塔河油田酸化油破乳技术研究

塔河油田酸化油破乳困难,其影响因素主要为采出液中的残余药剂、固体颗粒以及原油自身胶质、沥青质含量。针对上述影响因素开展了酸化油破乳技术研究,分别开发了性能优良的破乳剂、润湿剂、中和剂以及水洗、电场等配套处理技术,形成了塔河油田酸化油破乳脱水处理工艺。试验结果表明,酸化油经水洗预处理后既可以减少药剂用量,又能给后续化学破乳提供良好的环境,同时有利于电脱水器的平稳运行,经后续化学破乳技术、静电场脱水技术处理后原油含水率低于1%,处理效果满足现场需求。     

原油乳状液的稳定与破乳

本文综述了４个问题；（１）原油乳状液中的界面膜，沥青质，胶质，固体颗粒，石蜡对原油乳状液稳定性的影响；（２）乳化剂对原油乳状液破乳的阻碍作用；（３）原油乳状液稳定与破乳的几种模型；（４）有关破乳剂使用的几个问题（水溶性和油溶性破乳剂，破乳剂用量，线型和体型结构的破乳剂）。     

高含渣污油的超声强化破乳机制

为改善高含渣污油的破乳处理效果,采用化学药剂联合超声工艺处理污油。以破乳后油层含水率为主要评价指标,在固定药剂用量(水溶性破乳剂SP3加量0.15 g/L,油溶性破乳剂AR304加量0.15 g/L)条件下,系统考察了超声处理对高含渣污油破乳的影响规律及机制。研究结果表明,破乳剂处理后的污油在超声处理前基本处于乳化状态;经超声处理后,油层中水含量由超声处理前的54.8%最低降至10.2%,水质澄清,渣沉底,破乳效果明显,实现了油水渣的三相分离。超声联合药剂处理使得污油中固体颗粒的粒径减小,有利于固体颗粒从油相脱附;使水在固体颗粒表面的接触角减小至90°以下,增强了固体颗粒的润湿性,还使污油中的胶质沥青质含量减少,促进了药剂的传质及超声能量的传递,最终使得污油稳定性降低,从而实现高含渣污油的破乳脱水及脱渣。最佳的超声处理工艺参数为:超声功率500 W,超声频率22 k Hz,超声时间10 min。     

碱酸预处理高含渣污油的破乳机制研究

采用碱(NaOH)、酸(H_2SO_4)联合破乳剂处理具有高乳化性、高稳定性的高含渣污油,在固定破乳剂SP3用量(0.8 g/L)、反应温度60℃、反应时间120 min的条件下,通过正交实验确定碱、酸加量(相对于污油而言)分别为40 g/L和25 g/L,破乳后油层含水率降至10.6%,实现了油水渣三相分离。通过测试油层中油、水、渣含量,污油组分,油层表面张力和黏度,分析了碱、酸处理对污油破乳的作用。碱+酸处理后污油中胶质沥青质的含量减少,破坏了固体颗粒与胶质沥青质形成的网络结构,有利于固体颗粒从油相中脱附,促进油滴与水滴的各自聚并;同时碱+酸处理使得污油的Zeta电位绝对值减小,降低了污油的界面膜强度;在碱+酸+破乳剂处理后污油中固体颗粒的三相接触角从95.6°减小至87.0°,固体颗粒的表面润湿性被显著增强。碱+酸预处理使污油的黏度、表面张力及稳定性降低,碱酸协同破乳剂处理可实现高含渣污油的破乳脱水及脱渣。     

原油乳状液稳定机理的分子模拟研究

沥青质在稳定原油乳状液方面发挥重要的作用,采用分子动力学研究了沥青质分子在甲苯 水界面的吸附聚集行为,用量子化学方法研究了沥青质和水分子间以及沥青质分子之间的相互作用能,探讨了沥青质稳定乳状液的作用机理。结果表明,沥青质分子和水分子间氢键的形成是沥青质能够在油 水界面吸附的主要原因,沥青质分子之间的氢键和π π作用使得沥青质构成超分子结构,此超分子结构将水分子包围在内,阻止了水滴的聚并。此外,模拟研究了一种化学破乳剂的破乳过程,结果发现,破乳剂可以通过沥青质分子的间隙,为后续的破乳过程提供了可能。     

三元复合驱和聚合物驱采出原油组成和破乳脱水的关系

 进行了三元复合驱采出液和聚合物驱采出液与水驱采出液的对比破乳脱水实验及模拟采出液的破乳脱水实验, 考察了三元复合驱和聚合物驱采出原油与水驱采出原油组成的差异, 以及沥青质和胶质对破乳脱水效果的影响. 结果表明, 与水驱相比, 由于原油各组分与岩石表面相互作用力的差异及不同驱替液的驱替能力的差异, 三元复合驱和聚合物驱采出原油中的沥青质、胶质和芳烃含量增加. 原油中的沥青质和胶质含量的增加, 导致采出液的油、水相分离更困难, 因为沥青质和胶质是原油中对油-水界面膜强度贡献较大的组分, 其进入油-水界面使界面膜强度较大. 沥青质形成的界面膜的强度大于胶质形成的界面膜, 因此沥青质对油、水分离的影响大于胶质.     

