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。     

稠油催化改质降黏实验研究

稠油催化改质是在350~400℃的稠油中加入催化剂,使其分子中的C-C键发生断裂,大分子变成小分子,稠油平均分子量降低,胶质和沥青质总含量减少,以达到大幅度降低稠油黏度、改善稠油流动性和实现稠油管道常温输送的目的。通过控制反应条件,可以抑制缩合结焦副反应。选择油酸铁作为催化剂,在较优操作条件下(油酸铁质量分数0.1%,反应温度370℃,反应时间30 min),对稠油进行催化改质降黏。改质稠油黏度由原始的21 040 mPa·s下降到336 mPa·s,降黏率为98.7%,胶质和沥青质分别减少了11.3%和20%,饱和烃和沥青质分别增加了约16.1%和15.2%。凝点从20℃下降到-5℃,平均分子量从620降至450,有利于常温管道输送。     

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。     

超稠油改质降黏机理研究

研究了河南超稠油水热供氢催化裂解降黏,以及胜利超稠油水热催化裂解降黏反应机理,结果表明:高温水物化性质的改变有利于稠油水热催化裂解的进行;催化剂不仅使C-S键断裂,而且使C-O键、C-N键也发生了断裂,进一步促进了高温水参与催化裂解反应;在供氢剂与催化剂的协同作用下,供氢剂提供的氢自由基与裂解的基团作用,使聚合反应减弱,生成大分子化合物的量减少,而小分子饱和烃和芳香烃的量则增加,稠油分子的聚集状态发生一定程度的改变;沥青质、胶质中的杂原子含量(如S、O、N)减少,分子之间的相互作用力减弱,氢碳原子比(N_H/N_C)提高,稠油的黏度进一步降低,品质得到一定程度的改善.     

模拟内外源协同催化稠油水热裂解研究

外源催化剂进入油藏后可能与原位无机矿物形成复合物，并发生协同催化水热裂解反应。制备了蒙脱土负载的柠檬酸锌复合物模拟内外源协同催化剂，考察了其对稠油的催化降黏性能，并对反应前后的稠油进行了热重（TGA）、差示扫描量热仪（DSC）、气相色谱（GC）和元素分析（EA）。结果表明，复合催化剂B@Zn(Ⅱ)L使稠油的降黏率（30℃）从55.2%升高到65.4%，说明稠油热采中存在内外源协同催化的现象；复合催化剂B@Zn(Ⅱ)L与供氢剂乙醇协同作用后，稠油的降黏率从65.4%升高到80.1%；协同作用后，稠油中的部分高烃类化合物裂解为低烃类化合物，部分重质组分分解为轻质组分。因此，稠油析蜡点降低，N、S质量分数下降，高碳烃类化合物相对含量降低，低碳烃相对含量增加。     

稠油水热裂解催化降粘的室内研究

研制和合成一种新型水热裂解催化剂,并将其用于新疆油田稠油的水热催化裂解降粘反应,应用柱层析法对反应前后稠油的族组成进行了测定,研究结果表明：新型稠油水热裂解催化剂可以使新疆油田稠油在反应温度为200℃,催化剂用量0.4%时,粘度降低达到91.1%,并有8.94%的重质组分裂解为轻质组分。使用气相色谱仪对反应前后的饱和烃进行烃分布测定,同时也用红外光谱IR对反应前后胶质、沥青质的结构进行了测定,说明反应后稠油重质组分发生了裂解,转化成小部分饱和烃,导致稠油黏度降低,在一定程度上改变了稠油的品质。     

稠油蒸汽-CO2-化学催化复合吞吐作用机理

针对蒸汽复合液态二氧化碳和层内水热裂解催化剂吞吐注入时,其措施效果不稳定的现象,开展了不同催化剂、CO2、蒸汽单独与稠油作用,以及两两复合作用下原油降黏效果对比实验.由静态降黏实验后气样组分监测,剖析了CO2与裂解催化剂混合应用于稠油降黏时的抑制机理.结果表明:蒸汽吞吐复合注CO2和层内裂解催化剂时,其降黏率较单独催化剂应用时降低14%左右;其主要抑制机理为:CO2可减弱弱碱性硫原子的质子化产生活性中间体的作用,加速稠油中有氧基团的酸聚合反应,抑制可产生活性氢的水气转换反应,导致对裂解后稠油中氢烃组分的抽提,从而致使复合降黏效果变差.由此,推荐了合理的注入段塞流程,为提高该复合技术开发效果的稳定性具有一定指导意义.     

