特超稠油微观特性研究

选取胜利油田特稠油、超稠油及特超稠油油样,通过气相色谱仪、元素分析仪、分子量测定仪、原子吸收光谱仪等对稠油的微观特性进行研究。结果表明,稠油杂原子中氧的含量最高,氮的含量最低;稠油沥青质中金属元素的含量均高于胶质,且Ni与Fe的含量较高,Ca与Mg主要存在于沥青质中,胶质中很少;沥青质与胶质总的含量是影响稠油黏度的主要因素,含量越大,稠油的黏度越高,且沥青质的分子量也是影响稠油黏度的重要因素;低碳数烃的存在对稠油黏度的降低有重要的影响,作为溶剂稀释稠油,使体系的黏度降低。     

原油沥青质沉积影响因素

针对西北某油田沥青质井筒沉积问题,选取四种黏度相差较大的原油,采用黏度法和微观形态观察研究原油中沥青质的析出过程.结合原油的物化性质及各项参数,分析沥青质沉积的主要影响因素.实验结果表明,沥青质沉积不是仅仅出现在沥青质含量较高的稠油中,稀油也可能产生较严重的沥青质沉积现象.沥青质含量、原油黏度、杂原子含量不是沥青质沉积的主导因素.不稳定系数、氢碳原子比、胶质/沥青质比值是影响沥青质沉积的主要内在因素.温度降低,会加剧沥青质沉积现象.π—π键和氢键是沥青质分子形成缔合物的主要作用力.高碳数化合物含量较高会导致较高的黏度,可以在一定程度上阻止沥青质聚集体的进一步聚集,降低沉积速率;原油黏度较低,当胶体处于不稳定状态时,沥青质聚集体通过扩散作用更容易碰撞、聚集及沉积.油样中加入十二烷基苯磺酸、水杨酸促使沥青质聚集体大量聚并、沉积.加入0.5％ YZB-7酚醛低聚物可以明显抑制沥青质沉积,抑制率可达81％.     

表面活性剂对油溶性降黏剂降黏效果的影响及作用机制

以轮古稠油为原料,考察十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)、十二烷基磺酸钠(SDS)和OP-10(OP)对自制的油溶性降黏剂马来酸酐-苯乙烯-丙烯酸十八醇酯共聚物(MSA)降黏效果的影响;通过相对黏度法和质量分数电导率法,从沥青质缔合性和稠油胶体稳定性两个方面分析表面活性剂在稠油降黏过程中的作用机制。结果表明:1%的MSA能使稠油黏度从6.720 Pa·s下降到2.810 Pa·s,同时使稠油沥青质的缔合度减小,稠油胶体稳定性增强;CTAB、SDS和OP的加入均能继续提高MSA的降黏效果,其作用效果顺序为CTAB>SDS>OP;SDS和OP能促进MSA对沥青质的解缔作用,使沥青质缔合度继续减小,而CTAB不具备促进MSA解缔沥青质的能力;CTAB、SDS和OP均能促进MSA增强稠油胶体稳定性,其作用效果顺序为CTAB>SDS>OP,这与3种表面活性剂增强MSA降黏效果的能力顺序一致;对于轮古稠油,相对于稠油沥青质的缔合性,体系胶体稳定性是影响MSA降黏效果的主要因素。     

减压渣油的胶体结构及其形成

应用冷冻断裂复形透射电子显微镜法研究了三种典型国产减压渣油的物理结构。结果表明，减压渣油是溶胶态胶体分散体系，正庚烷沥青质和胶质重组分构成分散相胶团。胶质以两种状态存在：胶质重组分缔合形成分散相胶团，其余的胶质组分与油分（芳香分＋饱和分）一起构成分散介质。分析了三种减压渣油及其组分的红外光谱、化学组成与结构参数，考察了渣油胶体结构的形成机制。研究发现，高电负性杂原子和芳香性是形成胶团的充分必要条件，氢键是形成胶团的重要分子相互作用方式。胶团的多少和聚集状态取决于正庚烷沥青质和胶质重组分的多少，以及它们的高电负性杂原子含量和芳香性的高低。     

常压渣油加氢反应产物体系的胶体稳定性

在高温高压反应釜内,使用加氢转化催化剂对绥中36-1常压渣油进行加氢反应.通过分析产物的SARA四组分组成、数均相对分子质量及沥青质的平均结构和溶解度参数考察反应后体系胶体的稳定性.结果表明:反应温度升高,体系的稳定性逐渐变差,产物的SARA四组分中饱和分与沥青质的总含量增大,芳香分与胶质的含量降低;组分的数均相对分子质量减小,组成的改变影响产物的胶体稳定性;沥青质平均分子结构中环烷碳率、烷基碳率降低,芳香碳率增大,缩合度参数变小,沥青性质变差;沥青质平均分子结构中溶解度参数增大,分子间作用增大;组分组成及平均结构的变化导致反应后体系的胶体稳定性变差.     