沥青质和胶质稳定的油包水乳状液的破乳研究

将大庆原油的胶质沥青质混合物分离为戊烷沥青质和胶质。在体积比7∶3的航空煤油和蒸馏水中按油水混合物总量加入不同量的沥青质(3～9mg/mL)和胶质(10～40mg/mL),制成油包水乳状液,在30～90℃的4个温度下放置不同时间或用功率850W、频率2.45×109Hz的微波辐照不同时间使之破乳并测定脱水率,结果表明:在热破乳中,沥青质稳定的乳状液的脱水率一般随温度升高、时间延长而增大,只有沥青质加量为9mg/mL时90℃脱水率较70℃有所减小;胶质稳定的乳状液易破乳,在每一温度下5～10分钟后脱水率即达到稳定值,脱水率高达77%～93%,胶质加量为30和40mg/mL时90℃脱水率较70℃有所减小。在微波辐照下乳状液破乳很快,90～120s后脱水率即达到稳定值,120s脱水率随沥青质和胶质加量增大而降低,最低加量时均达到100%。脱出水的透光率,微波辐照法高于热破乳法,胶质稳定的乳状液高于沥青质稳定的乳状液。对实验结果作了解释。表4参12。     

胜利海上油田酸化油的处理

酸化油形成的乳状液体系稳定性好,采用在用破乳剂和加热沉降等常规处理方法对酸化油破乳脱水无明显作用。导致酸化油处理困难的主要影响因素为乳状液体系的pH值、酸化淤渣,以及酸化液中的盐酸、助排剂、防膨剂和缓蚀剂。针对酸化油破乳脱水问题,在地面集输系统中采取的处理措施主要为调整乳状液体系的pH值和控制酸化淤渣的生成。酸化处理剂可选取碳酸钠作为酸化油的碱化剂,加注量依据乳状液体系的pH值调至6～8范围内为原则,可选取TS—90破乳剂作为酸化油的破乳剂,加入浓度宜控制在200 mg/L左右。     

海上稠油乳化堵塞解除技术研究

针对海上稠油油井乳化堵塞问题,室内分析了胶质、沥青质含量对原油油包水乳状液的影响,通过静态实验,考察了防乳破乳体系对稠油的防乳、破乳性能和油溶性降黏体系的溶沥青质能力、降黏性能;通过动态驱油实验,考察了两种药剂的解堵降压效果和驱油效果。实验结果表明,原油中的胶质、沥青质是稠油形成油包水乳状液的天然乳化剂,且含量越多,乳液越稳定。浓度为0.5%防乳破乳体系的防乳率为83%,破乳率为89%,具有良好的防止和解除乳化堵塞的能力;浓度为5%的油溶性降黏体系的降黏率为90%,溶沥青质速率为3.20 mg/(m L·min),可快速溶解稠油中的沥青质,降低原油黏度。动态驱油实验表明,油溶性降黏体系与防乳破乳体系可降低注入压差0.8 MPa,约为原压差的30%,驱油效果表明,两种体系的加入可使其驱油效率提升5%。化学体系可有效解除稠油乳化堵塞的问题,同时还可进一步提高洗油效率,加快采收速度,提高采收率。     

原油乳状液稳定性研究：V.北海原油乳状液的稳定与破乳

通过对北海原油乳状液与模型乳状液稳定性的比较研究，发现北海原油乳状液的稳定机理主要是界面膜稳定和立体稳定，即由蜡、胶质、沥青质组分中的界面活性化合物在油水间形成的界面膜和沥青质颗粒、蜡晶及蜡网状结构的作用所致。北海原油乳状液的稳定性与原油的粘度及油水界面张力有关。对北海原油乳状液的破乳应以减弱界面膜强度、消除或减弱蜡晶及蜡网结构的作用为主。本研究所用破乳剂可降低油水界面张力，减弱油水界面膜的强度，     

