哈法亚油田原油沥青质沉积趋势预测及分析

为了研究哈法亚油田沥青质的沉积趋势,对哈法亚油田三种不同油藏原油进行四组分分离,利用胶体体系稳定性定量计算方法预测了沥青质的沉积趋势,并采用元素分析、红外光谱(FTIR)、凝胶渗透色谱(GPC)、核磁共振(1H-NMR)等分析手段对其沥青质分子结构进行了表征,探索了沥青质分子结构与沉积趋势的内在联系。研究结果表明：哈法亚油田原油沥青质有沉积的趋势,且样品A胶体不稳定指数较大,其沥青质较容易沉积。三种沥青质的结构参数存在差异,分子量、芳香度和芳香缩合度从样品A沥青质、样品B沥青质、样品C沥青质依次减少,而氢碳比(H/C比)依次增大。沥青质聚集体的稳定性与沥青质分子结构特征密切相关,H/C比值较低以及分子量、芳香度、芳香缩合度较高的样品A沥青质具有更大的稳定能,其沥青质沉淀的可能性也较大。     

常压渣油加氢反应产物体系的胶体稳定性

在高温高压反应釜内,使用加氢转化催化剂对绥中36-1常压渣油进行加氢反应.通过分析产物的SARA四组分组成、数均相对分子质量及沥青质的平均结构和溶解度参数考察反应后体系胶体的稳定性.结果表明:反应温度升高,体系的稳定性逐渐变差,产物的SARA四组分中饱和分与沥青质的总含量增大,芳香分与胶质的含量降低;组分的数均相对分子质量减小,组成的改变影响产物的胶体稳定性;沥青质平均分子结构中环烷碳率、烷基碳率降低,芳香碳率增大,缩合度参数变小,沥青性质变差;沥青质平均分子结构中溶解度参数增大,分子间作用增大;组分组成及平均结构的变化导致反应后体系的胶体稳定性变差.     

伊朗雅达油田完井测试作业中沥青质析出分析

 伊朗雅达油田生产井由于沥青质析出和沉积在油管内壁,严重影响了油井的完井测试和投产前井下作业,例如阻碍钢丝作业工具的下入和井下工具的回收等。为了查清该油田原油中沥青质析出趋势和析出规律,结合雅达油田的特点,利用原油SARA 数据,采用胶体体系稳定性定量计算方法对沥青质析出程度进行了分析;采用热力学平衡原理和固体模型,结合不同产量下油管内温度与压力分布剖面,对沥青质析出初始压力与温度进行分析和预测,同时通过室内试验,评价并优化了沥青清除剂。通过对原油胶体体系稳定性定量计算,认为雅达油田原油胶体体系趋于不稳定,沥青质易于析出;通过对沥青质析出初始压力与温度及深度的预测,沥青质析出深度为2900~3700 m,认为雅达油田生产井自投产开始,沥青析出是无法避免的。室内沥青清除剂试验结果表明,单一的沥青清除剂无法达到满意的效果。在分析研究的基础上,优化了井筒处理方法和施工作业措施。     

催化水热裂解对重油沥青质ζ电势的影响

从辽河重油中分离出沥青质,以环烷酸铁作催化剂,考察沥青质在不同反应温度下的催化水热裂解反应;用元素分析、VPO平均相对分子质量、1H和13C-NMR等手段评价沥青质反应前后的性质变化,用纳米粒度及ζ电势分析仪考察沥青质的胶体粒径和ζ电势的变化.结果表明:催化水热裂解反应后,沥青质的氢、碳摩尔比(nH/nC)减小,相对分子质量增大,沥青质的芳香度增大,极性增强,沥青质的ζ电势为负值,随着反应深度的增加,沥青质的ζ电势绝对值增大;经轻微催化水热裂解反应后,沥青质的胶体粒径减小,随着反应温度的升高,胶体粒径增大.     

