溫度對乳化稠油含水率反相點及增黏倍數(shù)的影響

賀文媛， 郝清滟， 李美蓉， 孟秋玉， 于光松

(1.勝利油田石油工程技術(shù)研究院，山東 東營257000； 2.中國石油大學(xué) (華東) 理學(xué)院，山東 青島 266580)

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溫度對乳化稠油含水率反相點及增黏倍數(shù)的影響

賀文媛1， 郝清滟2， 李美蓉2， 孟秋玉1， 于光松1

(1.勝利油田石油工程技術(shù)研究院，山東 東營257000； 2.中國石油大學(xué) (華東) 理學(xué)院，山東 青島 266580)

以勝利油田2種普通稠油和3種超稠油為研究對象，考察了5種稠油含水率反相點和增黏倍數(shù)隨溫度的變化規(guī)律。結(jié)果表明，隨著溫度的升高稠油的含水率反相點增大；30%含水率的乳狀液其增黏倍數(shù)先增大后減??；反相點時乳狀液的增黏倍數(shù)逐漸增大。比較相同溫度下5種稠油的含水率反相點以及增黏倍數(shù)發(fā)現(xiàn)，稠油凈化油的黏度越小，乳化越容易進(jìn)行，含水率反相點越高，30%含水率乳狀液的增黏倍數(shù)越小，反相點時乳狀液的增黏倍數(shù)越大。

稠油；乳化；黏度；反相點；增黏倍數(shù)

全世界開采出來的稠油中約80%是以乳狀液的形式存在的，在石油行業(yè)大多數(shù)的乳狀液是油包水型的[1-5]。乳狀液液滴能夠大大增大液體的黏度，增加開采成本，同時乳狀液的存在加劇了腐蝕,導(dǎo)致多孔滲水裝置的封堵，降低采收率,導(dǎo)致設(shè)備故障。

原油乳狀液反相點是作為原油混輸油水比控制的重要依據(jù)，也是原油開采及管輸評價的重要內(nèi)容。隨著原油乳狀液含水率的增大，原油乳狀液的黏度逐漸增大至最大值，再繼續(xù)增加含水率，原油乳狀液黏度減小，黏度最大值所對應(yīng)的含水率即為反相點，此點處發(fā)生相變，由W/O型乳狀液轉(zhuǎn)變?yōu)镺/W型乳狀液。了解原油形成乳狀液的物理化學(xué)因素，準(zhǔn)確掌握原油乳狀液反相點對指導(dǎo)油田集輸系統(tǒng)規(guī)劃以及稠油開采具有重要的理論意義。由于原油的含水率反相點是根據(jù)稠油的黏度變化來確定的，因此稠油凈化油的黏度以及影響稠油黏度的各因素都會影響含水率反相點。尹洪超等[6]研究了原油乳狀液反相點的測定方法，并對反相點的影響因素進(jìn)行了系統(tǒng)的概括，指出水源(礦化度、離子種類)、乳化條件(溫度、剪切強度、乳化時間等)以及加水方式都會影響含水率反相點的大小。

本研究重點分析了溫度對不同稠油含水率反相點以及乳狀液增黏的影響規(guī)律，指導(dǎo)油田根據(jù)稠油性質(zhì)，確定稠油注水開采油水比以及開采溫度條件。

1　實驗部分

1.1試劑及儀器

勝利油田稠油油樣(由勝利油田石油工程技術(shù)研究院提供)，實驗用水(對應(yīng)區(qū)塊的地層水)。

DIS-Ⅱ型石油含水電脫分析儀，山東中石大石儀科技有限公司；Brookfield DV-Ⅱ+Pro 型數(shù)顯黏度計，美國BROOKFIELD 公司；98-1-B型電子調(diào)溫電熱套，天津市泰斯特儀器有限公司；TDA-8002型電熱恒溫水浴，山東省龍口市先科儀器公司；AE-200型電子分析天平，梅特勒-托利多儀器(上海)有限公司。

