乳化稠油中多重乳滴的形成及对乳状液性质的影响

在新滩肯东451区块产出的平均含水58%的稠油(W/O乳状油)中以0.6 mg/g油的加量加入复配乳化剂HATJ72,在50℃搅拌2分钟转相形成的O/W乳状液,含大量复杂的多重乳滴,观测到了以水为最外相的七重乳滴.多重乳滴稳定性差,讨论了影响多重乳滴稳定性的因素:乳化剂及其加量;搅拌强度;温度;Ostwald熟化作用及形成原始乳滴时的油水比.由该区块净化稠油和含水7.2%的塔河稠油加水加乳化剂配制的O/W乳状液中乳滴结构比较简单,绝大多数为W/O/W型.与由肯东稠油加水加乳化剂配制的O/W乳状液相比,肯东含水(58%)稠油加乳化剂转相形成的含水相同(35%)的O/W乳状液,表观黏度较低且黏度较不稳定.简介了获得成功的肯东451站含水稠油乳化降黏集输试验.在含水58%的稠油中按0.6 mg/g油的加量加入乳化剂HATJ72和自由水,转相形成O/W乳状液,输送温度50℃,乳化液滴结构复杂,乳状液稳定性较差,输送至下游5公里处时,管道垂直方向上含水、油、水滴数量、黏度已有很大差异.液滴结构复杂、乳状液稳定性差,是自由水引起的,因此应控制掺水量.     

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。     

稠油水包油型乳状液表观黏度的影响因素及预测模型

通过单因素实验,系统分析了两性/非离子复配表面活性剂含量、无机/有机复配碱含量、含油率、搅拌速率、乳化温度对稠油水包油(O/W)型乳状液表观黏度的影响。在单因素实验基础上,进行了六因素三水平的正交实验,并应用SPSS软件进行方差分析及非线性回归,进一步分析各因素对乳状液表观黏度影响的显著程度,得到稠油O/W型乳状液的表观黏度预测模型,进而从理论上分析了各因素对乳状液表观黏度的影响规律。结果表明,随着复配表面活性剂含量的增加,乳状液表观黏度增大;复配碱对乳状液表观黏度的影响具有双重性,既能促使界面上活性物质发生电离,又能压缩扩散双电层,结果取决于两者的相互竞争;随着含油率的增加,乳状液表观黏度增大;搅拌速率在500~1000 r/min范围内,随着搅拌速率的增加,乳状液表观黏度增大,在1000~1500 r/min〖JP〗范围内,表观黏度变化不大;乳化温度升高导致乳状液表观黏度降低。稠油O/W型乳状液的表观黏度预测模型预测的表观黏度与实验结果吻合。     

稠油输送抗乳化减阻剂的优化

采用宏/微观测试手段分析了旅大油田稠油采出液乳化致稠的主要影响因素,比选评价可有效抑制油水乳化的抗乳化减阻剂复配体系;依据稠油现场集输设计方案,采用动态流变学测试方法,模拟稠油-水乳状液加剂前后表观黏度的变化规律,并利用OLGA软件计算油水液加剂前后管输流动摩阻,评价复配体系的抗乳化效率及减阻效果。结果表明：温度和含水率是影响稠油乳化的主要因素;在稠油采出液中加入200 mg/L的复配抗乳化体系(m(AP9901)∶m(TA1031)=2∶1),可有效抑制油水乳化,降低油水界面张力,还可促进W/O型乳状液破乳析水,显著降低油水混输流动摩阻,减阻率可达66.87%。     

聚合物对W/O乳状液稳定性的影响规律研究

根据孤岛聚合物驱现场采出液特征,室内模拟配制了W/O乳状液,研究了聚合物对乳状液表观黏度、液滴直径及油水界面黏弹性质的影响规律.结果表明,采出液中的残留聚合物可显著提高乳状液的表观黏度,当聚合物浓度为400 mg/L时,乳状液黏度达到极大值;大于400 mg/L时,乳状液的黏度不再增大.聚合物浓度增大使W/O乳状液的水珠粒径减小、分布集中;聚合物浓度大于300 mg/L时,水珠粒径基本不变.聚合物可改变油水界面膜的流变性,增强油/水界面的黏弹性模量和复数黏度,增大界面膜的强度,增加乳状液的稳定性.以上效应导致含聚合物的采出液乳化更加稳定,破乳更加困难.     

