THERMAL EFFECT ON THE PERMANENT VISCOSITY OF A SASKATCHEWAN HEAVY OIL

Future energy demands will likely cause increased activity towards the recovery of heavy oil using non-conventional means. Most non-conventional attempts to recover Saskatchewan's heavy oil resources have utilized thermal techniques.

This report discusses the permanent viscosity changes which occur when heavy oil.is subjected to thermal processes from 220 to 425°C. It was observed that under closed operating conditions, the oil viscosity drops in a manner which can be modeled by a first order, kinetic reaction model. The rate constant for this reaction varied from 0.3 × 10^-3 to 6.0 × 10^-3 h^-1 depending on temperature and the assumed molecular weights of the model components. These findings closely parallel earlier results.

Experimental observations on thermal effects during opened operating conditions indicate a dramatic and rapid rise In the remaining crude oil viscosity. The oil was observed to increase its permanent absolute viscosity by a factor as high as 21 times its original absolute viscosity. The single product, first order kinetic model was not capable of predicting this rise in oil viscosity. A simple, two product, first order kinetic model was developed and found to fit the data satisfactorily with a rate constant of 0.6 h^-1 for heavy product formation and a rate constant of 0.03 h^-1 for light product formation at 275°C.     

风城超稠油O/W降黏体系评价研究

以风城超稠油为研究对象,采用自制活性大分子降黏剂制备了风城超稠油O/W降黏体系,以超稠油O/W降黏体系的初始表观黏度为主要评价手段,系统考察了降黏剂用量、含水量、初始搅拌转速对风城超稠油O/W降黏体系初始表观黏度的影响。室内实验结果表明:活性大分子降黏剂对风城超稠油具有良好的初始降黏效果,在活性大分子降黏剂用量0.1%～0.2%、油水质量比10∶3～10∶4、初始搅拌转速不小于400r/min条件下,得到的风城超稠油O/W降黏体系初始表观黏度小于600mPa.s,降黏效果显著。     

乳化进料在重油催化裂化中的作用

以常压渣油分别添加不同乳化剂的两种乳化油为原料,在小型固定式流化床上进行催化裂化反应试验,考察它们的反应性能。试验结果表明：乳化油比常渣具有更好的反应性能。在相同的试验条件下,与常压渣油相比,乳化油的转化率提高5-7个百分点,汽油产率提高1-4个百分点,重油产率下降5个百分点左右,液化气产率提高1．3-2个百分点左右,液收率增加3-5个百分点,干气产率增加0．8个百分点左右,而焦炭产率相差不大。在近似转化率下,乳化油的产品选择性要远远优于常渣。两种乳化油的反应性能相差不大。     

ESTIMATING TEMPERATURE AND PRESSURE EFFECTS ON VISCOSITY OF SASKATCHEWAN HEAVY OILS

ABSTRACT

Predictions for viscosity of Saskatchewan heavy oils are validated with experimental data at various temperatures and a wide range of pressures. Comparisons of predictions made with a single measured value and curve-fit value both at 30°C and 0 MPag pressure showed that results obtained with the later were in better agreement with experimental values; with overall average absolute deviations of 6.9%and 2.9% respectively

The results demonstrated that extreme care is essential in measuring viscosity at the reference temperature if accurate prediction is to be achieved with the correlation; and furthermore that the correlation can successfully predict heavy oils viscosity.     

ESTIMATING TEMPERATURE AND PRESSURE EFFECTS ON VISCOSITY OF SASKATCHEWAN HEAVY OILS

Predictions for viscosity of Saskatchewan heavy oils are validated with experimental data at various temperatures and a wide range of pressures. Comparisons of predictions made with a single measured value and curve-fit value both at 30°C and 0 MPag pressure showed that results obtained with the later were in better agreement with experimental values; with overall average absolute deviations of 6.9%and 2.9% respectively

The results demonstrated that extreme care is essential in measuring viscosity at the reference temperature if accurate prediction is to be achieved with the correlation; and furthermore that the correlation can successfully predict heavy oils viscosity.     

