稠油乳化降黏剂增油效果及其作用机理#br# — — —以渤海稠油油藏储层和流体条件为例

为进一步探究稠油乳化降黏剂的降黏增油机理, 针对渤海油藏地质特征和流体性质, 在完成降黏剂 筛选及相关性能评价后, 以黏度和采收率为评价指标, 开展了稠油乳化剂降黏增油效果及其影响因素实验研究。结 果表明, 3种降黏剂通过与原油作用形成水包油乳状液, 进而降低原油黏度, 其中降黏剂2乳化降黏效果最好。随乳 状液中水含量减小, 油水乳状液乳化类型逐渐从水包油型( O /W) 转变为油包水型( W/ O) , 油水乳化液黏度增加, 最 终超过原油黏度。随稠油油藏储层非均质性即窜流程度增加, 降黏剂增油效果变好。随原油黏度增大, 降黏剂增油 效果变差, 在使用类似降黏剂前可对储层原油进行降黏预处理, 从而增大原油采收率增幅。     

稠油表面活性剂乳化降黏效果及其作用机理研究——以渤海BZ25-1s油藏为例

针对渤海BZ25-1s油田储层地质特征和流体性质,在不同实验方法条件下,以油水乳状液黏度、乳状液结构形态、分水率和界面张力为评价指标,开展了稠油表面活性剂乳化降黏效果及相关作用机理的实验研究。结果表明,当油水体积比低于7∶3和乳化药剂浓度高于600 mg/L时,强化分散体系可以与原油作用形成水包油型(O/W)乳状液,降黏率可达80%。相对于强化冷采体系,强化分散体系在破乳、降低界面张力及抗吸附方面均具有显著优势,其与原油乳化作用可以导致部分表面活性剂组分进入原油中,进而影响强化分散体系与原油间界面张力和乳化效果。强化分散体系能更大幅度降低注入压力、减缓含水率上升速度,并且能更有效地提高原油采收率。     

多元热流体热采稠油乳状液的形成及稳定性研究

利用PVT装置模拟高温高压下热采稠油乳状液的形成过程,并通过RS600流变仪及光学显微镜,测定了渤海脱水原油与模拟水在不同条件下所形成的原油乳状液的黏度及微观特性,考察了影响热采稠油乳状液稳定性的因素。结果表明,随实验温度、搅拌速率以及防膨剂浓度的增加,稠油与模拟水乳化所形成的原油乳状液黏度增加,水滴数量增加、粒径减小,所形成的原油乳状液稳定性增强,而多元热流体的加入使得原油乳状液黏度降低,但水相颗粒以更小的粒径分布得更均匀。这主要与温度增加及多元热流体的作用有关,稠油黏度降低,再加上剪切速率增加及稠油中的天然乳化剂共同作用,使得稠油容易与模拟水乳化,形成稳定的W/O型乳状液。     

降黏剂对塔河稠油油水界面性质和乳状液稳定性的影响

选用两种不同种类的降黏剂-水溶性降黏剂和油溶性降黏剂,分别测定其与塔河稠油采出液的油水界面张力、界面剪切黏度、油水乳状液的稳定性以及降黏效果。研究发现,水溶性降黏剂可以显著降低油水界面张力,油溶性降黏剂则主要影响界面剪切黏度。水溶性降黏剂利于形成油水乳状液,油溶性降黏剂可以提高乳状液的稳定性,并达到较好的降黏效果。此外,将两种降黏剂进行复配,在一定条件下复配体系的降黏效果及乳状液稳定性相对单一体系都显著提高。     

稠油O/W乳状液中多重乳滴对稳定性的影响

对胜利油田新滩区块稠油乳化降粘研究结果表明:稠油在乳化降粘配制O/W乳状液时,会形成部分W/O/W多重乳滴,这种多重乳滴的多少和性质与配制O/W乳状液的方法有关.当用纯稠油与活性水配制时,形成的多重乳滴少,其主要是中间油相与外水相油水界面膜的破坏.它的破坏对整个乳状液稳定性影响小.而利用高内相W/O乳状液用转相法配制O/W乳状液时,会形成较多的W/O/W多重乳滴.这种乳滴的破坏对乳状液稳定性有很大影响.     