伊朗北阿扎德干油田沥青质沉积特征

伊朗北阿扎德干油田原油的四组分和气相色质联用分析表明,原油饱和烃碳链分布范围较广,直连烷烃主峰碳为C16,原油重质组分含量相对较高,石蜡组分少,芳烃组成非常复杂,其沉积环境为强还原和高盐度海相沉积环境;胶体不稳定系数及原油的流变性分析说明,该原油容易发生沥青质沉积;对伊朗原油沥青质初始絮凝点和沉淀量的研究发现,剂油比为0.21 mL/g时,伊朗原油沥青质开始发生絮凝,利用标度方程对沥青质沉积的预测表明,当剂油比为0.27 mL/g时,伊朗原油开始出现沥青质沉积,分子量较大的沉淀剂需要较大浓度才能引发沥青质沉淀,沥青质的沉淀量随沉淀剂分子量的增大而减小;分析注入不同体积天然气的特征化原油拟组分的变化情况,发现气举采油会导致沥青质的沉积初始压力升高,沥青质容易在井筒内沉积。     

原油沥青质沉积影响因素

针对西北某油田沥青质井筒沉积问题,选取四种黏度相差较大的原油,采用黏度法和微观形态观察研究原油中沥青质的析出过程.结合原油的物化性质及各项参数,分析沥青质沉积的主要影响因素.实验结果表明,沥青质沉积不是仅仅出现在沥青质含量较高的稠油中,稀油也可能产生较严重的沥青质沉积现象.沥青质含量、原油黏度、杂原子含量不是沥青质沉积的主导因素.不稳定系数、氢碳原子比、胶质/沥青质比值是影响沥青质沉积的主要内在因素.温度降低,会加剧沥青质沉积现象.π—π键和氢键是沥青质分子形成缔合物的主要作用力.高碳数化合物含量较高会导致较高的黏度,可以在一定程度上阻止沥青质聚集体的进一步聚集,降低沉积速率;原油黏度较低,当胶体处于不稳定状态时,沥青质聚集体通过扩散作用更容易碰撞、聚集及沉积.油样中加入十二烷基苯磺酸、水杨酸促使沥青质聚集体大量聚并、沉积.加入0.5％ YZB-7酚醛低聚物可以明显抑制沥青质沉积,抑制率可达81％.     

石油沥青质中杂原子化合物的高分辨质谱分析

使用傅里叶变换离子回旋共振质谱研究沥青质及其亚组分的分子组成。结果表明,重质油及其沥青质中杂原子化合物分子组成十分复杂,负离子电喷雾结合高分辨傅里叶变换离子回旋共振质谱(FT-ICR MS)鉴定出了N1、N1O1、N1O1S1、N1O2、N1S1、O2、O2S1、O2S2、O2S3、O3、O3S1、O4等多种杂原子类型,含氧化合物和分子中存在多个杂原子的化合物在沥青质中相对富集。加拿大油砂沥青减压渣油(VTB)C7沥青质较C5沥青质中化合物缩合度更高;不同原油沥青质组成差异很大,VTB沥青质中杂原子类型多,分子缩合程度较高,而苏丹VR沥青质中含氧化物丰度较高。分子缩合度的微小变化也能对沥青质的溶解度产生较大影响,通过对不同极性亚组分分析,从分子层次证明了高缩度和多杂原子化合物最容易在低极性或非极性溶剂中沉淀出来。通过对非碱性氮化合物和酸性化合物的分子组成分析,获得了沥青质分子组成的重要信息,尽管在实验选用的仪器条件下仅能对沥青质中部分化合物进行分析,但是可以确定沥青质中存在很多小分子化合物。     