稠油降粘方法概述

综述了目前常用的稠油 (包括特稠油和超稠油 )降粘方法 (包括掺稀油降粘、加热降粘、稠油改质降粘及化学降粘等四种 )的降粘原理及其优缺点。掺稀油降粘存在着稀油短缺及稠油与稀油间价格上的差异等不利因素 ;加热降粘则要消耗大量的热能 ,存在着较高的能量损耗和经济损失 ;改质降粘要求较为苛刻的反应条件 ,同时使用范围较窄 ;化学降粘使用范围相对较宽 (包括油层开采、井筒降粘、管道输送等领域 ) ,同时工艺简单 ,成本较低 ,易于实现。分析认为 ,采用化学降粘方法进行稠油降粘具有一定的优势 ,建议优先考虑。     

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。     

劣质重油浅度热裂化研究

在静态试验装置上以4种重油为原料,在反应温度为T±20 ℃、反应时间为2~120 min的条件下,考察了反应温度和反应时间对减黏率和生成重油中甲苯不溶物含量的影响。结果表明：对于同一种重油,在不同反应温度条件下,随着反应时间的延长,减黏率存在最大值;对于不同性质的重油,在操作条件相同情况下,其减黏率有差异;当进一步提高操作条件的苛刻度后,劣质重油的减黏率呈现快速降低趋势,表明胶体的稳定性遭到了破坏;而提高反应温度和延长反应时间都对重油中甲苯不溶物的生成起着重要作用。     

垦西稠油的降粘研究

垦西稠油是超稠油,开采的关键在于降粘。探索了温度、溶剂和乳化剂对垦西稠油的降粘效果。升温降粘法是稀释降粘法和乳化降粘法的基础。温度每升高１０℃,垦西７３１ 井稠油粘度降低在３８％ —５０ ％ 范围。稀释降粘法效果明显,加入５ ％ —１０％ 的芳烃溶剂即可将垦西７３１ 井稠油的粘度降低到可在５２—７８ ℃下顺利开采的程度。而乳化降粘法必须在升温降粘法和（或）稀释降粘法配合下使用。     

不同性质油品对渣油胶体稳定性的影响

向绥中36-1常压渣油中分别加入催化裂化油浆和减四线抽出油,研究了其对渣油胶体稳定性的影响。结果表明,加入两种油品后,体系的稳定性均呈下降趋势;不同油品对渣油胶体稳定性的影响程度不同,加入减四线抽出油后体系的稳定性比加入催化裂化油浆时高。从SARA组成、极性两方面考察了不同性质油品对混合体系胶体稳定性的影响。结果表明,SARA组分的变化对混合体系的胶体稳定性有影响,但不是影响其稳定性的主要因素,组分极性上的差距是造成混合体系稳定性变化的主要原因。     

特稠油井筒降粘工艺技术的试验

通过对辽河油区冷家堡油田冷43块E_3s_(1-2)段特稠油油藏的井筒降粘工艺研究,提出采用改质法与化学法进行特稠油降粘实验,取得了良好的效果,并为生产提供了依据。     

稠油黏度与化学组成的关系

测定了辽河油田、胜利油田、大港油田、大庆油田、渤海油田、中原油田、吐哈油田的25个不同黏度的稠油和油砂抽提物的黏度,并采用柱色谱法定量分析了它们的化学族组成,研究稠油黏度和其各化学组分之间的关系,提出了稠油黏度指标(Iv)概念。结果表明,稠油的黏度随非烃组分含量的增加而呈指数函数升高,即非烃组分对稠油黏度作正贡献,在相同含量下,贡献大小顺序依次是酸性非烃、沥青质、高极性非烃、中性非烃。稠油的黏度随饱和烃和芳烃组分含量的增加而呈指数函数降低,即饱和烃和芳烃组分对黏度作负贡献。稠油的黏度是其各化学组分共同贡献并相互作用的结果, 黏度指标(Iv)与稠油黏度之间具有良好的数学相关关系。     

滨南稠油的粘度和流变特性对举升和输送的影响研究

利用旋转法测定滨南稠油油样粘温特性及其流变特性。研究结果认为:滨南采油厂的稠油胶质、沥青质含量高,粘度高,属于非牛顿流体的宾汉姆流型,流变特性遵从宾汉姆方程τ-τy=ηγ;在举升和输送过程中,维持井筒和管线温度50℃左右即可,并且可以忽略流速对其影响。     

塔河稠油催化降黏机理研究

通过对比分析催化降黏前后塔河稠油主要性质及组成变化,并结合以十二硫醇和辛硫醚为模型化合物的催化降黏反应,探讨塔河稠油催化降黏机理。结果表明：塔河稠油经催化降黏后,降黏率可达65.8%,比热降黏率高32百分点;且降黏后重质组分减少,轻质组分增加,表观相对分子质量降低,硫含量减少;模型化合物十二硫醇和辛硫醚在催化降黏条件下发生了C-S,S-H,C-C,S-S的断裂反应。塔河稠油经催化降黏处理后黏度降低的主要原因是克服了引起胶质、沥青质团聚的氢键、配位键等弱作用力,同时部分键能较弱的化学键如C-S,C-O,C-C等发生断裂,导致稠油分子聚集体变小,从而改变稠油缔合状态,实现不可逆降黏。     