4种委内瑞拉稠油乳化降黏特性实验研究

研究了含水量不同的4种委内瑞拉稠油的乳化降黏特性。所用乳化剂代号WS-4,为复配以其他活性物质的双金属催化聚醚,配成设定浓度的水溶液,加量按O/W乳状液计为250 mg/L。4种O/W稠油乳状液的流变特性不同,其中稠油2393（30℃黏度10.50 Pa.s,密度0.896 g/cm^3,含胶质沥青质35.6%）的乳状液（真实油水体积比60.1∶39.9,水相中WS-4表观浓度628 mg/L）流变性能最佳,在恒定剪切速率下（3.4-34 s^-1）表观黏度随温度升高（30-70℃）先略有增大,以后大幅度下降,随剪切时间延长（0-120 min）先略有增大,以后趋于下降,在恒定温度下（30-70℃）表观黏度随剪切速率增大（3.4-34 s^-1）持续下降,测试过程中乳状液不发生反相,最高表观黏度不超过530 mPa·s。稠油J-20的乳状液有相似的流变特性。在显微镜下观察到这两种稠油乳状液中,乳化剂水溶液完全铺展在油滴表面,原油充分分散,显示近似双连续相结构。从润湿热力学角度讨论了乳化降黏机理,还讨论了液滴尺寸与液滴聚并的关系。图16表2参12。     

O/W型稠油乳状液的静态稳定性评价研究

针对河南油田某井稠油,采用自制的TN-01乳化剂,根据稠油乳化降黏原理及O/W型乳状液的形成机制,研究了乳化剂的类型、含量、乳化方式、搅拌方式、搅拌速度和相体积分数等对O/W型稠油乳状液稳定性的影响.本文初步探讨了在TN-01中加入纳米助剂TN-23对O/W型稠油乳状液稳定性的影响,为纳米材料在稠油乳化降黏中的应用提供了一个可参考的基础数据.     

O/W型稠油乳状液的静态稳定性评价

针对河南油田某井稠油,采用自制的TN-01乳化剂,根据稠油乳化降黏原理及O/W型乳状液的形成机制,研究了乳化剂的类型和含量、乳化方式、搅拌方式和搅拌速度、相体积分数等对O/W型稠油乳状液稳定性的影响,特别是初步探讨了在TN-01中加入纳米助剂TN-23,对O/W型稠油乳状液稳定性的影响,为纳米材料在稠油乳化降黏中的应用提供一个可参考的基础数据.     

陈庄稠油乳化降黏试验

稠油乳化降黏技术是采用加剂的方法,将表面活性剂(乳化剂)加入稠油中形成乳状液,添加乳化剂后形成的乳状液的黏度可比稠油黏度降低2~4个数量级甚至更多。针对陈庄稠油,进行了室内实验,配置了一系列O/W型乳化剂,通过HLB法与静态稳定性实验对近20种乳化剂及其复配方案进行了初选。从降黏率的角度出发,对初选出来的9种乳化剂进行优选,最终筛选出了降黏效果好、静态稳定性优的两种复配型乳化剂,即司班80(25.8%)与十二烷基苯磺酸钠(74.2%)复配型乳化剂、司班80(10.1%)与十二烷基苯磺酸钠(89.9%)复配型乳化剂,两种乳化剂的降黏率均在99%以上。     

O/W型TR-02稠油乳状液的配制及静态稳定性评价

针对河南油田L131井稠油,采用自制的TR-02乳化剂,根据稠油乳化降黏原理及O/W型乳状液的形成机制,研究了乳化剂的类型和含量、乳化方式、搅拌方式和搅拌速度、相体积分数等对O/W型稠油乳状液稳定性的影响,特别是初步探讨了在TR-02中加入纳米助剂TR-23,对O/W型稠油乳状液稳定性的影响,为纳米材料在稠油乳化降黏中的应用提供一个可参考的基础数据。     