稠油水基降黏剂评价方法研究

含水稠油加入水基降黏剂后常以油水悬浮液或乳状液形式存在,这种不均匀体系给流变性测量带来了困难,搅拌法是解决该问题的常用方法。目前评价水基降黏剂通过测试不同温度下油水悬浮液黏度来评价其效果,该方法不能模拟实际管流剪切对油水悬浮液的影响,其效果过于乐观,本文提出了模拟实际管道降温和剪切的水基降黏剂评价方法,该方法模拟过程与实际管输过程一致,可以对稠油水基降黏剂的降黏效果进行准确评价。     

轮古稠油乳化降黏的实验研究

轮古稠油黏度高、流动性差,主要采用掺稀油的方式进行开采,在实际生产中,这种方式逐渐暴露出稀油需求量大、价值被拉低、运输和处理成本偏高等问题。在模拟自喷井举升的条件下,选取合适的水基降黏剂对轮古稠油乳化降黏进行了实验研究。实验结果表明:水基降黏剂将黏度31 600mPa·s的掺稀稠油转变成黏度不超过400mPa·s的稠油拟乳状液,降黏率达到98.7%,降黏后的稠油拟乳状液具有良好的动态稳定性,易于脱水。     

温度对乳化稠油含水率反相点及增黏倍数的影响

以胜利油田2种普通稠油和3种超稠油为研究对象, 考察了5种稠油含水率反相点和增黏倍数随温 度的变化规律。结果表明, 随着温度的升高稠油的含水率反相点增大; 3 0%含水率的乳状液其增黏倍数先增大后减 小; 反相点时乳状液的增黏倍数逐渐增大。比较相同温度下5种稠油的含水率反相点以及增黏倍数发现, 稠油净化 油的黏度越小, 乳化越容易进行, 含水率反相点越高, 3 0%含水率乳状液的增黏倍数越小, 反相点时乳状液的增黏倍 数越大。     

表面活性剂/有机碱对辽河稠油乳状液的影响

为了便于辽河稠油的管道输送,以分水率和降黏率为两项重要研究指标,通过稠油乳化降黏实验,分析了表面活性剂类型及质量分数,有机碱的质量分数和Ca²⁺对辽河稠油乳状液稳定性和流变性的影响规律和作用机理。结果表明,不同的表面活性剂具有不同的分子结构,在油水界面膜上的作用能力差别较大,导致乳状液的流变性和稳定性发生较大变化;用两性表面活性剂LAO?30配置的辽河稠油O/W型乳状液,其分水率与降黏率均随着LAO?30质量分数的增大而降低;表面活性剂LAO?30分别复配有机碱（TEA、ETA、TEOA）时均具有协同作用,能很好地提高乳状液稳定性;对乳状液降黏率、分水率、绿色环保等方面综合考量,选用质量分数为0.20%的ETA和0.75%的LAO?30复配,经乳化得到的乳状液在抗硬水能力方面有很大提升,在CaCl₂质量分数达到0.20%时,乳状液6 h的分水率为24.4%。     

高凝高黏高盐均质油藏聚/表二元复合驱合理黏度比——以大港孔南地区储层条件为例

针对大港油田孔南地区高凝高黏高盐油藏的特点,采用岩心流动实验装置和岩心驱油实验装置,开展了聚合物/表面活性剂二元复合体系驱油效率及其影响因素的研究,分析了聚/表二元复合驱采收率增幅与岩心渗透率之间关系机理。结果表明,对于非均质性较弱储层,随岩心渗透率增加,聚/表二元体系阻力系数和残余阻力系数减小。随聚/表二元体系与原油黏度比(μsp/μo)和岩心渗透率增大,采收率增幅增加,但增幅增加速度减小。随储层平均渗透率增加,岩石吼道尺寸增大,不可及体积减小。因此,储层平均渗透率大小会影响聚/表二元复合体系储层适应性,进而影响聚/表二元复合驱增油效果。从技术和经济角度考虑,目标油藏均质储层聚/表二元复合驱合理黏度比(μsp/μo)范围在0.5~1.0。     