空气辅助蒸汽吞吐采油机理

采用填砂模型驱替、吞吐实验及油藏数值模拟,研究蒸汽(热水)—空气驱替和空气辅助蒸汽吞吐规律,分析空气辅助蒸汽吞吐的采油机理.结果表明:100℃温度时,注入空气使热水驱的驱油效率降低,热水—空气驱采出稠油的黏度较热水驱采出稠油的升高20.43%;200℃温度时,蒸汽—空气驱与蒸汽驱的开采效果差别不明显,蒸汽—空气驱采出稠油的黏度较蒸汽驱采出稠油的升高10.80%.蒸汽(热水)—空气驱采出稠油的沥青质质量分数高于蒸汽(或热水)驱采出稠油的.蒸汽—空气驱采出气的O2体积分数低于3%,CO2体积分数为3%~5%.在蒸汽吞吐过程中,注入空气与稠油反应而被消耗,利用未反应的N2及生成的CO2等烟气的增压助排、气体降黏、生热、提高热效率和固砂等作用,能够改善蒸汽吞吐开采的效果,与N2辅助蒸汽吞吐增产效果相当,较蒸汽吞吐周期采油量提高20%~30%,吞吐开采轮次越高,增产效果越明显.     

渤海稠油油田注气配伍性及混相机理

渤海稠油储量十分丰富,目前热采采收率低,挖潜潜力巨大,探讨海上稠油油田注气开采可行性具有重要的现实意义。通过注气膨胀实验及多次接触实验,研究了不同注气介质(CO₂、N₂、天然气)对渤海不同黏度稠油(普I-1类、普I-2-A类、普I-2-B类)的增溶膨胀降黏效果及混相机理。注气膨胀实验结果表明,CO₂与稠油的配伍性优于天然气和N₂,CO₂对3类稠油的降黏率分别为78%、85%、90%,天然气对3类稠油的降黏率分别为29%、69%、62%,注CO₂更适用于普I-2-B类稠油,注天然气更适用于普I-2-A类稠油。多次接触实验结果表明,CO₂驱的传质机理以溶解凝析为主,N₂驱的传质机理以萃取抽提为主,天然气驱的传质机理为凝析-抽提平衡;理论最小混相压力均大于43.00 MPa,因此在驱替前缘均难以形成混相。研究结果可为渤海稠油油田注气提高采收率提供重要依据及技术支持。     

催化磺化法降低高黏度稠油黏度

对胜利油田的高黏度稠油用硫酸进行磺化,在磺化过程中加入了催化剂,制成了磺化稠油。实验得到磺化稠油的最优配制条件:煤油与稠油质量比为4∶5,硫酸质量分数55%,加入量为稠油质量的4%,催化剂的加入量为稠油的5%,磺化温度小于20℃,反应时间2 h。再将磺化稠油与表面活性剂进行复配,研制出磺化稠油降黏剂。将少量所制备的磺化稠油降黏剂在50℃下加入到胜利油田所提供的黏度为45 000 mPa.s的高黏度稠油中,其黏度降至850 mPa.s,降黏率为98.1%。     

过热蒸汽与稠油之间的水热裂解实验

高温水热裂解实验一般都是在稠油与高温高压热水间进行,而过热蒸汽与稠油间的水热裂解反应目前尚无研究.为了展开此项研究,在调研的基础上设计了一种可变体积的高温高压反应釜替换定体积反应釜,实现了稠油过热蒸汽下的水热裂解实验.通过该设备实验研究了不同温度、不同含水量条件下过热蒸汽对稠油水热裂解的影响规律.实验结果表明,原油与过热蒸汽之间发生了明显的水热裂解反应.进一步分析可知,水热裂解反应后,原油黏度降低,饱和烃与芳香烃增加,胶质、沥青质含量降低,原油中的碳原子含量降低,氢原子含量明显增加,硫原子含量减小.随着含水量的增加,反应后原油的黏度先减小后增加,含水量为30%时,原油黏度最小.     

辽河稠油超声波降黏技术的实验探究

用变幅杆式超声波反应器进行了辽河油田稠油超声裂解降黏实验研究。考察了超声波处理温度、处理时间及超声波功率对降黏率的影响,优化了超声波处理工艺参数,计算并比较了超声波处理过程与减黏裂化过程所消耗的能量。实验结果表明,在高压条件下(实验压力为8 MPa),1kg辽河稠油在超声波功率1.5 kW、超声波处理温度300℃及超声波处理时间20 min的条件下降黏效果最好,降黏率为47.69%;超声波功率对降黏率影响最大,其次为超声波处理时间和超声波处理温度;与减黏裂化技术过程相比,处理相同质量油样时超声波处理过程的能耗更低。研究结果可为稠油的低能耗、高效率的降黏方法提供有效途径。     