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。     

稠油乳化驱油机理及室内效果评价

渤海L油田属于稠油油藏,存在水驱开发程度较低的问题。为了改善油水差异的问题,开展了稠油乳化剂与储层岩石润湿能力、原油之间乳化能力、界面张力和降黏效果实验及机理研究。结果表明,稠油乳化剂一方面可以使亲油岩石转变为亲水岩石,另一方面降低亲水岩石的亲水性,有利于将原油与岩石分离,达到提高洗油效率的目的。当"油:水"低于"4:6"时,稠油乳化剂溶液与原油可形成W/O/W型乳状液,大幅度降低稠油黏度,达到改善稠油储层内流动性和扩大宏观波及体积的目的。稠油乳化剂与原油在多孔介质内接触并发生乳化作用,乳状液通过吼道时存在"贾敏效应",致使局部渗流阻力增加和微观波及效果提高。     

降粘剂BHJN-14在稠油管输中的应用

针对渤海某平台的稠油乳状液筛选出降粘效果最好的稠油降粘剂BHJN—14。它由阴离子表面活性剂和非离子表面活性剂复配而成,可以将油包水（W／O）乳状液反相成为水包油（O／w）乳状液,大大降低产液的表观粘度,药剂中BHJN-14含量为1％时降粘率达到98．4％。进一步对BHJN-14开展浓度梯度和脱水影响试验,BHJN-14含量高于500μg时降粘率达到95％。现场应用结果表明,BHJN-14含量为120-500μg时即可稳定控制海管压降,效果优于同浓度下的破乳剂,保证井口压力的稳定和生产的正常进行,使用过程中不影响现用破乳剂的脱水效能。     

油气混输管道中天然气水合物的形成和堵塞过程研究

为研究油气混输管道中天然气水合物的形成和堵塞过程,采用自行设计的高压环道装置,以去离子水、柴油、天然气为管输介质,在含水率70%、液相初始流量2 000kg/h等条件下进行水合物堵塞实验。研究结果表明:实验时水合物在管道中各处同时生成,但初始生成量并不相同;在实验含水率70%的条件下,水合物主要在管道气相空间壁面和液相主体中生成;水合物的生成会导致管内流量降低,在未添加乳化剂的情况下,油水混合液会因流量的降低而产生分层,此时水合物颗粒集中分布在混合液下层,造成流体黏度和管段压降的急剧升高,进而引发管道堵塞。     

聚醚结构对油水界面性能及稠油降黏效果的影响

为深入认识化学驱稠油乳化降黏的作用机制,考察了3种不同结构的聚醚与稠油的界面张力和界面扩张流变性质,测定了聚醚溶液与稠油形成的乳状液的稳定性、粒径和黏度.结果表明,聚醚类表面活性剂具有较长的柔性氧乙烯(EO)链和氧丙烯(PO)链,能形成界面"亚层",油水界面膜以弹性为主,易与稠油形成稳定的O/W乳状液,显著降低稠油黏度...     

甜菜碱溶液的界面性能及其在稠油降粘中的应用

为探索稠油乳化降黏过程中乳化剂的构效关系,考察了直链烷基甜菜碱(ASB)、二甲苯基取代甜菜碱(BSB)与稠油的油/水动态界面张力和界面扩张流变参数,测定了甜菜碱溶液与稠油形成的乳状液的稳定性、粒径和黏度。结果表明：甜菜碱分子的亲水基团平铺在界面上,形成具有一定弹性和强度的油/水界面膜,易与稠油形成稳定的O/W乳状液,显著降低了油相黏度。当油/水体积比为1∶1时,2种甜菜碱在质量分数为0.1%～1.0%的范围内,降黏率大于98%。ASB分子与稠油中活性物质混合吸附、协同作用,具有比BSB更高的界面活性和更强的稳定稠油乳状液能力,能在更宽的油/水体积比范围内有效降黏。     