石油沥青质中杂原子化合物的高分辨质谱分析

使用傅里叶变换离子回旋共振质谱研究沥青质及其亚组分的分子组成。结果表明,重质油及其沥青质中杂原子化合物分子组成十分复杂,负离子电喷雾结合高分辨傅里叶变换离子回旋共振质谱(FT-ICR MS)鉴定出了N1、N1O1、N1O1S1、N1O2、N1S1、O2、O2S1、O2S2、O2S3、O3、O3S1、O4等多种杂原子类型,含氧化合物和分子中存在多个杂原子的化合物在沥青质中相对富集。加拿大油砂沥青减压渣油(VTB)C7沥青质较C5沥青质中化合物缩合度更高;不同原油沥青质组成差异很大,VTB沥青质中杂原子类型多,分子缩合程度较高,而苏丹VR沥青质中含氧化物丰度较高。分子缩合度的微小变化也能对沥青质的溶解度产生较大影响,通过对不同极性亚组分分析,从分子层次证明了高缩度和多杂原子化合物最容易在低极性或非极性溶剂中沉淀出来。通过对非碱性氮化合物和酸性化合物的分子组成分析,获得了沥青质分子组成的重要信息,尽管在实验选用的仪器条件下仅能对沥青质中部分化合物进行分析,但是可以确定沥青质中存在很多小分子化合物。     

表面活性剂对油溶性降黏剂降黏效果的影响及作用机制

以轮古稠油为原料,考察十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)、十二烷基磺酸钠(SDS)和OP-10(OP)对自制的油溶性降黏剂马来酸酐-苯乙烯-丙烯酸十八醇酯共聚物(MSA)降黏效果的影响;通过相对黏度法和质量分数电导率法,从沥青质缔合性和稠油胶体稳定性两个方面分析表面活性剂在稠油降黏过程中的作用机制。结果表明:1%的MSA能使稠油黏度从6.720 Pa·s下降到2.810 Pa·s,同时使稠油沥青质的缔合度减小,稠油胶体稳定性增强;CTAB、SDS和OP的加入均能继续提高MSA的降黏效果,其作用效果顺序为CTAB>SDS>OP;SDS和OP能促进MSA对沥青质的解缔作用,使沥青质缔合度继续减小,而CTAB不具备促进MSA解缔沥青质的能力;CTAB、SDS和OP均能促进MSA增强稠油胶体稳定性,其作用效果顺序为CTAB>SDS>OP,这与3种表面活性剂增强MSA降黏效果的能力顺序一致;对于轮古稠油,相对于稠油沥青质的缔合性,体系胶体稳定性是影响MSA降黏效果的主要因素。     

原油沥青质的沉积条件及其控制

原油温度、压力和组分的改变均会引起沥青质发生絮凝和沉积,造成储层损害。沥青质沉积热力学预测模型可以更直观、方便地确定沥青质的沉积条件。建立了一种沥青质沉积条件的预测模型,该模型将沥青质沉积相视为固相,按液固相平衡来处理沥青质的沉积问题,根据井筒流体组成和地层性质等资料,估算原油沥青质开始沉积的压力,并提出相应的井下热力学控制条件。利用该模型预测了渤海SZ36-1油田具有代表性的3口油井的原油沥青质发生沉积的初始压力,结果表明,随着压力不断下降,原油中的沥青质在沉积初始压力处开始发生沉积,且该压力比地层温度下的原油饱和压力高出2~4 MPa,这为预防油井发生沥青质沉积具体措施的制订提供了理论依据。     

原油沥青质的沉积条件及其控制

原油温度、压力和组分的改变均会引起沥青质发生絮凝和沉积，造成储层损害。沥青质沉积热力学预测模型可以更直观、方便地确定沥青质的沉积条件。建立了一种沥青质沉积条件的预测模型，该模型将沥青质沉积相视为固相，按液-固相平衡来处理沥青质的沉积问题，根据井筒流体组成和地层性质等资料，估算原油沥青质开始沉积的压力，并提出相应的井下热力学控制条件。利用该模型预测了渤海SZ36—1油田具有代表性的3口油井的原油沥青质发生沉积的初始压力，结果表明，随着压力不断下降，原油中的沥青质在沉积初始压力处开始发生沉积，且该压力比地层温度下的原油饱和压力高出2～4MPa，这为预防油井发生沥青质沉积具体措施的制订提供了理论依据。     

