我國原油結蠟及清防蠟的知識圖譜分析

劉曉燕 姜卉 劉仁強

摘 ? ? ?要：利用Citespace5. 5. R2軟件，對CNKI數據庫中1999-2018年關于我國原油結蠟及清防蠟研究有關的文獻構建了可視化知識圖譜。通過對文獻的關鍵詞進行共現分析，揭示了我國對于原油結蠟及清防蠟領域主要研究的熱點問題，對突現詞進行分析揭示了研究前沿的演化。研究結果可以為我國學者快速了解該領域研究提供便捷途徑，對于把握未來的研究方向提供了參考。

關 ?鍵 ?詞：結蠟;清防蠟;知識圖譜;研究熱點;Citespace

中圖分類號：TE 358+.2 ? ? ? 文獻標識碼： A ? ? ? 文章編號： 1671-0460（2020）02-0446-04

Abstract： ?Based on the study of the wax formation and wax removal and prevention of crude oil in China from 1999 to 2018 in the CNKI database， a visual knowledge map was drawn by Citespace5. 5. R2. Through the co-occurrence analysis of keywords， the main research hotspot of the research front of this field in China was revealed. The evolution of the research frontier was obtained through analysis of emergent words. The research results provide a convenient way for researchers to quickly understand this research field， and provide reference for grasping the future research direction.

Key words： ?wax deposition; ?wax removal and prevention; ?knowledge map; ?research hotspot; ?Citespace

我國生產的大部分石油都具有較高的含蠟量（一般高于20%，甚至達到40%）。在原油開采及輸運過程中，熱量會散失到周圍環境中，當原油的溫度下降到析蠟點時，石油中的石蠟開始結晶、析出、聚集，并沉積在井壁周圍或管道表面[1-5]。原油管道結蠟問題給石油工業帶來了嚴峻的操作挑戰，結蠟層會減小管道流通面積，增大摩阻，降低管道輸送能力，嚴重時會堵塞管道，造成重大的經濟損失及安全事故[6-12]。因此掌握石蠟沉積特性，開發最佳的清防蠟措施對于保證原油安全生產，降低運行能耗具有重要意義。

科學知識圖譜是顯示科學知識的發展過程與結構關系的一種圖形，通過可視化圖形將某領域的整體研究現狀及發展變化呈現出來[13]。2005年，陳悅和劉則淵將知識域可視化最終呈現的圖形稱為“知識圖譜”，并引入我國，以知識圖譜研究中常用的科學計量學方法和可視化呈現為手段，科學知識圖譜在學術領域快速興起[14]。Citespace軟件是目前最為流行的知識圖譜繪制工具之一，通過可視化手段對研究學科的知識、規律和分布情況進行直觀地呈現，并可顯示發展新趨勢和新動態[15]。

隨著我國學者對原油結蠟及清防蠟領域的不斷研究，近年來出現了大量的相關研究成果，對該領域文獻進行分析，總結研究主題的變化規律對于豐富國內相關研究起到重要的作用。因此，本文借助Citespace知識圖譜分析工具，對我國近20年有關原油中結蠟及清防蠟方面研究的相關文獻繪制研究知識圖譜，得出我國原油結蠟與清防蠟研究領域研究態勢的演化過程，以便于進行更深層次的研究，并為原油清防蠟領域提供未來可能的研究方向。

1 ?研究方法與數據來源

1.1 ?研究方法

Citespace是由陳超美博士基于Java語言開發的新一代文獻可視化軟件，適用于多元、分時、動態的復雜網絡分析[16，17]。Citespace能夠將一個研究領域的演進集中展現在一副網絡知識圖譜中，通過可視化的手段呈現文獻之間的聯系、衍生、交叉等關系[18，19]。由于Citespace能夠幫助學者展示某個領域的研究整體狀況，將發展過程中特定的重要文獻突出顯示，因此該軟件適合對知識領域的研究熱點和未來趨勢進行很好的探測。在圖譜中，節點代表分析的對象，出現頻次越多，節點就越大。節點之間的連線表示共現或共引關系，其粗細表示共現或共引強度[20]。進行關鍵詞分析時，根據關鍵詞出現的頻次可以判斷一個領域的研究熱點。利用Burstness功能分析時，能夠得到某個領域的最新研究前沿，根據研究前沿的變化可以看出研究熱點的演進歷程[20]。

