微生物降解作用对稠油理化性质的影响

微生物采油技术(MEOR)的主要机理之一就是利用微生物降解原油中的胶质、沥青质等重质组分,降低原油粘度和凝固点,以达到改善原油物化性质的目的。利用从原油及含油污水中分离、选育出能有效降解稠油中重组分的菌种对青海、胜利、辽河、大港等油田的稠油进行了微生物降解实验,分析了细菌降解对原油饱和烃、芳烃以及胶质、沥青质各组分在原油中相对含量和内部组成的影响。结果表明,细菌作用引起原油性质发生明显变化,原油中胶质、沥青质含量降低9%以上,其组成和结构也发生了一定的变化,原油饱和烃轻重组分比值变大,粘度和凝固点分别降低15%和20%左右,大大改善了原油的物化性质。     

以稠油为唯一碳源的降解菌株的筛选与评价

通过以稠油为唯一碳源的原油平板实验,从胜利油田油水井中筛选获得2株稠油降解菌株BY和TH,经分子生物学鉴定菌株BY和TH分别为枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)和蜡样芽孢杆菌(Bacillus cereus).菌株在40℃下均能产生显著的扩油圈.摇瓶实验结果显示2株菌与稠油作用后能发生明显的乳化分散现象.降解菌与稠油作用后,沥青质质量分数降低率分别为40.7％和32.5％,降黏率分别为64％和53％,且使发酵液的表面张力从63 mN/m分别降低至35 mN/m和40 mN/m左右,结果证明了菌株BY和TH在稠油降黏技术上具有潜力.     

注蒸汽条件下稠油中沥青质催化降解实验研究

利用高温高压反应釜研究了以自制的油溶性有机镍盐作为催化剂进行稠油中沥青质降解反应。正交试验确定了最佳反应条件为：反应温度240℃,反应时间24h,催化剂用量0.6wt%(以沥青质质量计算)。对反应前后的沥青质进行了元素测定,发现反应后H/C原子比增加,S含量的降低,沥青质相对分子质量的下降主要是桥链硫醚和桥链及侧链脂肪单元断裂的结果。采用红外光谱对反应前后沥青质的结构进行了测定,反应后沥青质中重质组分的结构发生了变化,重质组分的减少,轻质组分的增多。催化剂的加入可以降低沥青质分子内及分子间的极性相互作用,使沥青质分子骨架在空间里尽可能呈现松弛状态,与沥青质分子中的杂原子发生了作用,使部分氢键被破坏,部分C-R键发生断裂。     

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。     

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。     

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。     

空气低温氧化体系对稠油组成的影响

通过对辽河稠油进行低温氧化模拟实验,考察了不同体系氧化反应前后气相组成、稠油组成及性质的改变情况.结果表明:稠油与空气发生的低温氧化反应属于吸氧反应,催化氧化反应使气体中氧气含量下降到2.71％,消耗了空气中87％的氧,氧化使稠油酸值及黏度增大;加水催化氧化使稠油中胶质含量降低13.95％,沥青质含量上升4.81％,胶...     

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。     

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.     

克拉玛依油田微生物吞吐矿场试验及效果分析

针对克拉玛依油田稠油沥青质组分所占比例大的特点,通过室内菌种筛选,选育出适合克拉玛依稠油的微生物菌种,该菌种能够显著降解稠油中的沥青质。微生物吞吐矿场试验结果表明：六口油井措施有效率100%,累计增油936.883t,取得明显的经济效益,该技术为新疆油田稠油蒸汽吞吐后进一步提高采收率提供了一种工序简单、安全环保的新方法。     

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。     

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。     

稠油分散体系中黏度与化学组成的灰熵关系分析

采用灰色关联熵分析法研究了稠油黏度及其族组成、有机杂原子、金属元素和主要官能团的关联,探讨了物系黏度随稠油分散系统微观结构的变化规律.结果表明:①沥青质是影响稠油黏度的最主要的因素,稠油体系中沥青质聚集分相的形成特性取决于稠油体系的物理结构,即稠油胶体构造的稳定性.胶体稳定性越高,沥青质越不容易从稠油分散体系中聚集沉淀.②在沥青质分子单元叠积过程中,由沥青质的杂原子因素、过渡金属因素、芳香环结构因素和脂肪性侧链因素共同决定的化学作用的影响是第一位的,其中芳香环结构因素和杂原子因素的影响最为显著,而由稠油体系不稳定性构成的物理作用的影响则居于次要地位.     

