稠油降粘
稠油降粘方法的作用机理及研究进展
稠油降粘方法的作用机理及研究进展赵文学;韩克江;曾鹤;施岩【摘要】综述了常用稠油降粘方法的作用机理及优缺点。
目前常用的稠油降粘方法主要有加热降粘，掺稀降粘，降凝降粘，加表面活性剂降粘，微生物降粘，改质降粘，油溶性降粘剂降粘，加碱降粘，催化降粘等。
并对以上几种方法进行对比和应用前景的展望。
%Current common heavy oil viscosity reduction methods were reviewed as well as their mechanisms, advantages and disadvantages. The current common heavy oil viscosity reduction methods include heating method, mixing light oil method, mixing surfactant method, microbial method and so on. And above several methods were compared, and their application prospect in future was analyzed.【期刊名称】《当代化工》【年(卷),期】2015(000)006【总页数】3页(P1365-1367)【关键词】降粘;机理;应用前景【作者】赵文学;韩克江;曾鹤;施岩【作者单位】中国寰球工程公司，北京 100012;中国寰球工程公司，北京 100012;辽宁石油化工大学石油化工学院，辽宁抚顺 113001;辽宁石油化工大学石油化工学院，辽宁抚顺 113001【正文语种】中文【中图分类】TE624稠油是指含有高胶质沥青质，高蜡，高硫等高粘度的原油。
由于稀油消耗量的逐渐增加，难以满足当今社会的需求[1]。
因此，稠油降粘技术是当各国的极大关注的问题。
我国地大物博物产丰富，稠油分布广泛，其中超稠油，重油主要分布在克拉玛依、新疆、辽河等油田，现在我国的主要任务是开采储量大、埋藏浅、粘度相对较低的油田[2]。
稠油石油酸盐及其对稠油乳化降粘应用研究
ＣＵ／Ｙ ｎ ｘ ａ ， ＡＮＧ ａ — ｏ ｇ ＭＥＮＧ — ｕ ｎ ， ｉｇ． ｉ ｎ Ｔ Ｘｉ ｏ ｄ ｎ ， ， Ｋｅ ｑ ａ ＣＨＥＮ ｕ ｎ — ｉｇ‘ Ｇ ａ ｇｒ ｎ ， ｕ ＨＵ ｎ ｑ Ｌ Ｕ ｎ Ｘｉｇ— ｉ ｒ． Ｉ Ｄｏ ｇ一 ’
稠油的乳化降粘性能 ， 结果表 明 ， 稠油石油酸盐与其它 表面活性剂进行简单复 配 ， 对辽河 稠油 和渤 海稠油等环烷基 或 中间基稠油有明显的乳化降粘效果 ， 降粘率分别达到 ９ ％和 ８ ％ 以上 ， ０ ０ 具有较好 的适用性 。
关键词 ： 稠油 ； 石油酸盐 ； 抽提 ； 降粘 乳化
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稠油的类乳化复合降粘作用机理
1 乳化降粘机理
表面活性剂水溶液与稠油形成的 OPW 乳状液 的粘度, 主要取决于分散介质( 即水外相) 的粘度, 内 相的体积分数也有相当大的影响。根据不同实验方 法得到的描述乳状液粘度的经验公式很多, 其中较 常用的有 3 个[1~ 4] 。
1. 1 Einstein 公式 当分散相( 油内相) 的体积分数 < 小于 0. 02 时,
1. 3 Richardson 公式
水包油乳状液的粘度也可用 Richardson 指数公 式来表示:
G= G0 exp ( k<)
( 3)
式中 k 称为 Richardson 常数。由于实验的条件性很 强, 不同研究者研究不同体系得出的 k 值有很大的 差别( 表 1) 。但无论 k 取何值, 式( 3) 均说明随着内 相体积分数的增加, 乳状液粘度呈指数增加趋势。