原油在开采运移过程中沥青质沉淀规律及组成——以准噶尔盆地高探1井为例

采用高温降压模拟实验技术,探讨了不同温度、压力条件下高探1井原油沥青质沉淀过程及沉淀量,结合ICP-MS和傅里叶变换离子回旋共振质谱技术,明确了沉淀物沥青质分子组成及金属元素组成,解释了准噶尔盆地高泉背斜高探1井油藏沥青质沉淀原因。研究结果显示,温度、压力和无机矿物中金属原子是高探1井沥青质沉积的外部影响因素,其中压力是最关键因素。在134℃恒温条件下,当压力降至88.9MPa,原油中沥青质开始迅速沉淀,压力降至74.3MPa以下时,沥青质沉淀速率明显降低,压力降至泡点压力后,沥青质又开始大量沉淀。在105℃恒温条件下,压力降至80 MPa和20 MPa时,加入无机矿物原油的沥青质沉淀量较未加无机矿物的原油同比增长了16.7%和3.8%,说明无机矿物对沥青质沉淀具有促进作用。通过分析无机矿物组分显示,沉淀物中金属元素主要有钙、钡、钠、铁等,其中钙含量最高,为4.96%,其次是钡含量为3.16%。高探1井油藏原油沥青质中富含高缩合度、多氧原子类组分,该类组分在地层条件溶解于原油中,在温度、压力下降过程中,原油溶解能力下降,高缩合度组分由于溶解性低易于从原油中沉淀出来,并且由于富含强极性多氧原子组分,易与来自地层矿物中的金属原子形成更稳定的络合物结构,两者协同作用加速了沥青质沉淀。     

沥青质沉积特征及控制策略研究进展

对于含沥青质油藏,沥青质可能在原油生产整个过程中析出,沉积在近井地带储层、生产系统的内表面或者生产设备中,从而造成流动保障问题。在石油的生产、加工和运输过程中,沥青质沉淀问题越来越受到人们的重视,目前已成为石油工业中需要重点研究和解决的技术问题之一。针对沥青质沉积问题,分析了沥青质的组成和分子结构,调研了沥青质析出原因及有效控制策略,总结了沥青质稳定性评价方法、析出动态表征方法和沥青质析出后的补救措施,并提出了沥青质下一步研究方向,对解决油藏沥青质沉积问题提供了思路。     

CO2驱油中沥青质沉积条件及对驱油效果影响的研究

在模拟榆树林油田地层条件下,通过高压物性及CO2驱油实验,研究了注CO2后沥青质的沉积条件,并对沥青质沉积对CO2驱油效果的影响进行了分析。结果表明:在地层温度(108℃)下,注气压力达到28.4 MPa时可明显出现沥青质沉积。随着温度增加,形成沥青质沉积的压力增加,沥青质沉积的程度增加;随CO2注入压力的增加,沥青质沉积量增加,原油中的沥青质含量降低,胶质、芳烃、饱和烃含量增加;达到28 MPa后沥青质沉积量逐渐减少,采出油中沥青质含量增加。沥青质沉积使采收率降低12.29%以上,在(25—28)MPa时采收率降低幅度最大。     

衰竭开发沥青质析出相态及数值模拟研究

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A油田实际资料,建立了沥青质模拟的数值模拟模型,能够模拟沥青质析出、絮凝、沉淀和伤害四个过程;分析了沥青质析出对地层的伤害,随着沥青质的析出,地层孔隙度和渗透率降低,原油粘度增加;研究了沥青质析出对采出程度的影响,考虑沥青质时,生产10年采出程度下降2.3%,最优井底流压为35MPa。     

用粘度法研究石油中沥青质沉积的起始点

介绍了测定混合物粘度以确定沥青质沉积起始点的方法，考察了将正庚烷或甲苯加入油样过程中体系粘度的变化规律．结果发现，随着正庚烷的加入，体系的粘度呈下降趋势，但在某一浓度时出现明显的偏离，该点即被定义为沥青质沉积的起始点．而用甲苯作溶剂时，体系粘度则始终呈平缓下降趋势，无偏离现象研究还发现，各种原油的沥青质沉积的起始点明显早于其相应的减压渣油，这表明渣油胶体体系比原油的更为稳定，上述结果借助显微照相观察得以证实     

