稠油蒸汽吞吐热裂解行为研究

为探讨稠油热采降黏机理,对国内3种典型稠油———草桥稠油、辽河稠油及新疆轮古稠油在蒸汽吞吐过程中发生的热裂解行为进行了室内研究.用GSHA型高压反应釜模拟热采时的井下条件,分别考察了温度、时间、加水量对3种油样热降黏效果的影响.结果表明:3种稠油在蒸汽吞吐过程中重质组分均会发生热裂解,实现永久性降黏;在250~300℃之间,稠油开始发生裂解;在同一温度下,时间越长,降黏效果越好;在同一时间下,温度越高降黏效果越好,温度与时间具有互补性;3种稠油在同一温度下降黏规律相同,可以用同一公式表示;水的存在对稠油裂解有影响,当加入的水完全汽化时为最佳.     

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。     

纳米镍催化剂对胜利超稠油水热裂解降黏的影响

利用微乳液法合成纳米镍催化剂,采用透射电镜对其进行表征,在200℃时对超稠油进行水热裂解催化反应,通过气相色谱仪、元素分析仪、相对分子质量测定仪、红外光谱仪对反应前后稠油的物化性质进行分析。结果表明:水热裂解催化反应后,超稠油降黏率达90.36%,稠油胶质与沥青质含量减少,稠油相对分子质量下降,沥青质相对分子质量降低幅度最大;反应后稠油及其重质组分的氢碳原子数比增加,硫与氮含量减少,氧含量增加;稠油发生水热裂解反应的同时,存在沥青质的聚合反应,沥青质的裂解在降黏反应中起到了关键的作用;纳米镍催化剂促进了水热裂解反应,同时抑制了聚合反应;纳米镍催化剂协同作用使高温水与稠油发生反应,产生具有表面活性的醇类、酚类、羧酸类等物质,导致反应后稠油含氧量增加,黏度降低。     

含水稠油在纳米-微波协同下的降黏实验研究

为降低含水稠油黏度,提高其输送能力,提出了纳米催化剂和微波协同作用的降黏方式。通过响应面实验设计方法,以微波加热功率、加热温度和纳米催化剂浓度为影响因素进行研究,测量得到不同情况下的黏温曲线,通过测得的黏度计算降黏率。通过优化得到不同含水率下的最优降黏处理方法,探究油包水型稠油乳状液在不同含水率下3种因素间的相互作用以及含水率变化对纳米微波协同降黏效果的影响。实验结果表明,在同一含水率下,降黏率随催化剂浓度的增加而增大,随微波功率的增大先增后降,随温度的变化规律与含水率的大小有关。对于不同含水率的稠油,为达到最优降黏效果,随着含水率增大,所需催化剂浓度先增后降,所需的微波功率相近,而温度有一定差别。说明高含水的油包水型乳状液的降黏效果更优,这可为稠油降黏技术提供理论依据。     

稠油降黏新技术的研究进展

稠油中含有大量胶质、沥青质,造成其黏度高、密度大、流动性差,给稠油的开采和输送造成了很大困难.常规降黏方法,包括加热降黏、稀释降黏及乳化降黏,都有其不可克服的缺点.介绍了5种新型降黏技术的作用机理及其在国内的研究应用情况,包括油溶性降黏剂降黏、水热催化裂解降黏、微生物降黏、超声波降黏、磁处理降黏.指出目前单一降黏方法难以解决稠油的开采和输送问题,采用合理的复配技术是解决稠油降黏的有效途径.     

稠油掺稀降粘技术研究进展

掺稀降黏是实现稠油、超稠油开采的重要井筒降黏工艺。基于对塔河油田稠油掺稀降黏工艺的研究和文献调研,综述了稀稠油配伍性、掺稀比、掺稀温度、掺稀深度等工艺条件对稠油的降黏效果的影响,对掺稀降黏工艺下一步发展进行了展望。深入认识掺稀降黏工艺,为保障现场生产和提升开采效益提供了有益借鉴。     