3 12
油田 化学
2002 年
1. 2 Hatschek 公式
对较浓的乳状液, Hatschek 公式比较合适:
G= G0P[ 1- ( h<) 1P3 ]
( 2)
式中 h 为一校正系数, 称为体积因素, 一般随内相浓 度的增加而降低, 对乳滴分布不均的 OPW 乳状液, h 多取 1. 3 左右。这说明 G 与 G0 成正比, 且随 < 变 化很大, 比如 <= 0. 1 时, GPG0 = 2; <= 0. 5 时, GPG0 = 7. 5; <= 0. 85 时, GPG0= 29. 5。< 愈大, GPG0 的增加幅 度愈大。
稠油外输化学降粘工艺技术研究
稠油外输化学降粘工艺技术研究1.高粘问题。
稠油中所含沥青质是问题的根源，沥青质的含量与组成对稠油触变假塑性特性的影响极大。
沥青质的含量越高，稠油中作为分散相的沥青质微粒形成的结构强度越大，其屈服应力也越高；稠油中胶质的存在可起稳定沥青质微粒的作用。
沥青质结构的显著变化将增大稠油粘度，并增强其弹性特征；稠油内部组织结构部分地建立在热物理作用基础之上，但是利用其热物理作用的可逆性可以改变稠油物理结构以利于其流动。
2.在稠油开采和输送过程中，任何热效应、力效应、电效应或其它物理化学因素的变化都可能引起重有机物的沉积。
固相沉积将发生在原油流经的任何场所，如生产油管、输油管、分离器、油罐以及其它地面设施中，这大大降低了设备和设施的利用率以及生产油管和集输管道的流通能力，有时会引发设备故障或管道阻塞，甚至造成灾难性事故。
针对稠油的特点和存在的技术难题，其集输工艺也在不断更新，主要包括以下几种：2.1加热法：加热法是世界上实施最早、应用最广的集输工艺，目前也仍是国内外原油主要集输方法，但是其工艺复杂、基建投资大，能耗与操作费用高，占输量l%以上的原油被烧掉和损耗，经济损失大。
对于特超稠油，必须加热到1000c左右才能满足其管输流动性要求，现有管道系统难以承受如此高的热负荷。
2.2稀释法：主要是通过在稠油中掺入适当的稀释剂（如轻质成品油、液化气或稀原油等），使管壁润湿减阻或稠油粘度因大分子浓度减小面降低，该技术降粘效果好，工艺操作简单，在国内外应用广泛。
2.3掺热水或活性水法：就是在稠油中掺大量的热水、活性水或污水使其漂浮或分散在水中，从而达到降粘和便于管输的目的。
2.4低粘液环法：就是在高粘油与管道内壁问形成一层低粘液环，使体系流动阻力大大降低，其技术关键是液环的稳定性，其技术难题是如何确保液环过泵增压时不被破坏。
2.5改质降粘法：其原理是使稠油转化为低粘组分，从根本上解决稠油降粘问题，其形式多样，主要包括热裂解、加氢或催化裂化、激光改质等，新疆新港公司稠油的减粘裂化研究表明：在370-410摄氏度和1-3小时停留时问的条件下，稠油主要发生裂化反应，可产生15-17%的轻质油品，减粘率可达90%左右，且符合200号燃料油的粘度要求。
稠油井筒掺稀降粘方式的对比分析
降粘 的效果 ，又要尽 可 能降低掺 稀油 成本 。综 合考虑 图 ３ 中不 同掺 稀油 比例 降粘 效果 和掺 稀成 本 ，可 以选 择 ３ ％ ０
的掺 稀油 比例 用 于实 际 生产 。
ｊ ｊ 掺 入 温 度 的 影 响 ．
参考 文 献 ：
［】任瑛 ．加 热开 采稠油 工艺 的探讨一 井筒 中的热 流 １
作者 简 介 ： 绍 兰 ， 在 长 城钻 探 工 程 有 限公 司 录 谢 现 井 公 司油 井 信 息 技 术 中心 从 事 油 井 数 据 实 时监 测分 析 工作 。 Ⅲ
比较 图 ４ 、图 ５ 口到井 深 １０ 米 的混 合段温 度 曲线 ，可 井 ００
以看 出掺 稀油 温度 为 ５ 的混 合段 温 度略 高于 掺 稀油 温 ０
