增溶剂作用下二氧化碳在稠油中的溶解机理

为了分析增溶剂作用下CO₂在稠油中的溶解机理,以乙二醇二甲醚为增溶剂,测定了不同温度、压力以及 增溶剂含量下CO₂在稠油中的溶解量,并采用分子动力学模拟方法计算了不同条件下CO₂的溶解度参数和CO₂ 与增溶剂分子的径向分布函数。研究表明,增溶剂的加入提高了二氧化碳在稠油中的溶解度,在低温度、高压 力、高增溶剂含量下,溶解度参数相对较大,有利于CO₂的溶解。乙二醇二甲醚分子含有两个醚基,其与CO₂氧原 子间存在强烈吸引力作用,揭示乙二醇二甲醚作为增溶剂提高二氧化碳在稠油中溶解度的微观机理。这为增溶 剂的研发提供了理论指导：富含醚基的有机小分子可能是潜在的CO₂增溶剂。     

降混剂对二氧化碳在稠油中的溶解度和最小混相压力的影响

针对CO₂ 驱油过程中,稠油体系与CO₂ 难混相,最小混相压力高于地层破裂压力的问题,对CO₂ 与原油的混合体系进行了分子模拟,考察了降混剂种类和加量、温度、压力的影响。由径向分布函数得到混相过程中CO₂ 分 子及沥青质分子的聚集程度,进而明确各类分子的分散状态,分析其作用机理。在此基础上,开展高温高压PVT 相态实验,测定CO₂ 与原油混合体系中添加不同降混剂后的体积膨胀系数和CO₂ 溶解度,对分子模拟结果进行验证。最后,对柠檬酸三甲酯、苯甲醇、苯甲酸乙酯3种降混剂进行优选,得到最优复配配方,并通过细管实验评价其降混性能。分子模拟结果表明,柠檬酸三甲酯的降混效果最为显著,可有效增大CO₂ 分子间的聚集程度,降低 沥青质分子间的聚集程度;在高压（6.90MPa）低温（308.15K）的条件下,降混剂更能发挥其作用。PVT相态实验 结果表明,0.23%柠檬酸三甲酯的增溶与增膨作用最佳,与分子模拟结果一致。降混剂最优复配配方为80%柠檬 酸三甲酯+20%苯甲酸乙酯。在原油-CO₂ 体系中加入0.23%复配降混剂,最小混相压力降幅为21.47%,CO₂ 溶解 度和原油采收率提高。降混剂含有亲油的烃类基团和亲CO₂ 的酯基,不仅能与原油体系中的极性分子结合,拆散各沥青分子的聚集体,同时在双亲性能作用下,能吸附在原油与CO₂ 的界面上,降低原油与CO₂ 的界面张力,进而降低最小混相压力。     

致密储层不同二氧化碳注入方式下的沥青质沉积特征及其对渗透率的影响

注CO₂ 引起的原油沥青质沉积对致密储层造成的伤害严重影响其开发效果。为明确不同CO₂ 注入方式下 的沥青质沉积特征及其对储层渗透率的影响,对致密岩心分别进行了CO₂ 驱替和吞吐两种注入方式的实验,通 过核磁共振和扫描电镜等,分析了两种注入方式下的沥青质沉积特征、原油采出程度以及对致密岩心渗透率的影响。结果表明,两种CO₂ 注入方式下的致密岩心均会产生沥青质沉积,且主要以膜状吸附的方式沉积在孔隙表面。受CO₂ 与原油相互作用时间的影响,吞吐方式下的沥青质沉积量大于驱替方式,且吞吐方式下的沉积孔 径范围高于驱替方式。沥青质沉积对致密岩心渗透率的伤害程度与原油的产出方向有关。驱替方式下沥青质 沉积对岩心正向（CO₂ 注入方向）渗透率的伤害程度较大,而吞吐方式下沥青质沉积对岩心逆向渗透率的伤害程 度较大。在围压为10、5MPa时,CO₂ 驱替和吞吐方式下的沥青质沉积对岩心正向渗透率的伤害程度（正向渗透 率平均降幅）分别为7.05%和1.67%,对岩心逆向渗透率的伤害程度（逆向渗透率平均降幅）分别为0.41%和 2.66%。受注采模式和流动机制的影响,CO₂ 吞吐方式下的采出程度低于驱替方式。研究结果对于致密储层CO₂ 驱沥青质沉积不同方向上储层伤害程度的认识及注入方式的优选具有一定的指导意义。     

