含水原油乳化测量中的若干问题

准确测定油水乳状液的性质,对原油脱水和管道输送工艺的设计极为重要.而如何在室内制备出与实际生产过程中形成的油水乳化程度相当的乳状液是测试和研究油水乳状液的基础和前提.本文对室内制备油水乳状液的依据、方法和条件等进行了论述和讨论.     

O/W型稠油乳状液的制备

本文针对河南稠油制备乳状液为研究内容,根据稠油的乳化机理和O/W的制备方法,深入研究了乳化剂的选择以及乳化剂的类型、添加剂、混合方式、搅拌方式和搅拌时间等对乳状液配制的影响,优选出油水乳状液的制备条件,为室内配制乳状液提供了必要的参考。     

新疆油田复合驱过程中的乳状液类型转变

为分析新疆油田部分采油井二元复合驱油中出现高黏度(3000 m Pa·s)油包水型乳状液现象的原因,室内模拟化学驱中表面活性剂/聚合物二元复合体系与原油的乳化过程,研究了矿化度、油水比、表面活性剂浓度和地层水稀释对乳状液类型的影响,建立了在岩心驱油过程中乳状液的转变模型。研究结果表明,当矿化度较低(100 mg/L Na Cl)时,乳状液主要为水包油型;随着矿化度的增大,水包油型乳状液的稳定性变差,当矿化度达到10 g/L时,乳状液开始向油包水型转变。油水比为1∶9和3∶7时,乳状液主要为水包油型;当油水比为5∶5、表面活性剂加量为500 mg/L时,乳状液为油包水型。随着地层水稀释比例的增加,乳状液由水包油型向油包水型转变。室内岩心驱油实验结果表明,随着二元体系的注入与推进,矿化度升高,表面活性剂浓度降低,油水比变大,导致乳状液产生了由水包油型向油包水型的转化。     

油水乳状液或混合液黏度测定的主要影响因素及其对海底管道设计的影响

探讨绥中36-1稠油油田油水乳状液或混合液黏度测定的主要影响因素,重点分析了油水乳状液制备条件的不同可能会给黏度测定结果带来的重大影响以及黏度对海底管道设计的影响。     

原油乳状液配制方法的改进

针对转相点前原油乳状液油水难乳化、油水分层现象明显,造成测试结果误差较大的问题,对原油乳状液配制方法进行了改进。将搅拌转子由双三叶桨式搅拌转子改进为双螺带式搅拌转子,以使搅拌流场和流型更为合理,减少配制容器的搅拌死角;通过对搅拌强度、搅拌时间、搅拌温度等进行优化,确定乳状液制备参数;油水添加方式为将水缓慢加入油中,随着搅拌强度的增加,制备的模拟乳状液的分水率逐渐降低,稳定性逐渐增强;在中速搅拌条件下,搅拌30 min后形成稳定的乳状液,流变性较稳定。通过现场试验,改进配制方法后的乳状液与现场实液更接近。     

油水乳状液或混合液黏度测定的主要影响因素及其对海底管道设计的影响

探讨绥中36-1稠油油田油水乳状液或混合液黏度测定的主要影响因素,重点分析了油水乳状液制备条件的不同可能会给黏度测定结果带来的重大影响以及黏度对海底管道设计的影响.     

石油磺酸盐与原油乳化影响因素研究

采用显微观测与乳状液析水率测定相结合的方法研究石油磺酸盐与原油乳化问题。通过正交实验,研究石油磺酸盐质量分数、油水体积比及振荡次数等因素对乳状液液滴结构及稳定性的影响。结果表明,油水体积比对乳状液液滴结构影响最大,随着油水体积比的增大,乳状液平均粒径和分散度先增大再减小。乳状液破乳前期,油水体积比对乳状液析水率的影响最大;乳状液破乳后期直至破乳结束,石油磺酸盐质量分数对乳状液析水率的影响最大;振荡次数对乳状液析水率的影响较小。     

模拟聚表剂驱原油乳状液的制备方法

制备模拟聚表剂驱乳状液需在分析现场采出乳状液的基础上,依据现场乳状液的聚表剂浓度和含水率,确定配制模拟乳状液的聚表剂盐水溶液的浓度、油水比,并参照现场乳状液的黏度调整乳化机的转速和乳化时间。该模拟体系可代替现场采出乳状液评价破乳剂。     