1.2實驗材料

5種稠油極性四組分結(jié)果見表1，實驗用的礦化水組成見表2。

表1　稠油極性四組分分析

表2　實驗用的礦化水組成

1.3實驗方法

1.3.1稠油含水率反相點的測定參照文獻(xiàn)[1]在一定溫度下，將稠油和水乳化成不同含水率的乳狀液，用RV7轉(zhuǎn)子，在轉(zhuǎn)速2.5 r/min下測定各乳狀液的黏度，繪制含水率-黏度曲線，黏度最大時的含水率即為含水率反相點。

1.3.2凈化油的制備以及黏度的測定用DIS-Ⅱ型石油含水電脫分析儀將稠油脫水得到凈化油，并用DV-Ⅱ+Pro 型數(shù)顯黏度計測定凈化油的黏度。

1.3.3增黏倍數(shù)用DV-Ⅱ+Pro 型數(shù)顯黏度計測分別測定稠油凈化油和乳狀液的黏度，增黏倍數(shù)的計算公式為：增黏倍數(shù)=(W/O乳狀液黏度-凈化油黏度)/凈化油黏度。

2　結(jié)果與討論

2.1稠油的黏溫曲線

測定5種稠油凈化油油樣的黏溫曲線結(jié)果見圖1。

圖1　2種普通稠油和3種超稠油黏度-溫度曲線

實驗結(jié)果表明，稠油S56-11N9、 稠油S56-4X4 和稠油CG126屬于超稠油，選用RV7轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)速2.5 r/min，測定其黏度，其他2種稠油屬于普通稠油選用RV6轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)速2.5 r/min，測定其黏度。

由圖1可知，稠油對溫度有較高的敏感性，普通稠油和超稠油的黏度均隨著溫度降低而升高，且稠油的溫度達(dá)到一定值后稠油的黏度迅速增大，拐點溫度一般在40～60 ℃，在油井舉升過程中要保持在各稠油拐點溫度以上。分析所研究的5種油樣可知，辛6X6稠油的拐點溫度為40 ℃，其它4種稠油的拐點溫度為60 ℃。

2.2溫度對稠油乳狀液反相點的影響規(guī)律

分別在不同的溫度下測定5種稠油的含水率反相點，結(jié)果見圖2。

圖2　5種稠油含水率反相點隨溫度變化曲線

由圖2可知，5種稠油的含水率反相點均隨著溫度的升高而增大。含水率反相點受低溫影響的幅度大于高溫，溫度低于40 ℃時，隨著溫度的升高，含水率反相點增大的幅度大；溫度高于40 ℃時，隨著溫度的升高，含水率反相點增大的幅度較小[8]。這主要與稠油的黏度有關(guān)，由圖1可知，溫度小于40 ℃時，稠油的黏度隨著溫度的升高減小的程度大于溫度高于40 ℃時稠油的黏度減小的程度。溫度的變化通過改變稠油的黏度來影響稠油的含水率反相點，溫度越高稠油的黏度越小，在相同的攪拌強度下，稠油中的膠質(zhì)和瀝青質(zhì)等活性組分形成的締合體在芳香分的保護(hù)下均能夠充分的分散于飽和分中，形成油包水乳狀液時，締合體容易吸附到油水界面，形成黏性和彈性都比較大的界面膜，將更多的水滴包裹?。煌瑫r，溫度越高水滴分布越均勻，短時間內(nèi)乳狀液不容易破乳，使得稠油乳化水量增大，含水率反相點升高[7-10]。

通過以上溫度和黏度對稠油含水率反相點的影響研究可以發(fā)現(xiàn)，5種稠油含水率反相點具有相同的規(guī)律：隨著溫度升高、黏度減小，含水率反相點增大。不同溫度下，含水率反相點都有這種規(guī)律：辛6X6>ST3-12X181>S56-11N9>S56-4X4> CG126。

2.3溫度對稠油乳狀液增黏倍數(shù)的影響

將代表性稠油配制成含水率為30%的乳狀液，測定乳狀液在不同溫度下的黏度，并按照增黏倍數(shù)的計算公式計算各乳狀液在不同溫度下的增黏倍數(shù)，結(jié)果見圖3。