1.2 ?數據來源

本文選取中國知網（CNKI）數據庫中的期刊論文和碩博士論文為本文的研究對象的主要來源。其中，期刊論文更新時間短，能更加直接地反應研究領域的研究問題、變化趨勢及熱點，選擇期刊類別為中文核心及以上期刊論篩選出質量較高的文獻。碩博士論文和期刊論文相比，內容更具體深入，研究范圍更廣，可以反映出相對長期的研究熱點。期刊論文和碩博士論文相互結合可以對研究領域進行更完善的補充。

在數據庫中以主題為檢索條件進行高級精確檢索，輸入檢索詞“清蠟”或者“防蠟”或者“清防蠟”或者“石蠟沉積”，選擇檢索時間為1999-2018年。選擇主題檢索是因為文獻主題集中體現了文獻的主要研究內容，在對某個領域進行全面研究時，主題檢索到的文獻適用性更強。通過對檢索結果進行去重，手工篩選出作者或刊名不健全、期刊會議征稿及與研究主題不符的文獻，最終得到695篇相關文獻。將文獻以“Refworks”格式導出，為繪制我國原油結蠟及清防蠟研究的知識圖譜奠定數據基礎。

2 ?結果分析

2.1 ?發文量的時間分析

圖1給出了各年發文數量分布情況。從圖中可以看出我國原油結蠟及清防蠟領域的研究總體呈現增加的趨勢，到2014年達到峰值。其中期刊論文的發文數量比較穩定，波動幅度較小。而碩博士論文經歷了緩慢增加、迅猛增加兩個階段。1999-2001年，我國沒有關于原油結蠟及清防蠟研究的碩博士論文，可以看出在此階段，我國處于一個孕育發展階段。1998年，我國公布并開始實施《中華人民共和國節約能源法》，使得我國開始注重原油結蠟及清防蠟方面的研究，推動了該領域研究進入了發展階段，此后五年，碩博士論文在發文數量上開始緩慢的增加。其中西南石油學院的馮異勇最先于2002年完成了博士論文《石蠟沉積及清除數值模擬研究》，填補了該領域在碩博士論文的空白[21]。2006年，國家發布了重新修訂后的《中國節能技術政策大綱》，要求提高能源利用效率。石油作為我國能源供應的主體之一，其生產過程的節能技術與安全技術必然受到足夠的重視，所以發文數量開始平穩增長。到2016年，相關研究的碩博士論文已達到45篇。

2.2 ?研究熱點分析

關鍵詞是反映某一研究領域的研究熱點和研究主題的重要標志[13]。通過關鍵詞能有效地將文章的研究內容、方法和結論等組織起來。如圖2所示，選取Citespace軟件的關鍵詞節點，繪制我國原油結蠟及清防蠟研究的關鍵詞分布圖譜。

圖中關鍵詞節點的大小與其共現頻次成正比，關鍵詞的頻次越大說明其在研究領域內的研究熱度越高，各個節點之間的連線表示各關鍵詞在文獻內容中的聯系[22]。

表1為我國原油結蠟及清防蠟研究中高頻關鍵詞統計表，體現了近20年來我國原油結蠟及清防蠟研究的熱點領域。從圖表中可以看出該階段的研究熱點主要為“清蠟”、“防蠟”、“蠟沉積”、“清防蠟”、“結蠟”、“含蠟原油”、“防蠟劑”、“油井”、“應用”、“清防蠟劑”。其中，位于前三位的分別是清蠟、防蠟和蠟沉積，這三個關鍵詞出現頻次均超過40次，由此看出這三個研究方向得到了我國學者的廣泛關注。結合分析相關文獻內容，可以將本階段的研究熱點內容概括如下：

一是含蠟原油清蠟和防蠟方面的發展。在清蠟方面，主要是研究不同種類的清蠟劑和表面活性劑的清蠟效果。在防蠟方面，主要是研究防蠟劑以及超聲波防蠟技術對含蠟原油的防蠟效果。此外，還通過降凝劑和降粘劑來降低原油的凝點和黏度，從而改善原油的流動性，達到清蠟效果。二是含蠟原油蠟沉積方面的研究。主要是開展研究低輸量下含蠟原油管道的蠟沉積規律，探究沉積物性質，從而確定低輸量管道下的清管周期。三是清防蠟技術的應用。主要應用于油井中，這是因為井筒結蠟問題比較明顯，且影響最為顯著，所以油井的清防蠟技術的應用成為大家的研究熱點。在應用方面通過研究各種清防蠟技術（如電磁防蠟、微生物防蠟等）的清防蠟效果，并優化清防蠟技術。

