稠油体系的微观结构及流变性分析

论述了稠油的胶体结构性质.沥青质胶束在体系各种力作用下通过自缔合作用,可形成不同层次的超分子结构,使稠油成为一种多分散的胶体体系.利用透射电子显微镜观察了稠油内部胶团结构的形态,分析了胶质-沥青质的存在状态.利用RS75旋转黏度计测试并分析了稠油的黏温特性及流变特性.结果表明:黏温曲线在测量区间内(20～80℃)较好地符合Arrhenius方程,低温下的活化能高于高温下的活化能;在较低温度下,稠油黏度具有剪切稀释性,并且随压力增大而增大,这是低温下胶质、沥青质结构增强及少量蜡晶析出共同作用的结果.     

煤灰黏温特性的测试条件

煤灰的黏温特性对以液态排渣的气流床气化炉至关重要。选用岳阳煤灰为原料,在实验室购置的RV DV-Ⅲ型高温黏度计上分别从样品量、升温条件、降温速率等方面对煤灰黏温特性的测试条件进行了研究。结果表明:应用此仪器进行煤灰黏温特性测试,制灰量至少为80g,预熔后的渣样量为40~50g;一般以待测样品流动温度(TF)以上200℃作为测试的最高温度,样品升温段在灰熔点以下100℃能以较快速率升温,在灰熔点附近降低升温速率并在灰熔点左右恒温。采用连续降温方式进行测试,分析显示以1℃/min降温速率进行测试较合理。     

煤灰和熔渣的熔融特性和黏温特性比较

利用灰熔点测定仪和高温旋转黏度计,研究了鲍店煤和混配煤的两种煤灰和经气化炉高温熔融后熔渣的熔融特性和黏温特性。在高温条件下,煤灰和熔渣的黏度变化规律相似;根据煤灰和熔渣的组成及其在Al2O3-SiO2-CaO-FeO四元相图中的位置和在临界黏度附近矿物质的变化规律,分析了煤灰和熔渣熔融特性和黏温特性差异的原因,分析结果与实验结果吻合良好。     

稠油油藏层内提温改质降黏技术室内实验研究

 黏度高、流动性差是制约稠油开采的主要问题,而解决的关键是降黏,本文研制和筛选出了适合稠油油藏开采的就地化学生热和催化复合体系.通过对生热体系进行正交试验,用极差分析法得出各因素对生热温度峰值影响的主次顺序;又通过对3种催化剂作用前后的原油进行了黏度和四组分测定,优选出适合稠油的催化降黏剂,并对优选出的催化剂作用后的原油进行了气相色谱分析.结果表明,影响生热温度峰值的因素的主次顺序依次是：反应物浓度、pH值、初始温度.4mol/L的NaNO₂/NH₄Cl溶液在60℃下可使反应液的温度提升150℃;油酸镍可作为稠油降黏催化剂,降黏率达80.3%,且使稠油中的胶质、沥青质含量分别下降,提高了饱和烃和芳香烃的含量.复合体系室内岩心模拟实验结果表明：交替段塞注入时,交替段塞的尺寸越小越好,0.1PV(孔隙体积)的交替段塞注入可提高驱油效率15.6%.     

稠油催化水热裂解降黏实验研究

采用高温高压反应釜模拟研究了稠油在开采过程中全温度段(50～300℃)条件下的催化水热裂解降黏反应,利用元素分析仪和高效液相色谱分析了稠油元素组成和族组成变化,利用旋转流变仪测试并分析了稠油黏度变化及黏温特性,初步探讨了200℃以下的稠油催化水热裂解降黏的实质.结果表明:稠油在低温条件下水热裂解反应降黏以破坏弱化学作用力为主,稠油降黏率与重质组分减少密切相关.有催化剂存在时,稠油催化裂解作用的主要温度在150～200℃,反应24 h降黏率可达到80%以上.     

高频波动对多孔弹性介质中稠油黏温参数影响规律研究

为了定量描述高频波动激励井热力学降黏解堵的机理,基于高频波在多孔弹性介质中能量传播、损耗和转化的动力学特征,建立了高频波动激励下稠油油藏近井带储层中稠油温度及黏度变化的稳态和非稳态耦合动力学模型。该模型由能量衰减和转化方程、非均匀热源圆筒壁导热微分方程和温黏状态方程组成,采用耦合迭代方法进行数值计算,揭示了高频波对多孔弹性介质中稠油温度和黏度影响的主控因素及规律。结果表明:频率为20 k Hz的高频波动在r0.6 m范围内作用效果明显,频率越高作用效果越好,但处理范围越小;与波动频率相比,振幅对其作用效果更显著;波动作用由非稳态向稳态过渡所用时间约400 s。该模型的建立与求解,为稠油油藏近井地带高频波动解堵增产增注技术提供了重要的理论依据。     