稠油活化剂降黏机理及驱油效果研究

稠油降黏冷采是海上油田开发的主要方式,为深入认识稠油活化剂的降黏机理及其在原油黏度为150～1 000 mPa·s的稠油油藏中的应用效果,通过室内物理模拟实验和耗散粒子动力学模拟技术,研究了稠油活化剂对稠油的降黏机理及驱油效果。结果表明,稠油活化剂可提高水相黏度、降低油水界面张力,能有效降低常规可流动稠油的黏度。分子尺度上的研究结果显示,稠油活化剂分子对沥青质聚集体有明显的阻聚-分散效果,其活性基团能增大沥青质芳香盘的层间距和链间距,减小沥青质聚集体堆积高度和堆积层数,削弱沥青质间的相互作用,破坏稠油重质组分聚集结构,分散稠油,从而增强原油流动能力。稠油活化剂的多种机理协同作用使其在室内岩心驱替实验和矿场应用中,均可起到良好的降水增油效果。该研究从分子层面明确了活化剂降低稠油黏度机理,为稠油活化剂现场应用提供理论指导。     

CO2 驱不同注入方式对低渗透储层渗流能力的影响

CO₂ 驱是提高低渗透储层采收率有效的技术手段。CO₂ 与原油接触后使体系中的沥青质以固体形式沉积下来,对储层造成一定堵塞,但同时发生的溶蚀作用整体上提高了储层渗流能力,且不同注入方式下CO2驱对低渗透储层渗流能力的影响具有一定差异。开展了CO₂ 连续注入及CO₂ -水交替注入后有机垢堵塞机理实验、储层润湿性实验及CO₂ -水溶液对岩石的溶蚀评价实验,并对相对渗透率曲线参数变化特征进行评价,定量表征了CO₂ 驱不同注入方式对低渗透储层渗流能力的影响程度。结果表明：CO₂ 驱产生的有机垢会对岩石孔喉造成堵塞,但整体上CO₂ 与绿泥石反应导致的溶蚀作用更强,使得低渗透储层采收率有效提高;且CO₂ -水交替注入比CO₂ 连续注入引起的有机垢堵塞要弱,溶蚀作用效果更好,渗透率损失率更低,能够在中、大孔隙中取得更好的驱油效果,整体上更能增大岩石孔隙空间和渗流通道,使得低渗透储层采收率有效提高。     

自愈合材料在油气钻采领域中的研究现状

为了提高对应用CO₂开发页岩油藏机理和规律的认识,系统论述了CO₂在页岩油藏中的提高采收率机理,包括CO₂对页岩油的快速增能、降黏、解堵、萃取和储层改造等机理;详述了CO₂开发页岩油的技术特点和储层动用特征。随着CO₂在页岩油藏注入量的增加,CO₂与页岩油混合的p-T相图两相包络线区域变大,临界点上移,增加了页岩油藏的溶解气驱能量。由于页岩油藏中裂缝充分发育,CO₂驱表现出严重的气窜,而CO₂吞吐更适用于开发页岩油藏。吞吐提高页岩油采收率的本质是CO₂向页岩基质中的强扩散、传质和补能作用,且有裂缝存在的油藏进行CO₂混相吞吐效果好于无裂缝油藏的非混相吞吐。CO₂开发页岩油时主要动用页岩油藏内0.008 μm以上孔隙内的油,且大孔隙内的油先被动用。提高CO₂对页岩储层的动用孔隙下限的方法为提高注入压力或增加有效吞吐周期,从而增强CO₂在油藏中的扩散和传质性。     