大功率超声波近井石蜡沉积处理实验与应用

利用自主研制的波场采油动态模拟实验装置和人工岩芯石蜡沉积堵塞样品,开展了超声波解除岩芯石蜡沉积实验研究,评价了超声波解除岩芯石蜡沉积堵塞的整体效果,系统研究了关键的波场参数、工艺参数、储层物性参数对超声波解除石蜡沉积堵塞的影响规律,并将超声波、化学剂、超声波–化学剂复合解堵效果作了对比。实验结果表明:超声波功率、频率、处理时间、岩芯初始渗透率等参数均能影响超声波解堵效果;超声波功率越大、累计处理时间越长,解堵效果越好;石蜡沉积受温度影响显著,超声波频率大、热作用明显,有利于解堵;超声波–化学剂复合解堵效果最好。以实验结果为基础,利用自主研制的超大功率超声波矿场施工装置在陕北低渗油田和大庆油田开展了超声波解堵矿场试验,取得了较好效果。     

超稠油催化改质降粘研究

以春晖超稠油为原料,采用自制催化剂于高温高压反应釜中,模拟研究了稠油在开采过程中全温度段50~250℃下的催化水热裂解降黏反应;考察了反应温度、催化剂、供氢剂对稠油降黏率的影响,得到最佳工艺条件:反应温度为200℃,油水比为7∶3,反应时间为24 h,供氢剂为十氢萘,50℃的降黏率为98%。应用柱层析法对反应前后稠油的族组成进行了测定;并用红外光谱探索稠油反应前后胶质和沥青质的结构变化。反应后重质组分如胶质、沥青质含量明显减少,轻组分饱和分、芳香分组分显著增多;反应前后胶质和沥青质结构中部分烷烃支链断裂发生加氢反应。     

地面含水稠油微波加热集输技术实验研究

以辽河油田地面集输含水稠油为研究对象。利用微波对原油的热效应和非热效应,设计并建立了地面稠油管线微波加热集输室内实验装置。通过室内实验,研究微波对特定稠油的加热降黏及脱水效果,优选出微波的加热频率及加热功率。实验结果表明,该方法与传统加热集输的方法相比具有加热速度快,节能明显的优点。     

超声波解除岩心钻井液堵塞实验研究

利用自主研制的超声波采油动态模拟实验装置和钻井液堵塞的人工岩心样品,开展了超声波解除岩心钻井液堵塞实验研究,分析了超声波功率、频率、处理时间及岩心渗透率等参数对解堵效果的影响,并将超声波、化学剂单独解堵与超声波-化学复合解堵效果作了对比。研究结果表明:超声波功率越大,解堵效果越好;随超声波频率降低,解堵效果有变好的趋势;超声波累计处理80~120 min,解堵效果最佳;岩心渗透率越低,超声波解除钻井液堵塞效果越好;超声波-化学剂复合解堵效果明显优于二者单独解堵效果。     

水相介质中超声处理高链玉米淀粉糊性质的变化

研究了超声波处理前后高链玉米淀粉的糊特性变化。采用超声波对含水量70％的高链玉米淀粉进行处理,运用布拉本德粘度仪以及旋转粘度计对处理前后的淀粉糊性质进行研究。结果表明随着超声功率的增大,起糊温度没有变化,峰值粘度降低,C型Brabender粘度曲线没有改变;超声处理使淀粉糊的冷稳定性增强、凝沉性减弱。不同超声功率处理的高链玉米淀粉糊均为假塑性流体;超声处理的高链玉米淀粉糊表观粘度随剪切速率的升高而降低,随着体系浓度增高,剪切稀化增强;超声处理的淀粉糊其触变性随超声功率的增大而减小。     

CO2在超稠油中的溶解特性实验

考察了CO2在不问含水率的超稠油油包水乳状液中的溶解度及不同溶解度下超稠油的体积系数、密度、粘度。结果表明：CO2在胜利油田郑411西区超桐油中的溶解度随压力的升高而增大,但远小于普通原油,超桐油的体积系数随溶解CO2量的增加而线性增加,密度却与之相反;饱和压力较低时温度越高超稠油溶解CO2的能力越弱,但饱和压力较高时与之相反;温度升高溶解CO2的超稠油体积系数略有增大,但密度有所减小;含水率升高超稠油溶解CO2的能力减弱,相同溶解度下超稠油体积系数减小而密度增大;超稠油溶解CO2后粘度急剧降低,且原油含水率越高CO2降粘效果越好。     