重质原油水热裂解降黏技术研究进展

随着常规原油产量下降,重质原油的开采和应用逐渐受到人们重视,但是重质原油密度高、黏度大、开采难度大是重质原油开采所面临的问题。重质原油的降黏方式有很多种,其中改质降黏和非改质降黏是重质原油降黏的两种重要方式,非改质降黏技术有加热降黏、掺稀降黏、化学降黏等,改质降黏有两种方法,分别为水热裂解和轻度热裂化。水热裂解降黏技术是基于热裂化之上更高效的一种降黏方法,在适当的反应条件和适合的催化剂条件下,能显著降低重质原油的黏度,是一种应用前景较好的重质原油开采技术。     

粘弹性稠油的驱替特征及其影响因素分析

在粘弹性稠油一维两相驱替数学模型基础上,考虑影响稠油松弛特性的两个因素:温度和胶质-沥青质含量(体积分数),进行了数值求解,分析了松弛特性的影响因素及其对水驱稠油的影响.分析表明:温度越高,松弛特性越弱;胶质-沥青质含量越高,松弛特性越强,粘弹特性越显著;松弛特性可以降低驱替压力梯度,提高含水饱和度,推迟见水时间,延长开采时间,提高采收率,改善水驱粘弹性稠油的开发效果,但其影响随着温度的升高或胶质-沥青质含量的降低而减弱.研究成果为粘弹性稠油的驱替特征及其开发效果的研究提供了理论指导.     

不同非凝析气对稠油高压物性的影响

QHD33-1南油田是一个已勘探发现但尚未动用的稠油油田,跟以往稠油油田开发不同,油田立足于以热采开发方式为主的前期开发,热采开发方案设计需要大量的室内实验数据。基于室内物理模拟,采用高温高压实验仪器,开展了多种非凝析气对稠油高温高压热物性影响的研究。结果表明,QHD33-1南油田稠油在相同温度和压力下溶解CO2与油体积比明显高于N2,溶解CO2的降黏率可达30%~90%,温度越低,压力越大,溶解CO2的降黏作用越明显;在实验温度和压力下溶解N2降黏幅度均低于20%;烟道气的溶解能力及降黏效果高于N2,低于CO2。     

碱在多孔介质中传输机理

运用数值模拟的方法对碱在多孔介质中的传输机理进行了研究.研究结果表明,数值解与实验值有良好的一致性;综合吸附作用使得碱运移存在着严重的滞后现象,使得碱在多孔介质中段塞浓度下降,削弱了化学剂的驱油效率,影响其在多孔介质中的波及体积;综合扩散作用不仅使碱迅速的扩散到岩心中更大范围,扩大了波及体积,而且扩散作用使得碱的有效浓度降低,以及在岩心出口过早的排出,使得碱驱替的有效期变短,降低了驱油效率,为了保持段塞浓度,势必要增加段塞尺寸,这就要提高经济成本;段塞尺寸过小可能在岩心中完全形成无效驱替带,因此应该结合实际情况来考虑段塞尺寸.     

基于解烃菌的稠油降黏方法研究

传统稠油降黏技术存在影响油品质量、工作量大、成本过高等缺陷,因此研究了一种基于解烃菌的稠油降黏新方法。在实验室培养、筛选出一株解烃菌,测定该菌的最佳生长条件,研究其稠油降黏、清蜡、降解胶质性能。结果表明,该菌种对稠油的降黏率为22.49%～32.93%,稠油析蜡点由44.4 ℃降低到39.5 ℃;蜡质量分数由13.00%下降到3.80%,胶质质量分数由16.45%下降到13.75%;加入菌株后,稠油的清蜡率为70.08%,稠油析蜡点的降幅为4.9 ℃。由此可以看出,该菌株对稠油有显著的降黏、清蜡效果。     

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。     

原油流动性改进剂研究现状

原油是一种含有石蜡、胶质和沥青质等多种组分的复杂烃类混合物,为改善含蜡原油的流动性,向原油中添加合成高分子化学剂,是实现原油低温输送、稠油降黏最简便和最有效的方法。阐述了目前国内外学者对降凝剂、降黏剂、破乳剂的研究及使用现状,为现场流动性改进剂的使用提供了技术支持。     

辽河油田杜84区块超稠油低温氧化反应实验

在模拟注蒸汽条件下,开展辽河油田杜84区块超稠油低温氧化反应实验,分析稠油黏度、SARA组成及气体产物的变化,探讨超稠油低温氧化反应的基本特征和机理.结果表明:杜84区块超稠油经过低温氧化反应后气体产物主要为CO2、CO和余O2,并有少量烃气、SO2和H2S,余氧体积分数一般低于4%.在空气压力为0.25MPa时,超稠油低温氧化反应后黏度增大10%~40%,重质组分体积分数增加5.00%,其中,胶质质量分数降低2.00%~5.00%,沥青质质量分数增大5.00%~10.00%.超稠油低温氧化反应机理主要是芳烃加氧或聚合向胶质转化,胶质加氧或聚合向沥青质转化.