2.3 ?演化分析

突現詞即突現主題詞，指從大量主題詞中將某時間內變化率高、頻次增長速度快的詞匯探測出來，是反映相關領域未來學術研究前沿的典型代表[23]。表2給出了我國原油結蠟及清防蠟研究領域的突現詞。從表中可看出突現強度最大的是關鍵詞“蠟沉積”，達到了11.328;其次是關鍵詞“含蠟原油”，突現強度為5.968 6，這表明在1999-2019年，國內學者對我國原油結蠟及清防蠟領域進行研究過程中，對“蠟沉積”和“含蠟原油”的研究熱度相當高;從突現時間來看，在所選的時間段內，“應用”和“清蠟”的突現時間較早，從此可以看出，學術界對清蠟和應用的發展狀況關注比較早。

從表2中可看出，我國原油結蠟及清防蠟領域研究研究主題的演化可以分為3個階段：

（1）2000-2002年，突現詞最明顯的為應用。表明在這一階段我國原油結蠟及清防蠟的研究重在現場應用方面。1995年到2000年，我國原油的對外依存度由7.59%增長到了33.76%。面對當前的原油產量漲幅低，而消耗量急劇上升的嚴峻形勢，維持石油的穩定高產對于確保國家經濟的高速發展有著重要的作用。我國生產的大部分原油是含蠟質原油，結蠟是油氣生產過程中的一個普遍存在的破壞性問題，直接影響到油田的安全、高效的生產[24-26]。因此解決清蠟問題對于保證原油穩定的生產具有重要的意義。2000-2002年，我國開始注重現場清防蠟應用方面，主要集中在開發新型清蠟和防蠟技術，優化清蠟條件，通過現場應用判斷清蠟效果，提高油田生產率。

（2）2006-2013年，清蠟、清防蠟和原油得到明顯突現。表明在這一階段我國注重原油清蠟和清防蠟方面的研究。國內清防蠟工藝種類繁多，有熱力、機械、化學和微生物等[27，28]。由于在現場實施應用的過程中，操作時間長、影響因素眾多，試驗精度難以準確把控，使得僅通過現場試驗來探索清防蠟的內部規律是十分困難的。因此國內學者開始對原油的清防蠟方面展開了詳細的研究，探索不同清防蠟方式的應用與效果。

（3）2013-2019年，含蠟原油、清管周期和蠟沉積開始突現出來。表明在這一階段，含蠟原油的清管周期和蠟沉積方面是大家研究的熱點。含蠟原油輸送成本包括熱力費用、動力費用和清管費用三部分，其中占比最大的為熱力費用[29，30]。管道內壁上的結蠟層一方面減小管道流通面積，降低了管道輸送能力，另一方面還減少原油與管壁及周圍環境的換熱，起著良好的保溫效果，減少了動力費用消耗[31，32]。因此含蠟原油管道在清蠟時留有一定的余蠟厚度會降低管道運行成本。對于某含蠟原油輸送管道，存在著使得運行成本最小的經濟清蠟周期[33]。含蠟原油的蠟沉積現象十分復雜，原油物性、輸送溫度及速度、管壁材質等均影響蠟沉積速率[34]。對石蠟沉積方面開展研究對于抑制管道中石蠟沉積物的形成，預測石蠟的沉積速率和確定最佳清蠟周期具有重要的現實意義。

3 ?結 論

本文運用科學計量學方法，通過Citespace可視化軟件對我國近20年原油結蠟及清防蠟領域的研究繪制了知識圖譜?？偨Y出該領域的研究熱點和研究前沿的演化，主要結論如下：

（1）最近20年以來，我國對于原油結蠟及清防蠟研究的期刊發文量比較穩定，碩博士論文由1999年的0篇增加到了2016年的45篇，由此可看出，我國對于該領域的相關研究在不斷深入。

（2）我國對于原油結蠟及清防蠟研究的熱點集中在含蠟原油清蠟和防蠟方面的發展、含蠟原油蠟沉積方面的研究和清防蠟技術的應用。

（3）最近20年我國對于原油結蠟及清防蠟研究前沿的演進主要分為3個階段：2000-2002年，研究前沿為應用;2006-2013年，研究前沿為清蠟、清防蠟和原油;2013-2019年，研究前沿為含蠟原油、清管周期和蠟沉積。

本文選了近20年來自于CNKI數據庫的文獻，對于中國學者在國外期刊發表的相關研究的論文未納入到研究范圍，這是本文的一個局限。此外由于軟件使用存在主觀性，對于一些低頻次的關鍵詞未出現在圖譜中。在未來的研究中，應將文獻來源進行擴展，來獲得更為全面和嚴謹的結果。

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