原油各组分表面膜性质的研究

从草桥重质原油和草桥重油中分离出饱和分、芳香分、胶质和沥青质,用Ｌａｎｇｍｕｉｒ膜天平研究了这些物质在水面上形成的表面膜的膜压及水相ｐＨ值对膜压的影响。研究结果表明,在相同的归一化面积下,沥青质表面膜的膜压明显高于其它组分的表面膜膜压。与沥青质相比,胶质的表面膜膜压随水相ｐＨ值的增大有较显著的增高。     

沥青内金属离子的水污特征及组分扩散的分子动力学模拟

为了研究路面沥青引起的水污染,把沥青膜浸泡在受压的去离子水中,并采用电感耦合等离子体质谱,测试浸泡沥青前后水中10种金属离子的浓度,分析沥青老化、去离子水pH值和浸泡时间对沥青内金属离子浸出的影响.采用分子动力学,分别建立沥青四组分(饱和分、芳香分、胶质、沥青质)和水的分子结构模型,模拟了不同水温、水压、pH值和沥青老化条件下沥青四组分在水中的扩散过程,并计算四组分在水中的扩散系数.结果表明,浸泡沥青后,水中金属离子浓度增大,新鲜沥青和基质沥青的金属污染程度分别高于老化沥青和SBS改性沥青;沥青四组分在水中的扩散系数从小到大排序为:胶质、沥青质、芳香分、饱和分;降低温度和水压,有助于减缓沥青四组分在水中的扩散.     

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。     

减压渣油的胶体结构及其形成

应用冷冻断裂复形透射电子显微镜法研究了三种典型国产减压渣油的物理结构。结果表明，减压渣油是溶胶态胶体分散体系，正庚烷沥青质和胶质重组分构成分散相胶团。胶质以两种状态存在：胶质重组分缔合形成分散相胶团，其余的胶质组分与油分（芳香分＋饱和分）一起构成分散介质。分析了三种减压渣油及其组分的红外光谱、化学组成与结构参数，考察了渣油胶体结构的形成机制。研究发现，高电负性杂原子和芳香性是形成胶团的充分必要条件，氢键是形成胶团的重要分子相互作用方式。胶团的多少和聚集状态取决于正庚烷沥青质和胶质重组分的多少，以及它们的高电负性杂原子含量和芳香性的高低。     

沥青质与胶质分子结构对油水界面性质的影响

本论文用红外和紫外光谱等方法,分析比较了胜利和沙特原油中活性组分的结构,测定了胶质和沥青质的界面张力,并用界面剪切粘度对其界面膜强度进行了表征。结果表明沥青质和胶质的结构和分子量不同,沥青质含有更多的芳环结构,分子量也比胶质大,界面膜强度比胶质的强,说明界面膜强度与分子结构和分子量大小有关。     

表面膜压与单个分子所占面积的关系

单分子表面膜膜压π与单个分子膜所占面积A的关系极为复杂。借助于动态膜压仪,研究表面膜压π随单个分子膜面积A的变化关系。由膜压与面积的关系,来确定单分子膜物态及其它性质。     

含聚合物原油乳状液稳定性试验研究

胶质,沥青质,聚合物的含量对于原油乳状液的稳定有较大影响。以溶剂分离法分离原油得到胶质,沥青质。以绥中36-1原油性质为参考配制模拟油乳状液,采用正交实验方法探究胶质、沥青质、聚合物的含量与乳状液脱水率的关系。在一定条件下,聚合物含量的增加,胶质和沥青质含量的增加都会使乳状液稳定性上升。胶质、沥青质含量的比例关系也会使乳状液稳定性发生显著变化。胶质和沥青质对于乳状液的稳定具有明显的协同作用,且这种协同作用对于乳状液稳定的影响比沥青质含量更重要。     

重质组分对稠油乳状液稳定性的影响

稠油重质组分对乳状液的稳定性有较大的影响。以新疆某油藏稠油为例,测定了稠油的密度、黏度、凝点和酸值等基本性质,用极性分离法将其分离成饱和分、芳香分、胶质和沥青质,测定4组分的基本性质和元素含量。沥青质能稳定乳状液油水界面膜,沥青质含量为0.5%、胶质含量为4.0%时,模拟油乳状液的析水率最小,稳定性最好。小振幅振荡实验测试模拟油乳状液的界面流变行为发现,胶质/沥青质模拟油乳状液的复数模量(E?)随时间表现出先增大后减小的过程。当沥青质含量为0.5%、胶质含量为4.0%时,2 000 s以后复数模量最大并保持稳定,形成的乳状液较稳定。     