稠油O/W型乳状液的低温稳定性

绥中36-1稠油50℃与3℃的黏度分别为1251.5与417518.1 mPa·s,在3~60℃范围内表现为牛顿流体,20℃密度为0.953 g/cm³,属重质普通稠油。用非离子型表面活性剂BJN-01作为乳化剂,制备了不同乳化剂加量（0.3%~0.7%）及油水比（8:2~6:4）的稠油O/W型乳状液。采用恒温静置、流变测量和微观影像分析方法,研究了乳化剂加量及油水比对该乳状液低温（3℃）静态及动态稳定性的影响。结果表明,O/W型乳状液3℃的静态稳定性随乳化剂加量的增大而明显提高;油水比6:4和7:3乳状液的分水率随静置时间延长而增大;油水比8:2的乳状液在制备完成后即发生油水两相分离,稳定性较差。在动态剪切2.0 h后,O/W型乳状液均发生了不同程度的聚集与聚并,油水比越高或乳化剂加量越低,聚集与聚并现象越显著。乳化剂加量0.5%、油水体积比6:4时,在动态剪切2.0 h内,O/W型乳状液表现为牛顿流体,3℃下的黏度小于50 mPa·s;乳化剂加量0.7%、油水比7:3的O/W型乳状液3℃下的黏度小于100 mPa·s,具有良好的低温静、动态稳定性,对管道低温采输及停产停输再启动有良好的适应性。     

新型二元驱采出液综合处理剂的研制

二元复合驱的油水综合处理剂研究应以聚合物驱油采出的复杂混合乳状液稳定机理和破乳机理的理论研究为基础,只有这样才能从根本上解决该复杂混合乳状液油水分离的技术难题.在对破乳机理进行研究的基础上,研制了一种针对二元复合驱采出液ARK-88(D201、D202)的油水综合处理剂,在室内进行对比筛选试验,并在孤东采油厂东二联进行现场投加试验,使二元复合驱采出液的油水综合处理技术取得了突破.     

Rate of hydrate formation in crude oil/gas/water emulsions with different water cuts

The formation of gas hydrates in gas and oil subsea pipelines can result in blockages and shutdowns. Understanding of the formation process and its kinetics will be helpful for predictions of the amount of hydrates expected to form under defined conditions. In the present work, mixed gas hydrates of methane, ethane and propane are formed in crude oil emulsions with different water cuts in a stirred constant volume high pressure cell. The rate of hydrate formation for each crude oil is evaluated at different stirring rates. The stability of the emulsion made by each crude oil is also tested at different water cuts and stirring rates. At 80% water cut, hydrate growth occurs in two steps. The first step displays slow growth. The transition between the steps corresponds with inversion of the emulsion. Regarding the stability of emulsion, more stable emulsions are correlated to higher rates of hydrate formation. The rate of hydrate formation at 50% water cut was higher than at 80% water cut independent of oil composition and stirring rate.     

轮古15井区含水稠油流变性实验研究

轮古15井区已进入中高含水期,含水稠油的流变性将对降黏举升工艺产生重大影响。通过室内实验,测定了含水稠油在不同温度及剪切速率条件下的剪切应力及黏度,研究了含水率、温度、剪切速率等因素对稠油流变性的影响。研究结果表明,稠油黏度随含水率增大而明显减小,但在高含水率情况下仍需要降黏才能开采;不同含水稠油的流变特性均可用幂律模型加以描述,因此可以用幂律模型对不同产量的稠油井进行不同含水率情况下的黏度计算及预测。     

量纲分析法求解柱塞凡尔局部阻力系数

含水原油中加入流动改进剂后形成拟乳状液,拟乳状液流动是石油开采和油气集输过程中新的流动现象。该流动与常规油气水混合物流动相比,可以大大降低管流沿程阻力、局部阻力、提高抽油泵效。含水原油在柱塞凡尔中的局部阻力系数是实际生产中进行设计、计算时十分重要的参数。利用量纲分析法求解了拟乳状液在柱塞凡尔中的局部阻力系数,并与实验值进行了对比,其误差约为15%,证明拟合程度较好。这对举升工艺的设计具有一定的工程应用价值。     

聚合物驱原油采出液破乳剂的研制

大庆油田实施聚合物驱油以后，使得含有聚合物原油采出液形成了稳定的乳状液，采用常规破乳剂已无法解决破乳脱水的难题，严重影响了原油脱水生产和商品油的质量。针对生产中这一难题，在室内通过采用不同分子结构破乳剂，并根据“协同效应”原理，研制出了FPW320破乳剂。室内经用不同聚合物含量的原油乳状液破乳脱水效果表明，提高了破乳速度，降低了脱后污水含油量，并且减少了乳化层的产生。该剂经在大庆油田最大的聚合物驱原油采出液处理站──北十三联合站推广使用，在原油采出液中聚合物含量90－130mg／L，破乳剂用量每天可节约200kg以上，脱后污水中含油量降低了100mg／L，降低电脱水器电流40mA，并且解决了电脱水器的波动，烧硅片、保险等影响脱水生产的难题，保证了原油脱水生产的正常运行和商品油质量。     