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图 ３ 不 同掺稀 油 比例 下的 粘温 曲线
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图 ５ 空 心杆掺 稀 油温 度 ５ ℃ ０
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度 为 ３ 的 混合 段温 度 ，但相 差不 大 。掺稀 油 降粘 主要 ０
本栏 目合办单位 ：中国石 油大学 （ 北京 ）北京雅丹石 油技术开发有限公司
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稠油降粘输送方法概述
原 理 ： 油 加 热输 送 方法 主 要 是 通过 加 热 的 方 法 提 高 稠油 外 原 油 主 要 集输 方法 。 稠 电伴 热 法在 印尼 苏 门 答腊 的扎 姆 鲁得 油 国 管 的流 动 温 度 ， 以降 低 稠 油 粘 度 ， 而 减 少 管 路 摩 阻损 失 的 一种 田 已成 功应 用 多 年 ， 内 多 用于 干线 解 堵 、 道 附件 和 油 气 集 从
２ 稠 油掺 稀 法 ．
目前 绝 大部 分稠 油 管输 采 用 输 油 管 内慢 流 速 动 态 冷 却 工 艺和
原 理 ： 用 有机 溶 剂 相 似 相溶 的原 理 ， 稠 油 进 入 管 道前 ， 利 在
善 ， ： 加 工 协 议 到 期 终 止 ， 场 价 格 而 合 作 方相 关 人 员 的 默许 和 临 时性 私 下 牵 住 这 一 “ 鼻 子 ” 才 能 使 存 货 质 押 贷 如 代 市 牛 ，
油供 应具 有 重 大 意 义 。 油 具 有 密度 大 、 稠 粘度 高 的特 点 ， 送 之 相 比 ， 输 具有 以下优 点 ： ①热效率高 ； 温度控制灵活 ， ② 可以在较 前 必 须 先 降粘 ， 何 降粘 是 一 个 重 要 的技 术 和 经 济 问题 。目前 ， 如
稠油稀化降粘解堵技术简介
稠油稀化降粘解堵技术简介一、稠油蒸汽吞吐井伤害原因分析通过对辽河油田稠油主力区块蒸汽吞吐井油层保护及处理技术研究，我们总结蒸汽吞吐井伤害（致使注汽有效率低，产能下降梯度明显）的主要原因是：1、注汽前沿热/冷伤害，随着注汽轮次越多，对地层造成的伤害也逐渐变大。
2、乳液堵塞（液锁）伤害（热汽（热水）与地层原油产生乳化）。
3、水敏（粘土膨胀）伤害。
4、地层盐敏伤害。
二、稠油稀化降粘解堵技术2.1 技术原理从分析注汽（蒸汽吞吐）过程中对油层造成的伤害原因、伤害类型及伤害程度的基础上，对目前现场使用的各种注汽添加剂、化学助剂产品性能、现场应用效果，进行分析、评价、筛选，并利用稀化剂降低原油粘度，特别是对滞留、吸附近井附近的重质稠油（沥青质、胶质、蜡等）具有较好的稀化降粘效果，同时又满足储层配伍性要求，而研制开发的一种新型的蒸汽吞吐井高效冷采复产剂，主要目的是解除注汽过程中对地层伤害，并借助新的工艺，提高地层能量、稀化降低原油粘度、提高回采速度和回采水率的同时，最大限度冷采低渗透层（难动用层），进而最大限度恢复高轮次低（无）效吞吐井产能，延长有效开采轮次。
2.2 主要成份高轮次低（无）效吞吐井冷采复产技术，药剂主要成分是由稠油稀化剂，分散渗透剂，高温防破乳剂，润湿转向剂，阳离子小分子表面活性剂，薄膜扩展剂，低碳酸解堵剂，金属络合剂，地层自生气增能助排剂等复合成分组成。