油藏中沥青质沉积机理研究

在充分调研国内外沥青质沉积资料的基础上,对沥青质的物理化学沉积机理、沥青质堵塞储层孔喉的机理进行了总结。在对比分析的基础上,将沥青沉积模型划分为基于相劈分的沥青质沉积模型及基于胶体不稳定性的沥青质沉积理论模型,指出了各模型的局限性及其存在根源。通过分析原油中沥青质发生絮凝的温度、压力、组分,可以找出发生沥青质沉积的主要影响因素,从而搞清沥青质对储层渗透率的影响,为油藏注气开发方案设计提供依据,对防止储层损害,确保稳产、高产具有重要意义。     

原油沥青质初始沉淀压力实验测定研究

原油温度、压力的改变均会引起原油中沥青质沉淀,造成储层伤害和井筒堵塞。采用自主研发的固相沥青质激光探测装置,通过透光率法探测伊朗南阿油田典型井原油样品在不同温度下的沥青质初始沉淀压力,从而确定沥青质发生沉淀的热力学条件,绘制出沥青质沉淀相包络线。结果表明,该油田油样在44℃、80℃、113℃下的沥青质沉淀点分别为42.8 MPa、39.7 MPa和35.2 MPa,原油沥青质初始沉淀压力随着温度的升高而降低;并且在井筒温度范围内呈线性关系。结合取样井井筒温度压力曲线预测出井筒中沥青质出现沉淀的深度为1 600~1 800 m,对于油田预防沥青质沉淀有极其重要的意义。     

紫外老化对沥青化学组成与分子结构的影响

为研究紫外老化对沥青微观结构的影响,本文通过对四种沥青分别进行四组分、红外光谱和核磁共振等试验,研究了紫外老化下沥青的四组分、特征峰、官能团等化学组成指标和氢谱图、碳谱图、氢原子含量、分子结构参数等分子结构指标的变化,并通过分子结构指标对化学组成指标的表征,分析了分子结构变化对沥青化学组成变化的影响。结果表明:紫外老化后沥青更趋于形成沥青质分子,而沥青质的转化来源主要为芳香分,且含量越高老化后的损失率越高;同时羰基和亚砜基会随着老化的时间增加先快速增加之后趋于平缓,其中羰基指数可表征沥青老化的产生,而亚砜基指数可评价沥青抗老化的能力。紫外老化下沥青芳香环会发生缩合程度增大、环烷基取代基增加以及氢的取代、结构异化等反应;同时高紫外光子能量也会使脂肪碳发生断键,断键的脂肪碳连接到芳香环上提高了化学稳定性。由表征分析可见,沥青的化学组成主要受芳香结构、支化度和芳香环系缩合指数的影响较大。     

伊朗BA原油沥青沉积及抑制高压模拟实验

在原油的开釆过程中,沥青质沉积问题可能发生于各个环节,其中在井筒或地面管线的沉积可能造成堵塞,降低生产运行效率,沉积严重时会导致油井停产。为了更好地预防沥青质沉积,对伊朗BA原油样进行族组成分析,其胶体不稳定指数CII大于0.9,易发生沥青质沉积。采用压差法对BA原油沥青质析出压力进行高压模拟实验评价,而压差法主要是通过压降的变化来判断沥青质的沉积。结果表明:在50~96℃下,当井筒压力降低到一定程度时,原油中沥青质会析出,使压降显著增加;且沥青质析出压力随着温度升高减小,随着气油比增大而增大。采用正己烷沉淀法对8种抑制剂进行初选,阳离子表面活性剂YAI-4、YAI-6的抑制效果较好,其抑制率可达88.9%和95.6%;同时通过高压模拟实验评价,同样条件下YAI-6比YAI-4能更好地稳定原油中的沥青质,在等温降压过程中,用YAI-6处理的原油在不同条件下均没有检测到明显的压降变化,表明YAI-6对于伊朗BA原油是一种非常有效的沥青沉积抑制剂。