延長油田典型原油基本物性分析

杜寶偉，趙延杰，陳 剛，張 潔，趙 巍

（1. 延長油田股份有限公司陜西，陜西 延安 710068； 2. 西安石油大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院，陜西 西安 710065）

延長油田典型原油基本物性分析

杜寶偉1，趙延杰1，陳 剛2，張 潔2，趙 巍2

（1. 延長油田股份有限公司陜西，陜西 延安 710068； 2. 西安石油大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院，陜西 西安 710065）

針對目前延長油田油井結(jié)蠟現(xiàn)狀，為了給清防蠟藥劑的研制提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和理論依據(jù)，采用國家或行業(yè)的相關(guān)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，分析了延長原油的組成以及原油中蠟的碳數(shù)分布和粘溫關(guān)系等，并深入研究其析蠟規(guī)律。

延長油田；原油；物性；分析

延長油田23個(gè)采油廠62個(gè)區(qū)塊儲層物性統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示：全油田平均滲透率7.31×10-3μm2，平均孔隙度10.51%；滲透率小于1.0×10-3μm2的區(qū)塊占總區(qū)塊數(shù)的36.8%，滲透率1.0×10-3～10.0×10-3μm2的區(qū)塊占總區(qū)塊數(shù)的48.2%，二者合計(jì)占總區(qū)塊數(shù)的85.0%。由此看來，延長油田儲層物性特差，屬于典型的低(超低)滲油藏[1]。對延長油田各采油廠調(diào)研發(fā)現(xiàn)，油井普遍存在地層壓力低、地層溫度低、嚴(yán)重供液不足；原油含水較低，含水在20%左右的油井較多，油井普遍結(jié)蠟較嚴(yán)重，影響了油井的產(chǎn)量，需要經(jīng)常進(jìn)行洗井檢泵。為了研究延長油田油井檢泵作業(yè)時(shí)起下管柱困難，生產(chǎn)過程中易卡泵，檢泵作業(yè)頻繁的原因，采用國家或行業(yè)的相關(guān)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，分析延長油田原油的組成以及原油中蠟的碳數(shù)分布和粘溫關(guān)系等[2-4]，并深入研究其析蠟規(guī)律，從而為清防蠟藥劑的研制提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和理論依據(jù)[5,6]。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器與材料

分析天平（JD210-4）、紅外光譜儀（PE Paragon 1000，美國PE分析儀器公司）、石油產(chǎn)品蒸餾實(shí)驗(yàn)器（SYD-6536A，上海昌吉地質(zhì)儀器有限公司）、元素分析儀（CARLO ERBA 1106，意大利）、氣相色譜儀(Agilent 6890N，美國安捷倫公司)、流變儀(HAAKE6000流變儀，德國)、旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)（NDJ-79）；原油為延長油田采油廠油井井口取樣原油，其余化學(xué)試劑均為分析純，使用前未經(jīng)進(jìn)一步純化。原油樣品均采自延長油田下屬采油廠。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

根據(jù)中華人民共和國石油天然氣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SY/T 7550-2000測定原油中的組分；其他分析方法均采用常規(guī)實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行分析[7,8]。

2 結(jié)果與討論

2.1 原油中各組分含量

根據(jù)以上實(shí)驗(yàn)步驟，測得延長油田六口井中原油的各組分含量，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表1所示。正常油井的膠質(zhì)含量在10%～15%之間，瀝青質(zhì)含量在0%～2.0%之間。油稠的膠質(zhì)、瀝青質(zhì)分子含有可形成氫鍵的羥基、氨基、羧基、羰基等，因此膠質(zhì)分子之間、瀝青質(zhì)分子之間及二者相互之間有強(qiáng)烈的氫鍵作用。瀝青質(zhì)分子的芳雜稠環(huán)平面相互重疊堆砌在一起并被極性基團(tuán)之間的氫鍵所固定，形成了瀝青質(zhì)粒子。膠質(zhì)分子以芳雜稠環(huán)平面在瀝青質(zhì)粒子表面重疊堆砌，被氫鍵固定，形成瀝青質(zhì)粒子的包覆層。這種粒子也可通過氫鍵相互連接。通過測定分析結(jié)果可知，這些樣品的蠟含蠟在10%～16%之間，且瀝青質(zhì)含量均偏高，膠質(zhì)的含量也偏大，但是膠質(zhì)、瀝青質(zhì)、對原油析蠟影響都很大，所以有研究分析的必要。原油中的蠟，由于析蠟點(diǎn)為25℃左右，在冬季生產(chǎn)時(shí)，地溫低的時(shí)候在零下10 ℃以下，遠(yuǎn)低于原油的析蠟點(diǎn)，在原油產(chǎn)出過程中就容易在井筒產(chǎn)生結(jié)蠟，所以對該原油生產(chǎn)過程中進(jìn)行防析蠟是必要的。

表1 延長油田原油組分含量Table 1 Component content of Yanchang crude oil

2.2 原油紅外光譜分析

將樣品在85℃下進(jìn)行蒸餾以去除小分子沸點(diǎn)較低的烴類，取適當(dāng)量樣品進(jìn)行紅外光譜分析，分析原油中含有的各官能團(tuán)。對不同采油地點(diǎn)，不同時(shí)間進(jìn)行取樣，并對所有樣品分別測試，進(jìn)行對照分析，結(jié)果如圖1所示（各油樣分析結(jié)果類似，故僅展示一個(gè)油樣的分析結(jié)果）。

紅外吸收光譜分析表明：2 900、1 370及2 800 1 460 cm-1左右的紅外吸收峰說明樣品含有大量的甲基及亞甲基；720 cm-1處的吸收峰說明樣品含有若干個(gè)亞甲基基團(tuán)，樣品為長鏈烷烴；此外3 430 cm-1及1 620 cm-1處的紅外吸收峰表明樣品中還含有酰胺類化合物；2 900 cm-1段峰值明顯較高，含有C-H飽和鍵較多，說明測試原油含有石蠟。