减压渣油的胶体结构及其形成

应用冷冻断裂复形透射电子显微镜法研究了三种典型国产减压渣油的物理结构。结果表明，减压渣油是溶胶态胶体分散体系，正庚烷沥青质和胶质重组分构成分散相胶团。胶质以两种状态存在：胶质重组分缔合形成分散相胶团，其余的胶质组分与油分（芳香分＋饱和分）一起构成分散介质。分析了三种减压渣油及其组分的红外光谱、化学组成与结构参数，考察了渣油胶体结构的形成机制。研究发现，高电负性杂原子和芳香性是形成胶团的充分必要条件     

稠油胶质特性及其对沥青质吸附行为研究

考察了4种稠油胶质的分子结构特性及其对塔河、辽河沥青质的吸附行为,探讨了胶质吸附行为与沥青质分散稳定性间的内在联系。 结果表明: 4种胶质对沥青质的吸附符合Freundlich吸附,曲线形状是胶质多层吸附及渗透进入沥青质微孔结构的综合反映。4种胶质吸附等温曲线形状与其分子结构特性对照表明,塔河、渤海和辽河胶质对沥青质的吸附在低平衡浓度部分产生紧密单分子层吸附, 吸附曲线平滑;在高平衡浓度部分, 因其较强极性导致正庚烷对其亲和作用力不及沥青质从而发生相态分离, 在沥青质表面产生积极吸附造成曲线斜率急剧增大; 较弱极性的华北胶质未产生明显相态分离现象, 而是随浓度增加成比例渗透进沥青质聚集体中产生吸附。4种胶质的吸附行为与其分散稳定沥青质的有效性之间关系显示了胶质对沥青质的分散稳定能力既与其吸附量有关,也与其分子结构特性有关。     

复合改性炭沥青稳定性研究

将两种软化剂分别掺入煤沥青,制得软化煤沥青,再与石油沥青混合,经SBS改性后得到复合改性炭沥青.采用四组分分析法和胶体不稳定指数(Ic)研究复合改性炭沥青的胶体稳定性.结果表明,加入适量的软化煤沥青能够增加复合改性炭沥青中沥青质含量,减少饱和分含量,同时达到调节芳香分和胶质含量的作用,使复合改性炭沥青的四组分含量分布合理.所制复合改性炭沥青的Ic值较低,胶体体系稳定.     

残渣油族组分热转化性能的研究

以热重法（ＴＧ）评价了大庆减压渣油四组分和八组分（饱和烃、轻芳烃、中芳烃、重芳烃、轻胶质、中胶质、硬胶质和沥青质）的热转化反应性能。按一级反应动力学方程计算了各组分的热转化动力学参数。根据相应组分动力学参数的差异，提出在研究残渣油复杂反应动力学时，可将残渣油分成饱和烃、轻芳烃＋中芳烃、重芳烃、软胶质（轻胶质＋中胶质）、硬胶质和沥青质六个集总组分。     

超稠油催化改质降粘研究

以春晖超稠油为原料,采用自制催化剂于高温高压反应釜中,模拟研究了稠油在开采过程中全温度段50~250℃下的催化水热裂解降黏反应;考察了反应温度、催化剂、供氢剂对稠油降黏率的影响,得到最佳工艺条件:反应温度为200℃,油水比为7∶3,反应时间为24 h,供氢剂为十氢萘,50℃的降黏率为98%。应用柱层析法对反应前后稠油的族组成进行了测定;并用红外光谱探索稠油反应前后胶质和沥青质的结构变化。反应后重质组分如胶质、沥青质含量明显减少,轻组分饱和分、芳香分组分显著增多;反应前后胶质和沥青质结构中部分烷烃支链断裂发生加氢反应。     

渣油热接触改质反应机理——Ⅱ.胶质和沥青质的转化

以添加不同数量胶质或沥青质的胜利减二线为原料油,采用2~#热载体,在固定流化床反应装置上考察了胶质、沥青质的转化。结果表明,在通常的反应条件下,胶质大部分转化为液体,沥青质大部分转化为焦炭。采用热接触改质,可脱除渣油中40～60%的S、N,90%左右重金属Ni以及85%以上的残炭,约90%的胶质和近乎100%的沥青质。     

催化裂化油浆储存过程中胶质、沥青质的变化

用液固吸附色谱法测定了催化油浆在不同条件下储存过程中结构的变化,考察了时间、温度及封氮对催化油浆中胶质和沥青质变化的影响,结果表明：在储存过程中,芳烃转变为胶质,胶质转变为沥青质。封氮储存可明显抑制沥青质的增长。     