2.3技术特性①是一种较好的稠油稀化剂：由于试剂中含有稠油稀化剂，该剂是通过控制改变原油分子中的过渡金属元素含量或配位体数量，降低原油粘度，特别是对滞留、吸附近井附近的重质稠油（沥青质、胶质、蜡等）具有较好的稀化降粘效果，既减小油流动阻力，也对近井附近堵塞具有较好解堵效果；即有助于热量传递，又减少热汽（热汽、油、水混合物）在油层条件下流动阻力，同时，对岩石表面具有较强的吸附作用，使油润湿岩石转化为水润湿，有利于油水流动；②是一种较强的分散渗透剂：由于该剂含分散渗透剂，润湿转向剂，阳离子小分子表面活性剂，薄膜扩展剂，使得注汽热前沿产生的乳化带，进行分散、微乳化，液滴直径小于30μm，满足“大拇指”定律要求，解除注汽过程中产生的液锁、水锁伤害；③是一种较强的高温防破乳剂：由于该剂含有高温防破乳剂，预防高温下乳化，同时，当其与分散剂等混配时，具有较好的协同作用，使得解除液锁、水锁等效果更好；④是一种防窜、封窜剂：由于该剂含有一种特殊的表面活性剂，在相对高流速、低温、高含水时，形成乳状液，乳化程度较大，且瞬间液滴直径明显变大，当注汽发生汽窜时，汽窜处通常出现在高渗层，也是高含水层，此处温度、压力相对较低，此时在表面活性剂的作用下，局部发生较强的乳化现象，不配伍的乳化液滴，具有暂时的封堵、封窜作用，随着温度、压力的“平衡”，这种作用自行解除，从而提高注汽有效率；⑤是一种较好的综合解堵、粘土稳定剂：由于该剂含有低碳酸解堵剂，解除油层各种堵塞，诱发油层能量，同时，该剂在高温（180℃以上）条件下，释放出一种阳离子小分子，对粘土膨胀、运移具有较强的抑制性；而反应中产生的络合酸，对粘土矿物具有较强的溶解作用，其较高的电负性压缩粘土晶格层间距，对已经膨胀粘土具有一定的收缩作用。
塔河油田超深超稠油降粘技术进展
技术改造—264—塔河油田超深超稠油降粘技术进展赵忠文 吴文明 涂 东 宋朋军 邱振军（中国石油化工股份有限公司西北油田分公司采油二厂，新疆 轮台 841604）差异巨大，包括托甫台区块的稀油、主体四、六、七、八、十区北的普通稠油，十区北、十二区南的超稠油，以及十二区北、于奇区块的特超稠油。
对于普通稠油和超稠油，经过多年攻关实践形成了掺稀降粘为主，化学、加热降粘为辅的降粘开采技术，基本能够满足开采需求。
但是对于特超稠油，由于其地层流动差、粘温拐点深、混配效果不好等因素，导致掺稀比高、频繁上返异常，难以实现经济有效开采。
近年来，油田积极探索新的开采工艺，在加热降粘、改质降粘、乳化分散降粘均开展了攻关和实践，取得了初步的进展，但离技术集成应用还有一段距离。
一、技术进展特超稠油热采技术主要是利用原油的粘温关系，提升原油温度，降低原油粘度的一种开采手段。
对于塔河超深的储层条件，可以分为保温开采和人工加热两种方式。
保温开采是使用保温材料，利用地层本身热量的开采方式，主要包括保温固井、保温套管、保温油管等。
人工加热的方式则是需要引入新的热源对原油进行加热，包括电加热、热水循环加热、化学加热等手段。
前期属于低能耗、环保的工艺，但对技术要求较高；后者工艺相对简单，但需要长期耗能。
对于塔河特超稠油的热采技术，在技术经济允许的条件下应当优先发展保温采油，然后辅助以人工加热手段。
（一）保温开采技术 对于塔河特超稠油井，其油层的温度在150-160℃之间，在这个温中，受井筒温度下降，原油失去流动能力，通常情况下该深度达到3500-4000m，超过了大多数保温材料的极限。
根据油井建井过程，保温开采技术可以从以下三个方面实现：一是保温固井水泥，通过大幅度降低水泥导热系数可以实现；二是保温套管，对套管进行保温隔热性能处理；三是保温油管，对油管进行保温隔热性能处理。
目前油田在保温固井水泥和保温油管方面开展了先导试验。
（1）纳米涂层保温油管技术该技术是在油管外表面涂装4-5mm 的保温涂层而成。
稠油催化降粘体系及其作用机理
稠油催化降粘体系及其作用机理摘要：稠油在中国的石油资源中所占比例较大，随着常规油藏可采储量的减少以及石油开采技术的不断提高,21世纪稠油开采所占的比重不断增大，但由于稠油粘度高使得稠油开采非常困难，稠油改性降粘技术成为提高稠油油藏开采效果的重要前提。