圖1 永寧原油樣品紅外光譜Fig.1 IR of Yongning crude oil

2.3 原油微觀結(jié)構(gòu)分析

選取含蠟量較高的下寺灣油樣，在偏光顯微鏡下觀察到的微觀結(jié)構(gòu)如圖2所示（圖中亮色部分為石蠟晶體，暗色部分為膠質(zhì)和瀝青質(zhì)）。由圖可見，原油中較多的石蠟基團(tuán)和瀝青被膠質(zhì)連接在一起，形成致密的蠟包油、油包蠟結(jié)構(gòu)。

圖2 延長油田下寺灣油樣微觀結(jié)構(gòu)Fig.2 Microstructure of Xiasiwan crude oil in Yanchang

2.4 蠟碳數(shù)的分布研究

防蠟劑對原油的針對性很強(qiáng)，原油中蠟的碳數(shù)分布是研制其相應(yīng)防蠟劑的最主要的參考依據(jù)，因此必須對原油中蠟進(jìn)行碳數(shù)分布實(shí)驗(yàn)。通過氣相色譜儀對延長油田原油中的石蠟進(jìn)行碳數(shù)分布分析，選取永寧、吳旗、杏子川、下寺灣原油進(jìn)行分析，結(jié)果如表2-5所示。由表可見，原油中烴的碳數(shù)主要集中在C5- C22，總體來看C15以上的蠟質(zhì)并不太高，與表1中測得數(shù)據(jù)吻合。

表2 延長油田永寧原油碳數(shù)分布Table 2 Carbon number distribution of Yongning crude oil in Yanchang

表3 延長油田吳旗原油碳數(shù)分布Table 3 Carbon number distribution of Wuqi crude oil in Yanchang

表4 延長油田杏子川原油碳數(shù)分布Table 4 Carbon number distribution of Xingzichuan crude oil in Yanchang

表5 延長油田下寺灣原油碳數(shù)分布Table 5 Carbon number distribution of Xiasiwan crude oil in Yanchang

2.5 原油流變性

將經(jīng)預(yù)處理后的原油用流變儀測定其流變性，結(jié)果如圖4所示。由圖可知，原油的流變曲線（表示流體的剪切應(yīng)力與剪切速率成關(guān)系的曲線，式(1)）在較低剪切速率下基本遵從牛頓粘性定律，為牛頓流體，在較高剪切速率下剪切應(yīng)力顯著上升，變?yōu)榉桥ｎD流體。

式中:τ—剪切應(yīng)力，Pa；

μ—?jiǎng)恿φ扯龋琍a?s。

圖4 延長油田定邊原油的流變曲線Fig.4 Rheological curve of Dingbian crude oil in Yanchang

2.6 原油粘溫關(guān)系

將經(jīng)預(yù)處理后的原油用HAAKE6000流變儀測定原油的粘溫關(guān)系，結(jié)果如圖5所示。由圖5可見，所有原油隨著溫度的降低，原油的粘度逐漸增加，達(dá)到析蠟點(diǎn)后原油中的蠟、瀝青等重質(zhì)組分就會(huì)逐漸析出，使體系粘度急劇上升，由此也可以推斷其凝點(diǎn)范圍。這五個(gè)原油樣品盡管粘度大小有顯著差異，但是凝點(diǎn)非常接近，均在20 ℃左右。

圖5 延長油田原油的粘溫關(guān)系Fig.5 Viscosity-temperature relationship of Yanchang crude oil

3 結(jié) 論

（1）延長油田典型原油的含蠟量在10%～16%之間，且瀝青質(zhì)含量均偏高，膠質(zhì)的含量也偏大，并且原油中較多的石蠟基團(tuán)和瀝青被膠質(zhì)連接在一起，形成致密的蠟包油、油包蠟結(jié)構(gòu)；

（2）原油中烴的碳數(shù)主要集中在C5-C22，總體來看C15以上的蠟質(zhì)并不太高，并且與組分分析結(jié)果吻合；

（3）原油的流變曲線在較低剪切速率下基本遵從牛頓粘性定律，為牛頓流體，在較高剪切速率下剪切應(yīng)力顯著上升，變?yōu)榉桥ｎD流體。

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Analysis of Basic Properties of Typical Crude Oil From Yanchang Oilfield

DU Bao-Wei1, ZHAO Yan-Jie1, CHEN Gang2, ZHANG Jie2, ZHAO Wei2
(1. Shaanxi Yanchang Petroleum Oilfield Corporation Limited, Shaanxi Yan’an 710068, China; 2. College of Chemistry and Chemical Engineering, Xi’an Shiyou University, Shaanxi Xi’an 710065, China）

In order to provide basic data and theoretical basis for developing wax inhibitor/remover, current status of oil well wax deposit in Yanchang oilfield was analyzed. Based on national relevant norms and standards, composition of crude oil from Yanchang oilfield was analyzed as well as carbon number distribution of wax and oil viscosity-temperature relationship, and the wax precipitation law was studied.

Yanchang oilfield; Crude oil; Properties; Analysis

TE 345

A

1671-0460（2015）01-0015-03

陜西省科技計(jì)劃項(xiàng)目(2012KJXX-40)、陜西省技術(shù)轉(zhuǎn)移與重點(diǎn)科技成果推廣計(jì)劃(2014TG-09)和陜西省教育廳科研計(jì)劃項(xiàng)目(2013JK0647)。

2014-07-07

杜寶偉，男，工程師，目前從事油田開發(fā)工作。