超声波作用下尾砂浆浓密沉降及放砂

为了提高砂仓中尾砂浓密效率,实现高浓度的放砂,引入声场作为研究手段,创新性的利用声场辐射方式传播的特性,将声场非接触性地作用于尾砂浆介质中.通过设计试验,配制质量分数为40%的尾砂砂浆,在尾砂浆分别沉降15,20,25,30,35和40 min后,施加频率20 kHz,功率50 W的超声波,探究不同沉降时间后施加超声波作用对最终沉降时间和浓度的影响,同时将超声波作用在砂仓放砂阶段,并对超声波作用后不同浓度的砂浆进行流变参数测定.试验结果表明:在沉降20 min后施加超声波,砂浆沉降浓密时间最短为80 min,尾砂浆最终质量分数可达77.5%,与此同时超声波作用下可以实现砂仓稳定高浓度的放砂,放出砂浆质量分数为74.04%.对比超声波处理前后砂浆黏度与屈服应力可知,超声波可有效降低砂浆黏度22.3%,具有良好的降黏效果.超声波的振动作用,空化作用以及声流效应是使得砂浆快速浓密沉降以及放出的原因.     

用超声波提高油气渗流速度的研究

在实验室条件下,用超声波对多孔岩样的渗流速度进行了实验室研究。结果表明,超声波可使油对多孔岩样的渗透率增加一倍以上,使空气对多孔岩样渗透率提高18％。多孔岩样被泥浆、泥浆处理剂、搬土、橡胶颗粒等杂质堵塞后,经超声波作用,能使岩样减少堵塞、疏通孔道、减轻污染,使油的渗透率恢复到原来的61～88％,停止超声波作用后,还有明显的滞后效果。     

污泥超声破解的最佳超声频率选择

超声破解是促进污泥厌氧消化的一项新技术,超声频率选择直接影响污泥破解效率和能耗.以污泥溶解性化学需氧量增加值和平均粒径为参数,通过多种低频超声破解污泥试验,得出最佳超声频率和组合方式.同时用热敏探头法分别测量蒸馏水和污泥中、不同超声频率下声强沿超声波反应器换能器轴线的分布,得出最强声强的超声频率为28 kHz.     

超声破解剩余污泥的研究

通过混合水平有交互作用的正交试验,考察超声时间、超声频率、超声功率和超声脉冲比及超声时间与频率、时间与功率和功率与频率因素间交互作用对剩余污泥超声破解效果的影响.研究结果表明:超声破解污泥的最佳参数组合为超声时间7min,超声频率20kHz,超声功率600W,超声脉冲比3∶1;3个因素间的交互作用不明显.考察超声破解7个不同MLSS(混合液悬浮固体浓度)污泥的情况,当适当提高污泥浓度时破解效果更佳;考察超声破解污泥时间曲线,超声破解污泥40min后各指标的破解率增加缓慢,在15~20min时超声破解污泥的能量利用率最高.     

超稠油掺稀油开采实验及数值模拟研究

蒸汽吞吐是增加稠油产量的一种经济而有效的方法，但该方法存在热损失大等问题，使注汽效果达不到预期的目的。采用在注蒸汽过程中向地层掺入稀油的方法来降低地层稠油的粘度，实验研究了超稠油掺稀油后粘度的变化，并按非线性混合方法计算了稠油与稀油混合后的粘度。通过数值模拟，考察了掺稀油的注入量、注入方式、注入时机、注稀油后的生产时间等参数对开发效果的影响。结果表明，在掺稀油开发超稠油的过程中，焖井结束后可适当延长生产时间，以增加周期产油量；掺稀油的最佳注入时机应选在第3或第4周期开始；周期注入稀油的量为10-15m^3，在此范围内，换油率较大；稀油的注入方式按2-3个段塞注入比较合适。注汽过程中掺稀油的方法可在很大程度上改善超稠油的开发效果。     

超深稠油高温高压井筒降黏举升摩阻实验研究

新疆深层稠油在井筒举升过程中,由于温度的降低,原油会逐渐失去流动性。稠油降黏是有效降低井筒举升摩阻的途径。根据现场掺降黏剂工艺,建立了室内高温高压井筒流动模拟实验装置,实验研究了温度、压力及流速对稠油井筒举升流动摩阻的影响,得到了不同降黏方式井筒举升摩阻梯度分布,在已有井筒压降计算模型的基础上,构筑了室内井筒流动模拟装置与实际井筒之间的压降换算关系,得到了不同降黏方式塔河原油在实际井筒中压力分布。实验表明：原油在垂直井筒中举升摩阻随压力和流速的增加而增大,随着温度的升高而降低,但流速越大,井筒流动摩阻增加趋势渐缓。在井下3000m处掺降黏剂使稠油更易举升至井口,降黏效果：复合降黏剂＞油溶性降黏剂＞掺稀降黏。