特稠油或超稠油体系在蒸汽开采中具有被催化降粘的可能性，不同催化剂体系的催化效果差别很大; 催化剂质量分数、催化反应温度和时间共同影响催化剂体系的降粘效果。
当温度升高至一定程度时，稠油中的胶质和沥青质等大分子化合物的化学结构会发生改变，催化剂可降低这类反应发生的起始温度，加快反应速度。
在稠油油藏注蒸汽开发过程中，加入含有某些过渡金属可溶性盐使稠油粘度降低。
关键词：稠油催化降粘催化剂降粘率影响因素目前，在稠油油藏开发中，由于稠油的粘度高, 流动性差，开采难度大, 无法进行常规开采。
蒸汽吞吐、蒸气驱是通过高温蒸气提高稠油的温度, 降低稠油分子间的作用力来降低粘度, 但地层温度下降后，稠油粘度会大幅反弹, 降低蒸气吞吐开采的效果。
虽然稠油区块存在较大潜力, 但由于稠油粘度问题, 限制了稠油区块采收率的提高。
稠油催化降粘技术是通过注入催化剂, 使蒸气吞吐中的高温水蒸气与地层中的稠油发生水热裂解反应, 从而不可逆地降低稠油的粘度, 改善稠油性质,增加稠油的流动性, 达到提高稠油采收率的目的。
1.稠油催化降粘体系1.1稠油体系的组成稠油元素除C、H外, 还有O、S、N 等杂原子,它们主要分布在胶质和沥青质中, 对稠油的性质影响最大。
一般来说, 胶质、沥青质含量越多, 粘度越大。
稠油中主要的含硫有机物有硫醇类( RSH )、硫醚类( RSR)、噻吩类; 主要的含氧有机物有( RCOOH )、酚( ArOH )、醚( ROR )、酮( RCOR)、醇( ROH)、醛( RCOH ); 其中酸、酚含量相对较多, 其他含量较少; 主要的含氮有机物有喹啉类、吡啶类、吲哚类、咔唑类。
稠油乳化降粘方法初探
定性 和 适 当 的工 艺 条件 保 证 管输 中稳 定 不 发 生 分相 或转 型 ， 最后 到联 合站或 炼 厂又 能较容 易破 乳而 实现最 终 油水分 离 。
盐 、两 性表 面活 性剂 等 。 原 油 乳 化 降 粘剂 多根 据 协 同作 用 原 理采 用 多元 复 配 型配方 ， 同时包含 非 离子型表 面 活性剂 和 离子 型表 面 活性 剂 ， 分原 油乳化 降粘 剂配方 部 中除 了表 面活性 剂 以外还 加入 碱 。 入碱 的 目的 加 是 使 其 与 高 酸值 原 油 中 的酸 性 物质 如环 烷 酸 反
摘
要
降低稠油粘度 ，改善稠油流动性 ，是解决稠油集输和炼制 问题 的关键． 简要介绍 了稠 油的
乳化 降粘原理和 目前常用 的方 法。根据乳状 液的性质及其影响 因素 ，并结合乳化 降粘剂 的应用 ，介 绍 了
两种类型的降粘 剂的作用效 果。
关键词
稠油 集输 乳化 降粘 降粘方法
稠 油是 指 在油 层温 度 下粘度 大 于 １０ ａｓ ０ＭＰ ・
稠 油乳 化 降 粘 液 就 是采 用 一 定 量 的乳 化 降
粘剂 和矿 化水 配成 活性 水 ， 一 定 比例注 入 稠 油 按
中 ，使 稠油 、降粘 剂和 水充 分混 合 ，形成 以稠 油
为分 散相 ，水 为连 续相 的 Ｏ／ 型乳 状液 ，从 而 Ｗ 阻止 了油滴 的聚 结 。 由于 连续 相水 的粘度 很 低 ， 在 流动 的过 程 中稠 油 间相 互 内摩 擦 变 成 水 与 水 之 间 的 内摩擦 ； 油与 管壁 间 的摩擦 变 为 水与 管 稠 壁 间 的摩擦 ， 这样 ， 大大 降低 油 管 内流 动 的阻 就 力 ，动 力消 耗减 少 。
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相对密度 > 0.9200 > 0.9500 > 0.9800 > 1.0000
一、稠油简介
2 稠油为什么粘度大？
