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稀釋劑對重質(zhì)油油乳液穩(wěn)定性的影響

稀釋劑對重質(zhì)油油乳液穩(wěn)定性的影響
麥奇克/Microtrac  2021-10-09  |  閱讀:1492

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摘要

蒸汽輔助重力泄油技術(shù)(SAGD)是開發(fā)超稠油的一項(xiàng)前沿技術(shù),其機(jī)理是在注汽井中注入蒸汽,蒸汽向上超覆在地層中形成蒸汽腔,蒸汽腔向上及側(cè)面擴(kuò)展,與油層中的原油發(fā)生熱交換,加熱后的原油和蒸汽冷凝水靠重力作用泄到下面的水平生產(chǎn)井中產(chǎn)出。在這一過程中會產(chǎn)生復(fù)雜的W/O/W乳液,為了獲得無水稠油需要將乳液進(jìn)行相分離。由于重質(zhì)油的密度與水接近,經(jīng)常采取稀釋的方法降低瀝青的粘度來加速相分離過程。


在本文中,利用靜態(tài)多重光散射儀Turbiscan測量了重質(zhì)油乳液的不穩(wěn)定現(xiàn)象,評價(jià)了不同種類稀釋劑對重質(zhì)油油乳液穩(wěn)定性的影響。

 

材料和方法

脫水重質(zhì)油(飽和烴30%,芳烴34%,樹脂23%,瀝青13%),鹵水(0.93%NaCl,0.67%NaHCO3)

重質(zhì)油和稀釋劑利用如下方程稀釋,獲得稀釋油。

1.png

然后將稀釋油與鹵水按照25:75的比例混合,在瓦林?jǐn)嚢杵髦袛嚢?min,獲得乳液。


選取了3中稀釋劑(A,B,C),分別對應(yīng)下表中的組分。

2.png

樣品命名方法,以A50為例,A代表選取的稀釋劑種類,隨后的數(shù)字代表稀釋劑和油的混合比例,例如100mL的A50,含水75mL,含稀釋油25mL,其中稀釋油的成分為12.5mL稀釋劑A和12.5mL脫水油。


使用Turbiscan多重光散射儀測量不穩(wěn)定現(xiàn)象,生產(chǎn)廠家法國Formulaction。

 

實(shí)驗(yàn)結(jié)果和討論

多重光散射儀通過測量瓶子的透射光和背向散射光,可以表征樣品中的粒徑變化(絮凝,聚并)和局部濃度變化(粒子遷移現(xiàn)象),多重光散射方法比瓶試觀察法具有更加快速和客觀的優(yōu)勢。

3.png

圖1 (a)A50樣品瓶樣品外觀隨時(shí)間變化照片(b)A50樣品在常溫下背散射光掃描曲線,箭頭指示著掃描線隨時(shí)間變化過程,虛線指示124min時(shí)的分層界面位置

 

圖1顯示了一個(gè)典型樣品(A50)的背散射光掃描曲線,由于樣品渾濁不透明,所有分析采取背散射數(shù)據(jù)。由于實(shí)驗(yàn)沒有采用化學(xué)添加劑促進(jìn)相分離,實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)分離的兩相為:富油相和富水相(oil rich phase and water rich phase),從圖5a的照片中眼睛可以看到上下層顏色不同,但是很難分辨界面位置,但是從圖5b中,多重光散射技術(shù)可以精確地確定界面位置(虛線位置),在這個(gè)位置ΔBS曲線的斜率發(fā)生了轉(zhuǎn)變。通過測量界面位置隨時(shí)間的變化,可以獲得并比較三種稀釋劑的相分離速度。

4.png

圖2 頂部分層體積百分比隨時(shí)間變化曲線與瓶試法數(shù)據(jù)對比(Turbiscan實(shí)心,瓶試法空心)

 

圖2展示了三種乳液頂部富油層與純油相的體積百分比隨時(shí)間變化曲線,由于分離的富油相中含有一部分乳化水,A50樣品的最終體積百分比超過了100%。通過與瓶試法對比,Turbiscan數(shù)據(jù)與瓶試法具有一致性。從圖中可見,在室溫條件下,B50在三者中是最穩(wěn)定的乳液。為了比較稀釋對穩(wěn)定性大的影響,測量了不同稀釋劑濃度的頂部分層體積百分比。

5.png

圖3 不同稀釋劑和稀釋劑濃度樣品的頂部分層體積百分比


稀釋劑的自身性質(zhì)對瀝青的沉淀具有重要作用,稀釋比例對瀝青界面性質(zhì)也會產(chǎn)生影響(Alvarez et al., 2009)。一些作者研究指出,稀釋的特征比例與稀釋劑中的蠟含量有關(guān),而且與蠟的分子鏈長度有關(guān),當(dāng)蠟的分子鏈長度在C7-C10附近,瀝青會更容易沉淀(Wang et al., 2001,Wiehe et al., 2004)。


在圖3中,水油比依然為75:25,隨著稀釋比利增加,樣品穩(wěn)定性越來越好,A100,B100,C100三個(gè)樣品中的油相是100%的稀釋劑,出人意料的是,這三個(gè)樣品的乳液穩(wěn)定性非常好,說明稀釋劑中的某些組分含有表面活性分子,也對乳液穩(wěn)定性產(chǎn)生重要作用。

 

結(jié)論

通過這篇研究,證實(shí)了多重光散射儀是表征蒸汽輔助重力泄油(SAGD)產(chǎn)生的復(fù)雜乳液的有力工具,成功的研究了不同稀釋劑對乳液穩(wěn)定性的影響,稀釋劑比例越高,乳液穩(wěn)定越好,稀釋劑中的蠟質(zhì)組分對瀝青沉淀具有明顯作用。


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