大庆普通稠油粘温及流变性研究

以大庆江37普通稠油为研究对象,利用Anton Paar MCR301旋转流变仪开展了稠油黏温及流变特性的实验研究。通过室内实验,测定了大庆普通稠油在不同温度、压力及剪切速率条件下的黏度,研究了稠油流变性特性及屈服应力与温度的关系。研究结果表明,稠油的黏度对温度非常敏感,随温度升高而大幅度降低,在拐点温度处之前,稠油黏-温关系曲线随压力变化较大;在拐点温度处之后,压力对黏度影响不大。流变性曲线说明,低温40℃条件下稠油油样属于Bingham塑性流体。随着温度升高,原油流变性表现为牛顿流体特性。     

粘多糖乳化降黏稠油的研究

利用本实验室生产的粘多糖A对辽河重质稠油进行乳化降黏试验,系统考察油水质量比、多糖浓度、乳化温度、乳化转速和乳化时间对稠油乳化降黏的影响。结果表明：将油水质量比6：4,多糖质量浓度150 mg/L的稠油溶液放入温度25 ℃、转速160 r/min的摇床乳化6 h,稠油黏度由87000 mPa·s降至310 mPa·s,降黏率达到99.6%。此外,通过对乳化降黏后稠油破乳处理研究发现,稠油在室温静置24 h后即可实现油水分离,且破乳后的多糖水溶液可以重复使用2批次,显著降低了多糖乳化剂及后续稠油脱出水处理成本。因此,该粘多糖A可广泛应用于稠油乳化降黏开采和输送领域。     

稠油氧化自生表面活性剂乳化降黏实验研究*

以渤海稠油为原料,研究了空气低温催化氧化对稠油组成和性质的影响;并抽提分离出氧化稠油中石油羧酸,制成石油羧酸盐,评价其乳化性能;最后以稠油氧化程度、乳化助剂加量、含水率和乳化温度考察了助剂作用下氧化稠油的乳化性能。实验结果表明：稠油经空气低温催化氧化72 h后,沥青质+胶质下降了4.4%,相对平均分子质量减小5.18%,氧化对稠油起到了一定的改质作用;同时稠油酸值由氧化前的2.78 mgKOH/g增长到5.05 mgKOH/g;石油羧酸盐能形成较低的油/水界面张力,具有良好的乳化效果,稠油经空气低温催化氧化后,在复合乳化助剂作用下产生自生表面活性剂,形成水包油型乳液体系达到乳化降黏,降黏率达92%以上。     

稠油降黏新技术的研究进展

稠油中含有大量胶质、沥青质,造成其黏度高、密度大、流动性差,给稠油的开采和输送造成了很大困难.常规降黏方法,包括加热降黏、稀释降黏及乳化降黏,都有其不可克服的缺点.介绍了5种新型降黏技术的作用机理及其在国内的研究应用情况,包括油溶性降黏剂降黏、水热催化裂解降黏、微生物降黏、超声波降黏、磁处理降黏.指出目前单一降黏方法难以解决稠油的开采和输送问题,采用合理的复配技术是解决稠油降黏的有效途径.     

辽河稠油破乳脱水综合技术实验研究

稠油在辽河田具有较大的产量,主要采用热——化学沉降脱水技术进行脱水,存在耗时长、耗能高、耗剂量大的现象。在采用热——化学沉降脱水工艺的基础上,引入超声波物理场,与现有的热——化学沉降脱水工艺相结合,实现声、化学和热联合作用,对辽河稠油进行破乳脱水研究。研究证明可以大幅度降低时间和化学药剂用量,降低能耗,提高脱水效率。     

平面非均质油藏水驱开采特征和剩余油分布实验研究

为明确平面非均质性对水驱开采特征和剩余油分布的影响规律,结合冀东油田非均质性强等特点,运用布置饱和度测量电极的平面非均质物理模型,开展不同主流线与渗透率分布之间的夹角对水驱开采特征和剩余油分布的影响研究。实验结果表明:当主流线与渗透率分布夹角增加时,开采时间增加明显,水流通道建立后,孔隙内含水不断增加,油水接触界面也在不断增加,平面波及系数有所上升,见水时间明显延长,产油速度变慢,最终采收率增幅明显;主流线与渗透率分布夹角为0°的模型中,在注入量为0.11 PV时,水开始在采出井突破,当夹角增加到30°时,水突破的注入量为0.35 PV,剩余油主要分布在非均质性引起的驱替死角,渗流阻力较大的局部中低渗带;单一表面活性剂驱并不适用于水窜后的平面非均质油藏,需要采用在强封堵能力调剖体系提高波及系数的基础上提高驱油效率的方式。     