Development and applications of solids-free oil-in-water drilling fluids

The increasing application of near balanced drilling technology to low-pressure and depleted fractured reservoirs requires the use of low-density drilling fluids to avoid formation damage. Solidsfree oil-in-water （O/W） emulsion drilling fluid is one type of low-density drilling fluid suitable for depleted fractured reservoirs. In this paper, the solids-free O/W drilling fluid was developed and has been successfully used in the Bozhong 28-1 oil and gas field, by which lost circulation, a severe problem occurred previously when drilling into fractured reservoir beds, was controlled, thereby minimizing formation damage. The O/W emulsion drilling fluid was prepared by adding 20% （by volume） No. 5 mineral oil （with high flash point, as dispersed phase） into seawater （as continuous phase）. Surfactant HTO-1 （as a primary emulsifier） and non-ionic surfactant HTO-2 （as a secondary emulsifier） were added into the drilling fluid system to stabilize the emulsion; and YJD polymer was also added to seawater to improve the viscosity of the continuous phase （seawater）. The drilling fluid was characterized by high flash point, good thermal stability and high stability to crude oil contamination.     

The Formation of Waxy Crude Oil-in-water Emulsions for the Reduction of Pour Point and Viscosity

Waxy crude oil is characterized by high pour point and poor flow properties, which bring great difficulty to the oil exploitation and transportation. In this study, the fluidity of waxy crude oil with the pour point of 47°C was highly improved by emulsification with synthetic formation water used as aqueous phase. It was found that the combination of CAO-35 and sodium oleate was an effective emulsifier mixture to form stable waxy crude oil-in-water emulsion and when the mass ratio of oil to water was 7:3, the optimum composition of emulsifying additives with respect to the total mass of the emulsion was obtained as follows: emulsifier mixture (the mass ratio of CAO-35 to sodium oleate was 8:2) 0.4% (w/w), sodium triphosphate 0.028% (w/w), NaOH 0.05% (w/w), and polyacrylamide 0.15% (w/w). Diverse factors affecting the pour point of the formed emulsion were also studied. It was found that the pour point of emulsion increased as oil content increased and the optimum mixing speed and cooling rate were 600 rpm and 0.5°C/min, respectively. Under the optimum emulsifying conditions, when mixing speeds were 250 and 600 rpm, respectively, by forming O/W emulsions with the oil content of 70%, the pour point reductions were 20 and 25°C, respectively, and the corresponding viscosity reductions were 89.79% and 97.46% (40°C), respectively. Thus the pour point and viscosity of waxy crude oil are obviously reduced by forming oil-in-water emulsion, which is highly promising for the exploitation and transportation of waxy crude oil.     

MD膜驱剂对水包油乳状液的破乳作用

MD膜驱油现场试验中发现采出的含油污水有逐渐变清的趋势。实验考察了MD-1膜驱剂(一种单分子双季铵盐)对油田采出水的zeta电位、脱油率和水包油乳状液的脱水率的影响。结果表明。MD-1在水中电离生成的阳离子压缩双电层。zeta电位随着MD-1浓度的增加而增加，压缩双电层是渐进过程；MD-1对油田采出水的破乳作用随MD-1浓度增加而增加并且与采出水的含油量有关，含油量低时破乳脱油效果不佳；由阴离子表面活性剂ORS41和非离子表面活性剂OP-10为乳化剂形成的水包油乳状液(油相为含1％胶质和沥青质的煤油)。其脱水率均随MD-1浓度的增加而增加，但在乳化刺为OP-10时脱水率较低；MD-1膜驱剂与油相中的胶质及沥青质作用，破坏油水界面致使油滴聚并、破乳。图7表2参11。     

特超稠油污水回掺降粘集输工艺

通过对河南古城油田BQ10区特超稠油乳状液的室内试验分析,指出该种乳状液的实际相突变点为68%左右,当相浓度Φ≥68%时,以W/O型为主的乳状液突变为以O/W型为主的乳状液.乳状液变型后,原油与管道内壁之间的摩擦以及原油之间的摩擦转变为水与管道内壁及水与水之间的摩擦,从而大幅度降低其粘度和摩阻损失;通过对古城BQ10区特超稠油区块单元内部污水回掺降粘集输的现场试验,证明与室内试验分析得出的结论相符合,说明区块单元污水回掺不同于常规的掺热水,也不同于掺联合站处理过的净化污水,它优于单井掺稀油.最后指出该工艺可有效地降低井站回压,方便生产管理,降低开采成本,提高采油效率和经济效益,具有低耗节能的优点.