稀釋劑對重質(zhì)油油乳液穩(wěn)定性的影響

2021-10-09

摘要

蒸汽輔助重力泄油技術(shù)（SAGD）是開發(fā)超稠油的一項前沿技術(shù)，其機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)生復雜的W/O/W乳液，為了獲得無水稠油需要將乳液進行相分離。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。

然后將稀釋油與鹵水按照25:75的比例混合，在瓦林攪拌器中攪拌5min，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。

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。

實驗結(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。

圖1 （a）A50樣品瓶樣品外觀隨時間變化照片（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間變化過程，虛線指示124min時的分層界面位置

圖1顯示了一個典型樣品（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)。由于實驗沒有采用化學添加劑促進相分離，實驗結(jié)束時分離的兩相為：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間的變化，可以獲得并比較三種稀釋劑的相分離速度。

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，C100三個樣品中的油相是100%的稀釋劑，出人意料的是，這三個樣品的乳液穩(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，證實了多重光散射儀是表征蒸汽輔助重力泄油（SAGD）產(chǎn)生的復雜乳液的有力工具，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。