主要是因为稠油中胶质沥青质含量高造成的。
沥青质
胶质
一般把石油中不溶于非极性 胶质是石油中分子量及极性
的小分子正构烷烃（正庚烷、 均仅次于沥青质的大分子非
正戊烷）而溶于苯的物质称 烃化合物，具有很大的多分
为沥青质，它是石油中分子 散性．与沥青质和芳香烃之
量最大、极性最强的非烃组 间并没有截然的界限。
分。
一、稠油简介
图6-1 一个相对分子质量为2606的沥青个相对分子质量为6134的沥青质分子模型
一、稠油简介
2 稠油为什么粘度大？
单元薄片
环烷环 烷基链
似晶缔合体微粒
胶束 超分子
稠环芳 香环
杂原子
胶质沥青质单元片结构示意图
一、稠油简介
2 稠油为什么粘度大？
单元薄片 环烷环及烷基链 似晶缔合体微粒
芳香盘
胶束 超分子
沥青质似晶缔合体结构示意图
一、稠油简介
2 稠油为什么粘度大？
胶束
单元薄片
似晶缔合体微粒 胶束 超分子
侧链束
微粒
胶质沥青状组分超分子结构模型
一、稠油简介
四、稠油的乳化降粘法
2 稠油乳化降粘技术的关键 两 （1）必须形成水包油乳状液 个 关 键 （2）产出液必须有一定含水率
适应条件 油井产出液含水率大于10%
五、其他降粘方法
（1）稠油的氧化降粘法 （2）稠油的催化水热裂解降粘法
非主流方法，仅供研究而已。
主要内容
稠油简介 稠油乳化降粘的机理 稠油乳化降粘剂 稠油乳化降粘的工艺 其他稠油降粘方法简介
一、稠油简介
1、什么是稠油？
稠油是指粘度高、相对密度大的油。
稠油 普通稠油
特稠油 超稠油 特超稠油
稠油的分类
粘度/(mPa‧s) 100~1×104 1×104~5×104 5×104~10×104 > 10×104
0.55mPa·S。在表面活性剂的作用，将稠油乳化成水包油乳 状液，求分散相质量分数分别为0.7和0.8时所形成乳状液的
粘度。
（1）若Φ=0.70,则k=7.0,μ=73 mPa·S
降粘率=（2000-73）/2000=96.35%
（2）若Φ=0.80，则k=8.0,μ=3.3×102 mPa·S
降粘率=（2000-330）/2000=83.5%
三、稠油的稀释降粘法
机理：
稀油的加入增加了胶质、沥青质分散体之间的距离，减 小了它们之间的相互作用力，从而使稠油结构生产一定程度 的破坏。
四、稠油的乳化降粘法
1、乳化降粘的机理
在表面活性剂作用下，将稠油乳化成水包油乳状液，粘度 可以大大降低。
Richardson公式
0ek
μ——乳状液粘度，mPa·s μ0——分散介质粘度，mPa·s Φ——乳状液中分散相所占体积百分数，% k ——常数：
2 稠油为什么粘度大？
由于胶质分子的 特殊结构和沥青质分 子的特殊分散相结构， 使他们在相互移动时 需要克服氢键和分子 纠缠所产生的内摩擦 力，因此高含胶质和 沥青质的稠油必然有 较高的粘度。
二、稠油的升温降粘法
机理：
温度升高，胶质分子间、沥青质分散相间、胶质分子与 沥青质分散相间通过氢键和分子纠缠而产生结构的作用力减 弱，稠油的结构被破坏。
• Φ≤ 0.74时，k为 7.0， • 当φ>0.74时，k为 8.0；
四、稠油的乳化降粘法
Richardson公式
0ek
练习： 50℃时稠油的粘度为2000mPa·S，水的粘度为
0.55mPa·S。在表面活性剂的作用，将稠油乳化成水包油乳
状液，求分散相质量分数分别为0.7和0.8时所形成乳状液的
粘度。
（1）若Φ=0.70,则k=7.0 μ=0.55mPa·S× 2.7187.0× 0.7=73 mPa·S
（2）若Φ=0.80，则k=8.0 μ=0.55mPa·S× 2.7188.0× 0.80=3.3×102 mPa·S
四、稠油的乳化降粘法
Richardson公式
0ek
有何启示
练习： 50℃时稠油的粘度为2000mPa·S，水的粘度为