圖3　溫度對含水率30%的乳狀液增黏倍數(shù)的影響

由圖3可知，稠油乳狀液的增黏倍數(shù)隨著溫度的升高呈先增大后降低的趨勢，40～60 ℃是稠油增黏倍數(shù)比較大的溫度區(qū)間，說明此溫度區(qū)間含水率對稠油的黏度影響比較大，相同含水率下，5種稠油增黏倍數(shù)的大小順序為：辛6X6

為了進(jìn)一步說明含水率對稠油增黏倍數(shù)的影響以及增黏倍數(shù)與稠油含水率反相點的關(guān)聯(lián)性，進(jìn)一步研究了稠油乳狀液反相點時的增黏倍數(shù)以及增黏倍數(shù)與反相點的關(guān)聯(lián)，結(jié)果見圖4和圖5。

圖4　溫度對5種稠油反相點時增黏倍數(shù)的影響

由圖4可知，稠油增黏倍數(shù)隨著溫度的升高而增大；溫度大于40 ℃時，相同溫度下，稠油反相點時增黏倍數(shù)大小為：辛6X6>ST3-12X181>S56-11N9>S56-4X4>CG126，達(dá)到相同反相點時增黏倍數(shù)對應(yīng)的溫度由低到高為：辛6X6

由圖5可知，稠油反相點時的增黏倍數(shù)越大，含水率反相點越高；相同含水率反相點時，稠油黏度越大，其增黏倍數(shù)也越大，即5個稠油的增黏倍數(shù)由小到大的順序是：辛6X6

圖5　5種稠油含水率反相點與增黏倍數(shù)

比較5種稠油相同溫度下的含水率反相點可知，相同溫度5種稠油的增黏倍數(shù)大小為：CG126>S56-4X4>S56-11N9>ST3-12X181>辛6X6，這與5種稠油反相點大小(CG126

圖6　稠油黏度與增黏倍數(shù)以及含水率反相點的關(guān)系

3　結(jié)論

(1) 溫度和黏度是影響稠油含水率反相點的重要因素，溫度通過改變稠油的黏度來影響稠油的含水率反相點。

(2) 稠油黏度越小，油水乳化越容易進(jìn)行，乳狀液含水率反相點越高。

(3) 隨著溫度的升高，在相同含水率條件下，稠油乳狀液增黏倍數(shù)呈現(xiàn)先增大后降低的趨勢。

(4) 隨著稠油黏度的增大，含水率反相點逐漸減小，含水率反相點時的增黏倍數(shù)呈下降的趨勢。

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(編輯閆玉玲)

The Effect of Temperature on Moisture Inverted Point and Viscous Ultiples

He Wenyuan1, Hao Qingyan2, Li Meirong2, Meng Qiuyu1， Yu Guangsong1

(1.ResearchInstituteofPetroleumEngineering,SinopecShengliOilfieldBranch,DongyingShandong257000，China;2.CollegeofScience,ChinaUniversityofPetroleum(EastChina),QingdaoShandong266580,China)

Two ordinary heavy oils and three super heavy oils in shengli oil field are used to study and the effect of temperature and viscosity on the moisture inverted point and the viscous multiples. The results show that the inverted point increases with increasing of the temperature, and the viscous multiples of the inverted point also increases. While the viscous multiples of the same moisture content firstincreases and then decreases. Comparing the inverted point and viscous multiples, it is found that the one which has low viscosity will have high inverted point, low viscous multiples of the same moisture content and high viscous multiples of the inverted point.

Heavy oil; Emulsification; Viscosity; Inverted point; Emulsion viscous multiples

1006-396X(2016)01-0006-04

投稿網(wǎng)址：http://journal.lnpu.edu.cn

2015-09-30

2015-12-20

勝利油田分公司實驗室項目“稠油乳化能力及乳狀液穩(wěn)定性的測試分析”(YKS1304)。

賀文媛(1984-)，女，碩士，工程師，從事稠油熱采開發(fā)實驗與新工藝技術(shù)研究；E-mail：13465281881@163.com。

李美蓉(1966-)，女，碩士，教授，從事油田化學(xué)方面的研究；E-mail：lmrong888@163.com。

TE345

Adoi:10.3969/j.issn.1006-396X.2016.01.002