2026年4月14日,课题组文章Distinct Viscosity Modulation Mechanisms in Gel-like and Colloidal Heavy Oils Revealed by Molecular Dynamics Simulation 被Chemical Engineering Science(IF=4.3)接收,课题组硕士生李海洋为第一作者,李振副教授为通讯作者。
深入理解稠油微观结构与黏度之间的关系,对于设计高效的降黏剂(VRs)以及开发可持续的稠油资源至关重要。本研究利用分子动力学(MD)模拟构建了展现出显著微观结构差异的凝胶型和胶体型稠油模型,并系统探讨了稀释剂和极性降黏剂如何改变其流动行为与微观聚集状态。研究发现,沥青质(ASPs)是塑造这两种稠油体系的核心组分,驱动着截然不同的黏度形成机制,并决定了体系对稀释剂和降黏剂的响应。在胶体型稠油中,沥青质纳米聚集体构成了主要的微观结构,聚集体间的摩擦力主导了黏度;而凝胶型稠油则形成了一个稳定、完整的三维网络,其完整性决定了黏度的变化。使用甲苯(10 wt%)稀释会破坏该凝胶网络,引发黏度从 1528.99 ± 32.57 mPa·s 骤降至 386.99 ± 40.22 mPa·s。有趣的是,随后加入降黏剂(3 wt%)会导致沥青质过度分散,这反而促进了部分网络的重构,引起异常的黏度反弹,回升至 1008.98 ± 21.44 mPa·s。相反,在胶体型稠油体系中,甲苯和降黏剂均能有效分散沥青质纳米聚集体,从而持续改善流动性。零剪切黏度的连续下降证明了这一点:从 1575.13 ± 43.21 mPa·s 降至 967.78 mPa·s,最终降至 722.89 ± 18.54 mPa·s。综合而言,这些结果揭示了凝胶型和胶体型稠油在黏度调控机制上的根本分歧,并突显了建立将微观结构与黏度相联系的模型的必要性。本研究为针对稠油微观结构量身定制的差异化降黏策略提供了理论指导,从而助力在复杂体系中实现更高效的黏度控制。