混合原油的相容性

 为探讨混合原油相容性规律,将3种不同基属的原油,新疆塔河(Tahe)原油、委内瑞拉波斯坎(Boscan)原油、哈萨克斯坦库姆克尔(Kumkol)原油进行混合,采用显微镜观察混合原油的相容性,并根据稳定性参数IN、SBN考察混合原油的相容性变化规律。结果表明,将石蜡基的库姆克尔原油分别掺入塔河原油和波斯坎原油的体积分数为60%和85%时,出现不相容现象。根据所测原油和混合原油的稳定性参数IN和SBN可知,随着轻质石蜡基的库姆克尔原油掺入塔河原油或波斯坎原油比例的增大,混合原油对沥青质的溶解能力逐渐下降,最终导致不相容现象发生。从原油组成来分析,两性质差异较大的原油混合时,体系中饱和烃含量增多、芳香烃和胶质含量减少是致使沥青质絮凝的原因,而沥青质的n(H)/n(C)低、芳碳率(fA)高是混合体系更易絮凝的重要原因。     

环烷酸对高沥青质含量稠油乳状液稳定性的影响

以高沥青质塔河稠油为研究对象，从中分离出沥青质，配制成模型油乳状液；从辽河、苏丹原油中分离出天然羧酸，考察原油中天然羧酸对塔河沥青质模型油乳状液稳定性的影响。 结果表明，天然羧酸可以起到类似于胶质的作用，通过对沥青质的分散作用，降低沥青质模型油乳状液的稳定性。 有机羧酸和烷基芳磺酸可以起到与天然羧酸类似的作用，而且烷基芳磺酸降低模型油乳状液稳定性的能力更强。     

塔河油破乳困难原因分析与对策

针对塔河原油电脱盐过程中破乳效果不理想的情况,对2008—2014年塔河原油的性质进行了分析。结果表明,塔河原油性质呈现逐年劣质化的变化趋势,特别是沥青质含量上升、胶质与沥青质的质量比降低、机械杂质含量增加,这些变化是导致其破乳难度加大的主要原因。通过实验研究,将烷基酚醛聚醚A助剂与聚丙烯酸聚醚主剂复配,得到油溶性破乳剂RP-04;将05-M主剂与对含铁颗粒具有润湿作用的R30助剂复配,得到水溶性破乳剂RP-05。在加工塔河原油的某炼油厂3.5 Mt/a电脱盐装置上的工业应用试验结果表明,RP-04和RP-05联合使用时具有较好的破乳效果,在试验稳定期,可以将脱后原油的盐含量从试验前的10.5 mgNaCl/L降低到5～6 mgNaCl/L,能够实现在高注水和高混合强度条件下的正常破乳,而没有导致电流的突然升高。     

柱色谱分离法预测塔河常压渣油脱沥青油杂质含量的研究

塔河原油是一种沥青质含量高、残炭高、金属含量高、酸值高的重质原油,为避免传统加工过程中的高温腐蚀和塔河渣油进催化裂化装置的高残炭、高金属含量等问题,考虑将塔河原油经常压闪蒸后的渣油直接作为溶剂脱沥青的原料。采用挂片失重试验对塔河原油的腐蚀性进行了研究,同时对适宜闪蒸温度下的常压闪蒸渣油进行了六组分分离,并对各组分的化学性质和结构参数进行了分析。结果表明:53.89%的硫、86.97%的氮、98%以上的镍、钒金属存在于胶质和沥青质组分中;随着组分加重,芳碳率fA增加,H/C原子比、环烷碳分率fN和芳香环系缩合度参数HAU/CA减小;将塔河常压闪蒸渣油在不同柱色谱馏出油收率下的杂质脱除率曲线与溶剂脱沥青中试结果对比发现,两者有较好的相似度,表明采用柱色谱分离方法可以在一定程度上来预测溶剂脱沥青过程不同脱沥青油收率时的杂质含量,可指导塔河常压闪蒸渣油溶剂脱沥青过程的操作。     

乳化酸配方室内研究

针对乳化酸的特性及应用性质，选择适当的乳化剂、稳定剂，调节不同的油／酸比，并通过对乳化酸的破乳率、溶蚀率、缓蚀性、残酸再乳化性的研究，研制出一种稳定性好、酸化后残酸破乳率高，并且不具备再乳化性，具有一定缓速效果的新型乳化酸体系。     

