2021-10-09
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(huì)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(cè)量了重質(zhì)油乳液的不穩(wěn)定現(xiàn)象，評(píng)價(jià)了不同種類稀釋劑對(duì)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。
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(duì)應(yīng)下表中的組分。
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(cè)量不穩(wěn)定現(xiàn)象，生產(chǎn)廠家法國(guó)Formulaction。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果和討論
多重光散射儀通過測(cè)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(shì)。
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(cè)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。
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(duì)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(duì)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(duì)穩(wěn)定性大的影響，測(cè)量了不同稀釋劑濃度的頂部分層體積百分比。
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(duì)瀝青的沉淀具有重要作用，稀釋比例對(duì)瀝青界面性質(zhì)也會(huì)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(zhǎng)度有關(guān)，當(dāng)蠟的分子鏈長(zhǎng)度在C7-C10附近，瀝青會(huì)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(duì)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(duì)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(duì)瀝青沉淀具有明顯作用。
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