应用水包油乳状液改善稠油油藏水驱效果研究

针对江汉油区提高稠油油藏开发效果的需要,进行了室内试验研究。研制出新的表面活性剂体系,可降低稠油界面张力达70％,使稠油形成的水包油乳状液增加流度,改善稠油的渗流流变性,可提高原油采收率7．3％～16．9%。在室内模拟试验结果基础上编制出江汉油区丫角油田稠油开采矿场先导试验方案,预计产出与投入比为3．96：1,经济效益明显。     

稠油W/O型乳状液表观粘度变化微观原因解析

研究表明在一定温度和剪切速率条件下,一定油品的稠油W/O型乳状液表观粘度随含水率的增加呈现先增加后降低的趋势.基于这种变化现象的微观原因,本文从相、分子取向和原油胶体结构模型氢键理论3个方面进行系统的阐述.同时根据以上3种解释理论,对于不同性质的稠油W/O型乳状液转相点不同的原因也进行探讨分析,验证了3种解释理论的正确性.一般密度大和粘度高的原油所含胶质和沥青质等天然的W/O型乳化剂较多,W/O型乳状液的转相点亦较高.由稠油乳状液表观粘度变化及相转化过程对稠油的开发进行思考,不同稠油油藏初始含水饱和度使稠油乳状液表观粘度变化及相转化过程不同,分析认为考虑相转换对进一步深入认识油藏水驱规律具有较大的研究意义.     

塔河稠油活性组分对油水界面性质和乳状液稳定性的影响

针对塔河稠油采出液,测定了稠油采出液的黏度、含油量、含水量等,并将其分离出沥青质、胶质和蜡组分,分别研究了这3种组分对油水界面张力和界面剪切黏度以及稠油乳状液稳定性的影响。研究发现,沥青质和胶质作为天然的乳化剂,能使油水界面张力明显降低,且油水界面剪切黏度大小顺序为:沥青质>胶质>蜡,说明沥青质能稳定油水界面膜。此外,将胶质加入模拟油与模拟水所形成的O/W 乳状液稳定性最强,其次是沥青质和蜡组分;而使模拟油与模拟水所形成的W/O 乳状液稳定性最强的是沥青质,其次是胶质,蜡组分最弱。     

稠油W/O乳状液增黏原因的灰熵关联研究

采用灰熵关联分析法研究了胜利稠油W/O乳状液增黏倍数与稠油组成(极性四组分含量、有机杂原子含量和过渡金属含量)和油品性质(稠油极性组分的分子质量和偶极矩)的关联。结果表明,在稠油组成中,沥青质和胶质的含量、O含量及Ni含量是影响W/O乳状液增黏倍数的重要因素;在稠油性质中,沥青质的性质是影响W/O乳状液的增黏倍数的关键因素。     

普通稠油降黏剂驱与聚合物驱微观驱油机理

优选适用于胜利油田孤岛中二中区块普通稠油的聚合物体系及降黏剂体系,对比采收率及其微观驱油机理。结果表明,水驱油的采收率只有41.1%,微观玻璃刻蚀模型显示存在大片残余油、油块及油膜。质量分数为0.3%XJ+0.2%OP-10复配降黏剂体系在水驱基础上可提高采收率18.67%,主要依靠大油滴变形重新运移,乳化作用降低稠油流动阻力,油滴对油膜的推拉及油膜拉丝剥离作用提高洗油效率。质量浓度为1 500 mg/L AP-P5聚合物驱在水驱基础上提高采收率18.55%,主要是通过增大波及面积及聚合物对油膜和盲状残余油的拉扯作用来提高采收率,相比降黏剂驱,更具优势。     