微观液滴分布对含蜡原油乳状液流变性的影响

通过显微镜观察并拍摄原油乳状液的微观结构图像,研究了乳状液体系分散相液滴大小及分布规律,以及微观液滴分布对乳状液体系流变性的影响机理。W/O型原油乳状液中含水率增加,引起内相液滴个数增多,小液滴所占的比例减小,相对大的液滴所占的比例增大;搅拌转速的增大,使体系内相液滴个数增多,平均液滴直径减小。通过测试在固定搅拌条件下制备的不同含水率的3种含蜡原油乳状液在原油凝点附近温度屈服特性和触变性等流变特性,可以发现随含水率的增大,乳状液体系屈服应力增大、触变性增强,且含水率越高,变化的趋势越明显。通过测试不同搅拌转速下制备的含水率为30% 的原油乳状液在原油凝点附近温度的触变性,可以看出随搅拌转速的增大,体系经受同等剪切速率剪切时对应的剪切应力增大、触变性增强。进一步建立了屈服应力与测试温度、含水率之间的关系式,其平均相对误差为9.83%。     

乳化作用对水驱后残余油膜效果的实验与评价

驱油剂与原油间的乳化能力对化学驱的驱油效率有重要影响。在自行设计的人造残余油膜模型的基础上,筛选活性驱油剂对人造油膜进行驱替试验,实现了对乳化驱油效果的量化,为活性驱油体系的乳化驱油能力提供了评价指标。试验结果表明,驱油剂与原油的乳化过程能有效剥离油膜,适合在高含水阶段进一步提高驱油效率;乳化能力与油膜驱替效率间有很好的正相关关系,驱油剂的乳化能力决定其油膜驱替效率。通过分析证明界面张力并不能作为评价乳化能力的唯一标准,进一步完善了现有的乳化提高微观驱油效率的机理。     

超稠油-水乳状液形成能量原理实验研究

超稠油热采过程中，地层及井筒中均可能导致乳状液的产生，而乳状液的性质必将影响流体流动及生产过程，因此研究乳状液形成的能量原理尤为重要。室内实验研究了超稠油一水乳状液形成的能量原理，研究结果表明：能量是超稠油-水乳状液形成的决定性因素，低温下超稠油很难形成乳状液，舍水率过高也很难形成乳状液。该成果可为制定合理的开采工艺、破乳方法等提供参考。     

高含水油井新型防蜡降粘剂HW—01

本文介绍了根据高含水油井采出液特点研制的高含水油井新型防蜡降粘剂ＨＷ０１，给出了ＨＷ０１的乳化降粘性能、对水包油型原油乳状液油珠聚结温度的降低作用、防蜡效果以及以ＨＷ０１为乳化剂配制的水包油型原油乳状液的热沉降脱水性能，并与ＡＥ１９１０进行了比较。本文还探讨了高含水油井防蜡降粘剂的作用机理，提出了高含水油井防蜡降粘剂研制开发的新思路。     

流动改进剂对抽油机井内含水原油流动规律影响的研究

拟乳状液流动是石油开采和油气集输过程中新的流动现象,该流动与常规油气水混合物流动相比,可以大大降低管流沿程阻力、局部阻力,提高抽油机泵效。通过开展抽油泵泵筒凡尔、抽油泵柱塞凡尔、抽油泵筛管对不同含水、不同改进剂浓度的含水原油流动阻力试验,得到了含水原油加入流动改进剂后的转相点,流动改进剂的最佳使用浓度为0.2mL/L。     

石油乳状液的黏度模型

在大量文献调研的基础上,总结了化学复合驱数值模拟中应用的石油乳状液黏度模型,包括黏度-含水率模型、黏度-剪切速率模型以及黏度-含水率-剪切速率模型.研究表明化学驱中生成的乳状液的黏度受到多种因素影响,其中最为重要的是体系的含水率(或含油率)、剪切速率和温度;对于不同的含水条件,乳状液的黏度表达式不同;随着含水率的增加,将出现黏度突变的临界含水率,此临界点对应水包油型与油包水型乳状液之间的转变.建立了化学驱数值模拟软件中对应不同含水阶段的乳状液黏度模型.图4参13