【摘 要】
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沥青质的聚结絮凝沉积是造成重质油难以开采加工利用的主要原因，其中沥青质的聚结和沥青质多聚体的絮凝是其沉积的诱导因素，因此探究沥青质分子的聚结絮凝过程，对预防其聚结絮凝沉积行为，解决原油的开采、储运、加工中的难题具有重要指导意义。目前有关沥青质聚结絮凝机理和沥青质分子之间相互作用的关系尚未形成共识，建立精确描述沥青质聚结絮凝微观过程的模型尚需要深入的研究。此外，现有实验检测方法和手段不足以探明沥青质
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沥青质的聚结絮凝沉积是造成重质油难以开采加工利用的主要原因，其中沥青质的聚结和沥青质多聚体的絮凝是其沉积的诱导因素，因此探究沥青质分子的聚结絮凝过程，对预防其聚结絮凝沉积行为，解决原油的开采、储运、加工中的难题具有重要指导意义。目前有关沥青质聚结絮凝机理和沥青质分子之间相互作用的关系尚未形成共识，建立精确描述沥青质聚结絮凝微观过程的模型尚需要深入的研究。此外，现有实验检测方法和手段不足以探明沥青质聚结絮凝的微观过程及形态。针对以上难点和挑战，本论文基于Gromacs分子动力学模拟，考察沥青质微观分子结构、沥青质分散性、溶剂、沥青质稳定剂、微量水以及水和稳定剂的竞争作用对沥青质聚结絮凝行为的影响，解释宏观现象。
本研究通过选用能再现沥青质关键性质的系列模型分子，C5Pe、C5PeC11、BisAC11，系统地考察沥青质分子结构对其聚结行为的影响。研究发现甲苯甲醇中三种模型分子的聚结程度和聚结速率遵循C5Pe>C5PeC11>BisAC11的规律。芳香环堆叠以及氢键是沥青质聚结的助力，侧链端基的空间排斥力是聚结的阻力。沥青质之间的聚结及沥青质在溶剂中的溶剂化共同决定了最终溶剂中沥青质的聚结状态。
在单一模型分子体系基础上，构建复配体系，考察了沥青质分散性对沥青质聚结行为的影响。研究发现C5PeC11可用来降低C5Pe的聚结程度，BisAC11可进一步用来降低C5PeC11的聚结。此外，通过对比极性溶剂甲醇和非极性溶剂正庚烷对沥青质聚结行为的影响，发现甲苯正庚烷体系沥青质的聚结程度和速率大于甲苯甲醇体系，其中溶剂的变化对C5Pe的影响最大，对BisAC11的影响最小。
除了沥青质自身结构和分散性，其外部环境也是影响沥青质聚结及沥青质多聚体絮凝行为的重要因素，主要考察稳定剂十二烷基苯磺酸（DBSA）的浓度和加入时间对其的影响。发现沥青质聚结之前加入DBSA可降低沥青质的聚结程度和速率，其中DBSA的浓度越高越有利于分散沥青质。沥青质聚结达到稳态之后加入DBSA虽然不能打破沥青质聚结体内部的π-π堆叠，但DBSA会阻碍沥青质多聚体的絮凝。
此外，还进一步考察了水的存在及水和稳定剂的竞争作用对沥青质聚结行为和沥青质多聚体絮凝行为的影响。研究发现甲苯正庚烷体系中沥青质多聚体沿弯曲直线排列，水通过构建网状结构增大了沥青质的聚结程度并连接沥青质多聚体形成胶团结构，稳定剂则通过阻碍水分子形成网状结构阻碍沥青质的聚结及絮凝。
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