Study of asphaltene deposition from Tahe crude oil

Borehole blockage caused by asphaltene deposition is a problem in crude oil production in the Tahe Oilfield, Xinjiang, China. This study has investigated the influences of crude oil compositions, temperature and pressure on asphaltene deposition. The asphaltene deposition trend of crude oil was studied by saturates, aromatics, resins and asphaltenes (SARA) method, and the turbidity method was applied for the first time to determine the onset of asphaltene flocculation. The results showed that the asphaltene deposition trend of crude oil by the turbidity method was in accordance with that by the SARA method. The asphaltene solubility in crude oil decreased with decreasing temperature and the amount of asphaltene deposits of T739 crude oil (from well T739, Tahe Oilfield) had a maximum value at 60 o C. From the PVT results, the bubble point pressure of TH10403CX crude oil (from well TH10403CX, Tahe Oilfield) at different temperatures can be obtained and the depth at which the maximum asphaltene flocculation would occur in boreholes can be calculated. The crude oil PVT results showed that at 50 , 90 and 130 o C, the bubble point pressure of TH10403CX crude oil was 25.2, 26.4 and 27.0 MPa, respectively. The depth of injecting asphaltene deposition inhibitors for TH10403CX was determined to be 2,700 m.     

塔里木盆地塔河油田奥陶系原油及族组分碳同位素倒转成因分析

深入剖析塔河油田奥陶系原油与族组成的碳同位素倒转机理对于成藏演化认识和油气勘探均具有重要意义。对93件奥陶系原油及族组分在平面上与深度上的碳同位素变化特征分析表明：倒转程度在平面上由东向西逐渐加深,具有较好的规律性,艾丁地区、塔河主体区、托普台地区△δ¹³C_{沥青质-非烃}值分别为-0.73‰、-0.63‰、-0.58‰,在塔河9区及周边地区与南部盐下地区为正值。艾丁地区和塔河主体区的部分井原油δ¹³C_饱和烃与δ¹³C_全油发生了倒转;δ¹³C_沥青质与其他组分碳同位素及δ¹³C_全油在塔河油田不同区域发生了不同程度的倒转;而在深度上倒转分布与原油的埋藏深度缺乏相关性,由埋藏深度引起的热力作用不是造成塔河油田奥陶系原油族组分中沥青质碳同位素与其他组分碳同位素倒转的主要原因。结合原油族组分含量、饱和烃色谱总离子图,综合分析认为原油及族组分碳同位素倒转与前期成藏之后地层抬升引起的生物降解和油气的多期次充注有关,前期充注的原油中烃类组分多被微生物降解,而沥青质不易被降解得以保留,由于成熟度低,碳同位素值较低;而后期充注的高—过成熟度油中沥青质含量很低,以其他组分尤其是饱和烃为主,由于成熟度高,碳同位素值较高,甚至大于早期充注油的沥青质碳同位素值,使混合油中出现沥青质碳同位素与其他组分碳同位素倒转的现象。因此,塔河油田奥陶系原油成藏过程及其成藏之后的次生变化是碳同位素倒转的主要原因。     

重质原油电脱盐用破乳剂的合成及评价

重质原油具有胶质和沥青质含量高、氯盐含量高、黏度高和界面膜稳定性好等特点,利用传统的破乳剂破乳时,破乳效果较差。针对重质原油电脱盐破乳,合成了WS系列破乳剂,对其进行了红外光谱表征、羟值和实际相对分子质量的测定以及电脱盐实验评价。结果表明,合成的WS系列破乳剂产率在98%以上,其中WS-5破乳剂对塔河油田重质原油的破乳效果最好;在破乳剂加量60 mg/L、温度155℃、注清水质量8%、搅拌时间4 min、电场强度1100 V/cm、停留时间90 min、三级电脱盐的条件下,原油盐质量浓度由153.2 mg/L降至2.76 mg/L,脱后原油含水量为0.28%。WS-5破乳剂对塔河油田重质原油电脱盐效果比较理想,具有潜在的应用价值。     

化学降黏剂对稠油采出液破乳的影响

采用Turbiscan稳定性分析仪建立评价方法,考察了3种乳化降黏剂和7种油溶性降黏剂对塔河稠油采出液破乳的影响。结果表明,3种乳化降黏剂均不利于采出液破乳,而7种油溶性降黏剂对破乳无负面影响,THY-3甚至明显促进破乳。通过研究乳化降黏剂性能与破乳影响间的关系发现,THS-1降黏率可达95.35%,形成的乳液液滴分布均匀且粒径最小,并能显著增加油水界面Zeta电位,稳定性最好,降黏效果最佳,但对于采出液破乳影响最大;THS-2降黏率只有82.58%,影响最小,说明乳化降黏剂对破乳的影响程度与其降黏性能密切相关。