分子组成对润滑油基础油黏度指数的影响

弄清分子组成对基础油黏度指数的影响,对原料优选和加工工艺调整有重要意义。采用传统分析与高分辨质谱、核磁共振方法相结合的方法,研究了4个样品的黏度指数与分子组成差异。结果表明,基础油B1、B2的链烷烃含量较低、环烷烃含量较高、异构化程度iP/nP值较大,其黏度指数与A1、A2相差约15个单位;尽管A1、B1的链烷烃含量较低、各环数环烷烃含量均比较高,但是从分子组成上来看分布在碳数较大的范围,所以其黏度指数分别大于A2、B2;进一步分析实沸点蒸馏所得窄馏分的性质和组成表明,窄馏分的黏度指数随终馏点的增加而增加,在相同的沸点范围内高黏度指数的窄馏分其链烷烃和一环环烷烃含量较高。     

梯度黏度法对重质船用燃料油稳定性的研究

介绍了一种以水上油为低成本调合组分的重质船用燃料油调合方法,并提供梯度黏度法对其稳定性进行研究。梯度黏度法以快速老化的方式模拟重质船用燃料油在存储过程中的性质变化,用老化后燃料油的下层与上层密度、黏度差、酸值、总沉积物检验燃料油的储运稳定性,并将黏度差作为判断燃料油稳定性的主要指标。结果表明,水上油与沥青、煤柴、页岩油调合时的比例最高不超过17%,才能保证燃料油的稳定性要求。同时,快速老化条件为120 ℃下处置10 h时,燃料油性质状态与常温下处置15天时相近。     

乙醇胺对聚丙烯酰胺溶液黏度的影响

针对如何提高聚丙烯酰胺(HPAM)黏度的问题,考察了有机碱乙醇胺对HPAM黏度和渗流特征的影响。实验发现,乙醇胺对HPAM具有明显的增黏效果,随着热老化时间的延长,增黏效果越显著;乙醇胺可以提高HPAM的阻力系数和残余阻力系数,乙醇胺-HPAM体系具有更优的流度控制能力。此外,通过对乙醇胺-HPAM体系开展微量热,剪切流变和冷冻蚀刻电镜研究,发现乙醇胺与HPAM分子在溶液中存在较强的分子间相互作用,HPAM分子之间借助有机碱反离子形成松散的网络结构导致体系黏度增加。     

超声波协同加强剂对重油低温裂解降黏过程的影响

以重油为研究对象,在不加水的条件下,利用超声波协同加强剂裂解降黏,分析了重油处理前后四组分组成的变化情况。考察了加强剂浓度、处理时间和超声功率对重油降黏效果的影响,分析了处理前后重油黏度和流动性能的变化,并对重油黏度恢复情况进行了测试分析,同时采用红外光谱和气相色谱分析了处理前后重油的结构变化。结果表明:加强剂浓度对降黏效果影响最大,其次为处理时间和超声功率;加强剂浓度越大,降黏效果越好;随处理时间和超声功率的增大,降黏率先增加后略微下降;超声波与加强剂具有协同效应,使重油中长链大分子、芳环和杂原子发生断链、加氢、开环等系列反应,能够在常温条件下降低重油黏度,改善流动性能,显著提高重油品质。     

印尼油砂油热转化改质降黏研究

采用高压釜作为减黏反应器对印尼油砂油进行减黏改质处理,考察反应温度为380~440℃、反应时间为5~60min条件下的减黏率、结焦率和反应深度。结果表明,在反应温度为420℃、反应时间为30min的条件下,结焦率为0.91%,产品油50℃动力黏度为395mPa·s,减黏率为99.62%。     

乙烯-醋酸乙烯共聚物流动改进剂的溶液性质对大庆原油粘度的影响

考察了配制乙烯－醋酸乙烯共聚物（ＥＶＡ）流动改进剂时, 溶剂性质、溶液浓度以及温度对大庆原油降粘效果的影响, 发现以劣溶剂、高浓度及低温配制流动改进剂溶液时, 降粘效果较好。研究了ＥＶＡ 溶液的性质, 结果表明, ＥＶＡ 在溶液中的结晶能力随溶剂性质、溶液温度及浓度的改变而不同, 而ＥＶＡ在溶液中的结晶性能决定其作用效果。