胜利稠油水热裂解过程中沥青质结构特征的变化分析

为了阐明在双亲性催化剂的条件下,在250 ℃和280 ℃下稠油水热裂解反应对稠油沥青质分子结构及稠 油黏度的影响,以胜利稠油为研究对象,使用C₁₂BSNi为催化剂,通过使用FT-IR 和1HNMR等手段分析水热裂解 反应前后沥青质分子结构的变化。研究结果表明,稠油在250 ℃下发生水热裂解反应后,黏度大幅降低,降黏率 可达到60.4%,但随着反应温度升高到280 ℃时,反应后的降黏率降至53.8%。随水热裂解反应温度从250 ℃升 高到280 ℃,稠油沥青质分子平均侧链长度逐渐减小,然而芳香度不断增加,芳环数量增多,说明沥青质分子发 生了自由基缩合反应,沥青质平均分子结构变大,导致降黏率相对减小;此外,沥青质分子在反应过程中发生一 系列的断键反应,导致其空间位阻减小,且沥青质分子单元片层越小越容易发生堆积。通过SEM观察到,随温 度升高,沥青质的孔道逐渐变大并且更加密集,但表面聚集颗粒变大。本文研究对稠油水热裂解反应操作条件 的优化有重要的指导意义。     

CO2响应型清洁压裂液性能及其转变机理分析*

为改善水力压裂返排液对储层的伤害和环境的污染,以硬脂酸与N,N-二甲氨基丙胺为原料、氟化钠为催 化剂,通过双分子亲核取代反应制备了具有CO₂响应的表面活性剂（EA）。将其与反离子水杨酸钠复配制备具有 CO₂响应增黏的水溶液体系,可作为清洁压裂液体系实现循环利用。利用流变仪研究了EA水溶液及其与反离 子复配体系的CO₂响应性和循环可逆性,利用电子显微镜和分子动力学模拟从介观和微观层面揭示其响应及可逆 转变机理。结果表明,EA水溶液及复配体系均具有良好的CO₂和pH响应增黏特性,通入N₂或高温可实现体系降 黏。该溶液体系的CO₂响应增黏率高、响应速度快、黏弹性模量高,可以实现多次可逆转变。分子动力学模拟及冷 冻电镜揭示了溶液体系中蠕虫状聚集体的形成及转变机理,为实现清洁压裂液循环利用提供理论基础。     

基于CO2特性的无水加砂压裂技术研究与应用

吉林油田致密油资源潜力大,储层物性差,常规水力压裂改造技术易造成储层污染、能量补充不及时,油井产量递减快。CO₂无水压裂技术具有增加地层能量、降低储层伤害、原油混相等技术优势。基于液态CO₂压裂液体系的黏度、携砂性及滤失特征方面的研究,开展了CO₂无水压裂技术加砂试验。通过优选增稠剂Ⅱ型压裂液提高CO₂的黏度,采用段塞与连续加砂相结合的加砂方式、优化前置液比例,完善加砂工艺,提高加砂规模,压裂液体系黏度增加15～45倍,效果明显好于增稠剂Ⅰ型。CO₂无水加砂压裂技术实施的10口井压后日产油是常规重复压裂的2倍以上,折算单井节约水资源1 512 m³。      

超临界CO2在有机液体中的分散

 针对近临界、超临界CO₂如何使有机液体及石油体积膨胀、与有机液体及石油混相和如何萃取等问题,从分子结构和分子间作用力层面简要介绍了CO₂在有机液体中的分散。近期研究结果表明,在(CO₂+有机液体)体系中,近临界、超临界CO₂并不是简单地溶解在有机液体中,而是形成了CO₂-CO₂分子聚集体、有机液体 有机液体分子聚集体和CO₂-有机液体分子聚集体共存的分散体系。随着压力的增加,由于这些分子聚集体的聚集度、尺寸或聚集体之间距离(空间)的增加,导致有机液体宏观体积增加,并进一步发展形成混相。在相同温度、压力下,有机液体的分子越小,分子间作用力越弱,CO₂越易于分散在其中,且溶解度更大,体积膨胀更明显,也更易于混相。同理,CO₂更易于萃取相对分子质量较小的物质。对CO₂与有机液体或石油混相机理和CO₂对某些物质萃取原理提出了更科学的解释。     

石油企业知识型员工流失的原因分析与思考

对石油企业知识型员工流失的现状进行了描述,并分析了流失的原因;阐述了稳定知识型员工队伍的基本思路;从提高待遇、增进感情、发展事业、制度创新四个方面提出了相应的对策。对石油企业的人力资源管理理念的创新进行思考。     

Evaluation of the coking resistance of catalysts of steam conversion of hydrocarbons

Translated from Khimiya i Tekhnologiya Topliv i Masel, No. 10, pp. 9–10, October, 1991.