辽河稠油组分间相互作用对油水界面张力的影响

考察了辽河稠油脱沥青质油、胶质、沥青质及胶质与沥青质混合物对水包稠油乳状液油水界面张力的影响。结果表明：在不同的水包稠油乳状液体系中，辽河脱沥青质油中饱和分、芳香分的存在能够促进胶质与乳化剂的相互作用，降低体系的油水界面张力；辽河胶质与沥青质两者之间相互作用较弱，对油水界面张力影响很小；沥青质的界面活性高于胶质和脱沥青质油，在水包稠油乳状液的形成过程中，沥青质起主要稳定作用；具有高芳碳率、低烷基碳率、高芳香环缩合程度的组分在水包稠油乳状液中界面活性较高。     

稠油体系的微观结构及流变性分析

论述了稠油的胶体结构性质.沥青质胶束在体系各种力作用下通过自缔合作用,可形成不同层次的超分子结构,使稠油成为一种多分散的胶体体系.利用透射电子显微镜观察了稠油内部胶团结构的形态,分析了胶质-沥青质的存在状态.利用RS75旋转黏度计测试并分析了稠油的黏温特性及流变特性.结果表明:黏温曲线在测量区间内(20～80℃)较好地符合Arrhenius方程,低温下的活化能高于高温下的活化能;在较低温度下,稠油黏度具有剪切稀释性,并且随压力增大而增大,这是低温下胶质、沥青质结构增强及少量蜡晶析出共同作用的结果.     

稠油致黏关键组分微观性质

为明确稠油致黏机理,提高稠油采收率,选取塔河、胜利、辽河油田3种不同稠油研究黏度等性质,通过测定油品黏度及组分分散状态,确定稠油的致黏关键组分是沥青质;通过分析油品及沥青质的金属元素和非金属元素含量,核磁共振波谱分析分子间的相互作用力,扫描电镜分析沥青质微观形态。结果表明:稠油中金属元素、非金属元素主要集中在沥青质中;稠油黏度随沥青质芳香性增加而增大,但不严格线性相关;沥青质基本结构单元为片层结构,片层厚度与黏度密切相关,层间距越小,原油黏度越大。可见,稠油中沥青质的含量、结构对稠油黏度具有重要影响。明确致黏关键因素沥青质的片层结构、层间距与稠油黏度的关系,有助于提高对沥青质结构的深入认识,为探索稠油高效降黏与开发提供新思路。     

稠油中胶质稳定分散沥青质的作用研究

应用X射线光电子能谱(XPS)、Zata电位分析了3种稠油沥青质、胶质颗粒表面杂原子官能团的类型、含量及其溶液ζ电位;通过13C-NMR、荧光光谱分析定量确定了3种胶质缩合芳环、烷基侧链结构参数及其临界聚集浓度(CAC);采用紫外-可见光谱(UV-Vis)测定添加胶质前后沥青质甲苯-正庚烷溶液中沥青质浓度的变化进而分析...     

减压渣油的胶体结构及其形成

应用冷冻断裂复形透射电子显微镜法研究了三种典型国产减压渣油的物理结构。结果表明，减压渣油是溶胶态胶体分散体系，正庚烷沥青质和胶质重组分构成分散相胶团。胶质以两种状态存在：胶质重组分缔合形成分散相胶团，其余的胶质组分与油分（芳香分＋饱和分）一起构成分散介质。分析了三种减压渣油及其组分的红外光谱、化学组成与结构参数，考察了渣油胶体结构的形成机制。研究发现，高电负性杂原子和芳香性是形成胶团的充分必要条件     

特超稠油水热裂解降粘反应研究

针对特超稠油开采难的问题,进行了无水及有水条件下超稠油的裂解实验,通过族组分、气相色谱仪及红外光谱仪对水热裂解反应前后稠油裂解降黏规律进行了研究。结果表明,超稠油经过无水参与的裂解反应后,胶质含量减少,沥青质的含量大幅上升,芳烃的含量大幅下降,饱和烃含量略有增加。超稠油经过有水参与的裂解反应后,沥青质及胶质的含量降低,饱和烃与芳烃的含量增加。无水存在的情况下,超稠油在高温的条件下发生了裂解及聚合反应,且以生成沥青质的聚合反应为主,主要由芳烃及胶质聚合转化生成沥青质,稠油黏度增加。高温水参与了稠油水热裂解反应后,其中的聚合反应得到了抑制,促进了裂解反应的进行,使稠油的重质组分向轻质组分转化,稠油黏度降低。     