溶气原油乳状液的溶气特性与稳定性研究

利用带压溶气原油乳化装置在不同溶气环境（CO2、CH4、N2）下对长庆原油进行带压乳化,并通过溶解度测定装置、溶气原油乳液稳定性分析装置、界面张力仪、高压流变仪测得不同气体的溶解度Rs、分水率fv、界面张力γ、界面膜弹性模量εd、溶气原油黏度μ,溶气原油乳状液表观黏度μap。结果表明,油水界面膜的存在会在一定程度上抑制气体从外相向内相的迁移,使溶气原油乳状液的溶解度小于内外相各自的溶解度之和;在溶CO2的环境下,由于其油/水界面张力最小,使其乳化效果最好,形成的带压W/O型乳状液乳滴最为细密,同时由于其油水界面弹性模量最大,形成的带压乳液体系最为稳定,乳液体系较原油体系的增黏率最明显;与之相反,在溶N2的环境下,带压乳液体系的稳定性较差,易于破乳。     

草桥稠油热-氧化降黏规律

为实现稠油永久性降黏,对草桥稠油氧化剂辅助下热降黏行为进行了研究。用GSHA型高压反应釜模拟热采时的井下条件,从降黏率、裂解气组成和元素组成的角度分别考察了温度、氧化剂浓度对草桥稠油热降黏效果的影响。实验结果表明,加入2%H2O2时,草桥稠油的热降黏效果最好。加入适量的H2O2,反应温度越高,降黏效果越好。CO、CO2、H2S和轻质烃的生成,表明稠油中部分组分发生热裂解和氧化还原反应,稠油中轻质组分增加,实现了稠油的永久性降黏。由于高锰酸钾的强氧化性,使得草桥稠油黏度不降反增。在低温下适度的氧化作用有利于稠油降黏,但深度氧化会使稠油黏度升高。     

强化分散体系乳化降黏性能评价及机理分析

稠油乳化降黏技术与其它稠油开发措施相比具有操作简便和经济性好等优点,其中强化分散体系由于其良好的乳化降黏性以及简易的注入工艺在海上油田广泛使用。通过室内物理模拟实验方法研究了强化分散体系性能及其乳化降黏机理。结果表明,强化分散体系对海上稠油有较好的乳化降黏效果,且形成的乳状液相对稳定,破乳也较为容易。另外,强化分散体系与原油乳化作用可以导致部分表面活性剂组分进入原油中,进而影响强化分散体系与油间乳化效果和界面张力。     

掺稀质量对油井产出液降粘效果的影响

利用搅拌实验装置建立了油水混合液粘度测量计算式,初步解决了含水稠油井开采中普通同轴旋转 粘度计无法准确测得油水两相混合液粘度的问题。通过室内井筒温度场模拟实验,研究了不同掺稀质量下油井产 出液的流变性。结果表明,大量增加含水井的稀油注入质量,产出液将呈现形成W/O 乳状液的趋势,其粘度变化存 在峰值;不含水稠油井的降粘率随掺稀质量的提高而增大,其值可达99%以上,温度越低降粘效果越好。     

稠油油藏降黏剂注入过程乳化机理可视化实验研究

针对稠油降黏剂的乳化机理,进行可视化实验研究。利用微观孔隙级热采可视化物理模拟装置,借助图像采集系统,观察稠油在降黏剂体系注入过程中就地乳化而生成乳状液滴的过程。降黏剂与稠油界面之间的张力及降黏剂经高温降解的降黏率可作为热采用降黏剂的筛选指标。在低界面张力及驱替流体的扰动作用下,附着的剩余油与玻璃微珠表面间的润湿角逐渐变小直至剥离,同时剩余油被包裹成O/W型乳状液滴在多孔介质中运移,提高了稠油的流动能力。乳状液滴在多孔介质中的运移机理可归纳为表面吸附机理、单个乳状液滴卡堵喉道机理和多个乳状液滴叠合缩径机理。