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.     

青东凹陷沙河街组稠油成因及影响因素

青东凹陷西部和西南部边缘部位沙河街组广泛存在稠油油藏,目前在这些稠油的成因机制方面未开展深入研究,没有取得明确的认识,影响了研究区资源量评价和油气勘探进程。根据原油物理性质和生物标志物组成特征对研究区稠油的成因进行了综合分析。结果表明,研究区稠油中既存在有原生的低熟油,又分布有由次生作用（生物降解作用）产生的稠油,其中,低熟油主要分布在凹陷西南部的青东5井区;生物降解油主要分布在凹陷西部斜坡带及青东-青南过渡带,原油的降解等级为2~8级。原油的生物降解程度呈现出下轻上重、北轻南重的规律性变化。研究区稠油的形成与分布主要受有机质早期生烃、古地形、构造背景等因素影响。     

A new type of exposed oil sand mine

With several means of analysis, the unique organic compound component and distribution of exposed oil sand existing in Qinghai, north-west China, is revealed. Qinghhai oil sand has great content of light components with high saturated hydrocarbon content up to approximately 50%, while its heavy components of colloid and asphaltene is rather low (<38%); straight-chain alkane has a regular distribution concentrating mainly around C₂₈; it has a very high atom ratio of H/C. The physical parameters of the oil sand mine are within the range of common heavy oils. Such chemical composition and distribution obviously differs from that of other known exposed oil sand mines. This particular property of the oil sand is formed due to the unique geographical and geological environment. Therefore, it is intended to exploit the mine with a new combined method, i.e., first drill horizontal wells and then opencut. Foundation item: Supported by CNPC and the Natural Science Foundation of Hubei Province (No. 2000J023) Biography: Gao Zhi-nong(1961-), male, Ph.D, Associate professor, research direction: organic geochemistry.     

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.     

Kinetic study of hydrocarbon generation of oil asphaltene from Lunnan area, Tabei uplift

The molecular compositions and molecular carbon isotopic compositions of gas hydrocarbons produced in the hydrocarbon generation of oil asphaltene from Lunnnan area were investigated by pyrolysis of asphaltene sealed in gold tube in a limited system. The experimental results indicated that oil asphaltene from Lunnan area had relatively high generation potential of methane. However, the molecular compositions and molecular carbon isotopic compositions of gas hydrocarbons in the hydrocarbon generation of oil asphaltene exhibited different characteristics from that of gas hydrocarbons by primary cracking of kerogen and secondary cracking of oil. Based on kinetic simulation with paleo-geothermal data of oil reservoir, the methane produced by cracking of oil asphatene was characterized by relatively light carbon isotopic compositions. This result could not explain relatively heavy carbon isotopic compositions of natural gas from Lunnan area. Pyrolysis of kerogen from source rocks under very high temperature probably made remarkable contributions to natural gas from Lunnan area.     

三塘湖盆地原油物性特征及其影响因素

在对三塘湖盆地不同层位原油物性分布特征研究的基础上,结合地质条件,分析了影响原油物性特征的各种因素。原油物性不仅受原油族组成的影响,而且也受成熟度、埋藏深度、保存条件、组分重力分异作用等的影响。相对密度的影响因素较多,主要包括饱和烃、芳香烃、胶质含量、沥青质和含蜡量等,粘度主要受饱和烃、芳香烃、胶质含量的影响,沥青质和含蜡量对其影响不大。牛圈湖油田芦草沟组原油物性变化不同于其它地区和其它层位,其随深度增加而升高,主要是油气藏中烃类重力分异作用的结果。其它地区原油物性随深度增加而降低的特征主要与保存条件、水洗作用、氧化作用等因素有关。该认识对于其它地区原油物性分布特征的研究具有重要的参考价值。