超临界二氧化碳萃取深层稠油组分的分子动力学模拟

为了从微观层面探究超临界CO_2对稠油组分的萃取机制,采用分子动力学模拟方法分析了稠油组分在砂岩表面的密度分布和吸附特征,研究了超临界CO_2对岩石表面稠油组分的萃取特点和扩散规律。研究结果表明,稠油四组分在稠油聚集体中呈现不均衡分布状态,沥青质自缔合能力强,胶质紧密包裹在沥青质周围,构成复杂的空间网状结构;芳香烃和饱和烃分布在沥青质、胶质周围,显示出稠油分子结构的层次性。沥青质与岩石表面相互作用能较大,超临界CO_2难以在沥青质中运移,扩散系数低,萃取难度大,萃取率接近于0;而芳香烃、饱和烃与岩石表面的相互作用能较小,超临界CO_2容易在芳香烃、饱和烃中溶解、运移,扩散系数大,容易被超临界CO_2萃取,萃取率可分别达到53%和28%。运用分子动力学方法揭示的微观动力学机制对于宏观认识超临界CO_2萃取稠油轻质组分具有重要意义。     

一株沥青质降解菌的筛选及其对稠油作用评价

以稠油中的沥青质组分作为唯一碳源,利用选择性富集方法,从油田采出水筛选得到一株能够降解沥青质的菌株S,分子生物学分析表明,菌株S与Genbank中Bacillus subtilis Bsn5的序列相似度达99％.利用菌株S对富含沥青质的稠油进行了微生物降解评价实验,分析了其对稠油物理化学性质的影响.结果表明,经菌株S作用后,稠油外观及组成结构都发生了明显变化,其中烷烃含量增加,沥青质组分降低,沥青质降解率达到34％;稠油黏度和密度也相应降低,降低程度分别为34.11％和4.57％;菌株S对稠油的作用,改善了稠油的物化性质.     

溶剂辅助重力泄油注入压力试验

为评价不同注入压力下丙烷抽提稠油能力,通过物性试验和流动试验,评价不同注入压力下稠油和丙烷体系的物性参数和泄油能力.结果表明:低于丙烷饱和蒸气压时,注入压力越大,丙烷在稠油中的溶解度越大,稠油降黏效果越明显,泄油能力极值点出现在丙烷饱和蒸气压附近,之后泄油能力开始降低;在丙烷饱和蒸气压时泄油速度出现大幅变化,丙烷溶解度和稠油降黏幅度变化不大,泄油速度增加是沥青结晶在起主要作用.     

原油-水混合体系的黏度特性及预测方法研究进展

在原油开采、集输过程中,原油、水两相发生乳化形成乳状液,会改变油水体系的有效黏度,从而对多相流的流动特性产生显著影响。原油-水混合体系的黏度特性与原油乳状液的形成条件及分散状态直接相关。系统阐述了外部混合条件、原油物性、水相物性、乳状液液滴粒径及分布等因素对原油-水混合体系黏度特性影响的研究进展。准确计算原油-水混合体系的有效黏度是一个重要的工程问题,系统解释了原油-水混合体系黏度预测方法的研究进展,并总结了现有黏度预测模型。此外,对原油-水混合体系黏度特性及预测方法的下一步研究方向进行了分析和展望。     

稠油胶质沥青分散解堵剂性能评价与现场应用

为了解决稠油开采过程中由于胶质沥青沉淀析出堵塞储层,造成蒸汽吞吐开采中注汽压力高以及井筒举升和管线输送困难等问题,提出了稠油胶质沥青分散解堵技术,并对稠油胶质沥青分散解堵剂进行性能评价.室内评价与现场应用结果表明,该分散解堵剂能极强地溶解、分散稠油中的胶质沥青及杂环芳烃,并能抗凝固防沉降,在温度低于10℃以下仍具有较好的溶解分散能力.注汽过程中添加该分散解堵剂能有效防止胶质、沥青质沉积,疏通液体流动通道,大幅度降低注汽压力;此外还能有效降低稠油黏度,提高原油在低温下的流动性,改善稠油在井筒的举升能力及地面的集输效果.     

原油粘度对浅薄层超稠油油藏水平井开发效果的影响研究

原油黏度是影响浅薄层超稠油油藏水平井开发效果的主控因素之一,为了剖析原油黏度对该类油藏水平井开发效果的影响规律,以QX+Y油藏为基础,分析了原油黏度分布特征和差异,并依据原油黏度区域分布特点,平面分单元,纵向分层系,对黏度区域进行了划分,采用油藏工程和数值模拟方法综合研究了不同黏度区域的开发特征,研究了原油黏度对水平井蒸汽吞吐开发规律的影响,以及原油黏度对超稠油油藏开发的影响机理,为水平井措施挖潜、提高油藏最终采收率提供决策依据。通过综合采用多种工艺措施能降低高原油黏度对水平井蒸汽吞吐效果的负面影响,有效地改善该类油藏水平井的开发效果。