克拉玛依渣油悬浮床加氢尾油的溶剂处理方法

对克拉玛依渣油悬浮床加氢尾油在溶剂存在条件下进行的离心分离结果表明，该方法可以有效地分离尾油中的焦炭和固体物质，降低尾油的残炭值，改善尾油的性质，其结果优于自然沉降和尾油的直接离心沉降。对操作条件的考察表明，所用溶剂的芳烃含量越低，对尾油中固体物质、沥青质和重胶质的脱除率越高，处理后尾油的残炭值越低；剂油比越大，对沥青质、重胶质脱除的选择性越好，处理后尾油的残炭值越低。用低芳烃含量溶剂处理后的尾油作为悬浮床加氢裂化的循环油，可以得到较高的裂化转化率，其生焦量也较低。     

热老化对不同沥青组成结构和性能的影响

为了研究热老化对沥青组成结构和性能的影响,利用色谱柱法和傅里叶变换红外光谱对不同品种沥青热空气老化前后的化学组成、分子结构和高低温性能进行了测试表征,并分析了组成结构与性能之间的相关性。化学组成和红外光谱分析表明,在热空气老化过程中沥青的饱和分含量基本不变,芳香分结构中的脂肪烃支链易断链而发生氧化缩聚,导致芳香分转化为胶质和沥青质,使沥青的脂肪族指数减少、芳香族指数以及羰基和亚砜基指数增大;随热老化温度升高,沥青的软化点和粘度升高、低温柔性降低,但不同品种沥青的抗老化性能表现出明显的差异,饱和分含量高、芳香分含量低以及芳香族指数小的沥青具有更好的抗老化性能。     

考虑沥青质沉积的储层压力场数值模拟

油藏开发过程中,随着储层压力的下降和轻质组分的采出,原油中的胶质、沥青质等重质成分逐渐析出并沉积在岩石孔隙表面,造成渗流通道的堵塞,导致开发效果变差。本文根据相平衡理论和修正的Flory-Huggins溶解理论,建立了沥青质组分的最大溶解度模型,结合毛管束模型,推导了沥青质沉积对孔喉半径的影响公式,建立了单井渗流模型,并对模型进行了求解;与常规模型相比,该模型考虑了沥青质沉积造成的绝对渗透率损伤,压力场的波动导致沥青质的析出,而沥青质的析出又会反作用于压力场,影响开发效果。研究结果表明,随着储层压力降低,沥青质的溶解度先减小后增大,在饱和压力处取得最低值,为减少沥青质析出对开发效果的影响,应尽量使地层压力保持在饱和压力附近;沥青质沉积主要发生在生产井附近,随着到生产井距离的增大,沥青质沉积量逐渐减小,对储层渗透率、孔隙度的影响也逐渐变弱;压力场求解结果表明,当考虑沥青质沉积时,生产井附近渗流阻力增大,地层压力衰减加快。     

衰竭开发沥青质析出相态及数值模拟

在油田开发过程中,沥青质沉积可导致地层孔隙堵塞,造成油田产量下降,因此开展沥青质沉积规律研究非常必要。本文在室内实验的基础上,研究了沥青质的相态特征,利用气-液-固三相平衡理论绘制了沥青质析出包络线图,得到了沥青质析出的温度和压力范围。根据F油藏实际资料,建立了沥青质数值模拟模型,能够模拟沥青质析出、絮凝、沉淀和伤害4个过程;分析了沥青质析出对地层的伤害,研究了沥青质析出对采出程度的影响,随着沥青质的析出,地层孔隙度和渗透率降低,原油黏度增加,生产10年采出程度下降2.3%。通过优化井底流压,可为防止沥青层沉积提供指导,研究成果显示F油藏最优井底流压为35.5MPa。     

特超稠油微观特性研究

选取胜利油田特稠油、超稠油及特超稠油油样,通过气相色谱仪、元素分析仪、分子量测定仪、原子吸收光谱仪等对稠油的微观特性进行研究。结果表明,稠油杂原子中氧的含量最高,氮的含量最低;稠油沥青质中金属元素的含量均高于胶质,且Ni与Fe的含量较高,Ca与Mg主要存在于沥青质中,胶质中很少;沥青质与胶质总的含量是影响稠油黏度的主要因素,含量越大,稠油的黏度越高,且沥青质的分子量也是影响稠油黏度的重要因素;低碳数烃的存在对稠油黏度的降低有重要的影响,作为溶剂稀释稠油,使体系的黏度降低。