含水超稠油管输流动特性实验研究

针对辽河油田超稠油的管道输送问题，基于流体力学理论，建立了合理的含水超稠油流变特性物理评价模型。在模拟实际生产条件下，利用所建物理模型对辽河油田杜229生产区块含水超稠油的流动特性进行了实验研究，分析了温度、含水率、流量对超稠油流变性的影响，确定了不同温度和含水率条件下含水超稠油的流变特征。结果表明，含水超稠油的流变模式呈假塑性流体特征。温度和含水率对含水超稠油的流动特性均有明显的影响，温度升高，视粘度下降。含水超稠油的表观粘度随含水率的变化存在一个使粘度发生反转的临界值，临界含水率在50％左右。随流量增加，含水超稠油的表观粘度呈降低趋势，同时流量影响管径选择和输送距离等管输参数。该研究结果为实现超稠油集输和管网合理设计提供了可靠的依据。     

含水超稠油管输流动特性实验研究

针对辽河油田超稠油的管道输送问题,基于流体力学理论,建立了合理的含水超稠油流变特性物理评价模型。在模拟实际生产条件下,利用所建物理模型对辽河油田杜229生产区块含水超稠油的流动特性进行了实验研究,分析了温度、含水率、流量对超稠油流变性的影响,确定了不同温度和含水率条件下含水超稠油的流变特征。结果表明,含水超稠油的流变模式呈假塑性流体特征。温度和含水率对含水超稠油的流动特性均有明显的影响,温度升高,视粘度下降。含水超稠油的表观粘度随含水率的变化存在一个使粘度发生反转的临界值,临界含水率在50%左右。随流量增加,含水超稠油的表观粘度呈降低趋势,同时流量影响管径选择和输送距离等管输参数。该研究结果为实现超稠油集输和管网合理设计提供了可靠的依据。     

辽河盆地冷家地区断裂特征及其控制作用

冷家地区断裂的复杂性造成了油气水分布的多样性和油气水系统的复杂性．弄清断裂发育特征及其控制作用是认识本区油气分布规律的关键．从分析区域构造格架出发,结合区域构造演化史,根据断裂分布、形成机理、活动特征、控制作用,总结出八种成因类型的断裂,建立了七种断裂发育模式,识别出五个级别的断裂,并对研究区构造单元进行划分．为分析断裂对油气的控制作用提供了依据．     

稠油微波脱水的实验研究

稠油由于黏度高、比重大,脱水具有很大的技术困难.利用微波辐射进行了稠油脱水的室内实验,对微波脱水与常规热沉降脱水方法进行了比较,并研究了微波处理方式和原油含水率对微波脱水效果的影响规律.研究表明,稠油微波脱水较常规加热沉降脱水效果好、速度快,具有较好的发展前景,微波功率、作用时间、乳化液含水率等参数对稠油微波脱水效果有较大影响.研究结果对于稠油微波脱水技术的实际应用具有指导意义.     

多分支井技术在辽河稠油油藏中的应用

随着辽河油田稠油油藏开发的不断深入,常规的水平井已很难满足增加注入蒸汽体积提高单井控制储量的要求.为了提高稠油开发效果,在国内外调研的基础之上,根据特稠油和薄层稠油开发的实际情况,运用分支井完井技术,针对不同稠油油藏特点在杜84块和高3块完成了两种类型的分支井,均取得良好开发效果和经济效益.     

辽河稠油组分间相互作用对油水界面张力的影响

考察了辽河稠油脱沥青质油、胶质、沥青质及胶质与沥青质混合物对水包稠油乳状液油水界面张力的影响。结果表明：在不同的水包稠油乳状液体系中，辽河脱沥青质油中饱和分、芳香分的存在能够促进胶质与乳化剂的相互作用，降低体系的油水界面张力；辽河胶质与沥青质两者之间相互作用较弱，对油水界面张力影响很小；沥青质的界面活性高于胶质和脱沥青质油，在水包稠油乳状液的形成过程中，沥青质起主要稳定作用；具有高芳碳率、低烷基碳率、高芳香环缩合程度的组分在水包稠油乳状液中界面活性较高。