇。同时，项目负责人于2013年获得国家自然科学基金委—英国皇家学会国际合作交流基金的资助，以加强同国际高水平研究机构的科研合作；并于2014年获得国家自然科学基金委—优秀青年科学基金的进一步资助，为该项研究的继续深入开展提供重要支持。本项目的研究成果为原油-水两相流动、原油乳状液高效破乳等领域的研究提供关键的应用基础理论。