胶质沥青质对含蜡原油胶凝特性的影响研究进展

蜡晶析出形成三维网络结构是导致含蜡原油胶凝的直接原因,作为极性组分的胶质沥青质与蜡分子相互作用,会参与蜡结晶过程,改变析蜡特性,使原油胶凝行为研究趋于复杂。胶质沥青质与蜡分子间的微观动力学行为对介观蜡晶形态产生影响,进而在含蜡原油多相体系宏观流变性能上发挥决定性作用。在此从宏观层面基于流变实验归纳了胶质沥青质对含蜡原油流变性的影响及表征方法;从介观层面借助显微实验和分子模拟分析了胶质沥青质对蜡晶形态和粒度大小的影响,以及胶质沥青质与蜡晶间的协同作用机理;从微观层面通过分子动力学模拟介绍了分子聚并及相间作用,论述了胶质沥青质分子对含蜡原油胶凝特性的影响。最后提出分子动力学模拟含蜡原油胶凝领域的应用前景,以期为含蜡原油管道输送技术的发展奠定理论基础,对降凝剂的研发与应用提供参考。（图7,表1,参64）     

原油组分对含蜡原油析蜡特征的影响规律

准确预测析蜡特征对于把握清防蜡时机尤为重要。在原油组分和组成分析的基础上制备了3个系列的模拟原油,利用高温气相色谱分析了油样的组分及其对应蜡组分的碳数分布,并应用差示扫描量热法(DSC)测量了模拟原油的析蜡点、析蜡高峰温度及平均放热焓等参数的变化规律。结果表明:胶质和沥青质质量分数增加对析蜡点和析蜡高峰温度影响较小;芳烃质量分数增加会显著降低析蜡点和析蜡高峰温度,但在一定质量分数下会造成沥青质析出;含蜡量增加会大幅提高析蜡点和析蜡高峰温度,不利于加热法解除近井蜡堵。试验结果有利于热力学预测高含蜡原油析蜡特征及指导油井清蜡。(图5,表1,参23)     

原油改性机理研究中的几个问题

简述了高分子聚合物对石蜡、沥青质的改性作用,并对现有原油改性机理、胶体流变学、胶体化学、非电解质理论进行综合研究,提出了改变原油均相分布,使原油形成非均相胶体,形成轻馏分油包蜡晶、胶质聚集体的新构想。在保留化学剂与石蜡进行物理作用的基础上,将化学反应、配位化学引用到原油改性中,不仅改变胶质的形态,形成胶质聚集体,而且可能改变胶质对蜡晶改性剂影响。     

吉林扶余油田稠油乳化降黏实验研究

针对典型油样进行组分分析,找出原油中影响黏度的主要因素。采用A型水溶性降黏剂进行乳化降黏实验,通过静态评价试验,研究了水溶性A型降黏剂与原油之间形成乳状液的稳定性和粒径分布、油水界面张力、降黏率及洗油率,考察了该降黏剂降黏效果。实验结果表明：原油中蜡含量达14.7%,高含蜡是影响原油黏度的主要因素;降黏剂浓度越大,乳状液分水率越低,乳状液粒径分布越集中,油水界面张力越低,乳状液越稳定;油水比越大,分水率随降黏剂浓度变化越显著;随降黏剂浓度增大和油水比降低,降黏率逐渐升高,降黏率最高可达91.5%;该降黏剂有较好的洗油效果,洗油率为61.1%。     

BEM-JN油基降粘剂作用机理与应用试验

根据东营-辛店管道所输混合原油的胶质、沥青质含量和蜡晶分布特点,研制了BEM-JN系列油基降粘剂,主要成分为聚合物和表面活性剂,其中非极性聚合物为降凝剂的有效成分,主要针对原油中的蜡起作用,极性较强的聚合物和表面活性剂则针对原油中的胶质、沥青质起作用,原油粘度的降低是两类组分综合作用的结果。分别考察了BEM-JN降粘剂和BEM-3降凝剂在不同热处理温度下对东营原油库原油的降粘效果,结果表明:相对较高的热处理温度有利于提高两种化学剂的降粘效果,而相对较低的热处理温度和相对较高的测试温度将使降凝剂表现出增粘效果。室内实验和现场应用试验证明:BEM-JN降粘剂对于东营-辛店管道所输混合原油具有较好的降粘效果,其应用可满足该管道低输量安全运行的需要。     

东临管输原油降凝剂的研制及改性效果评价

东临线管输原油为多蜡和胶质沥青质原油，对多种原油降凝剂的化学感受性很差。为此研制了对该原油蜡质组分和胶沥组分有明显效果的化学剂，复配了改性效果好的化学剂，确定了最佳配比。考察了不同处理温度对该原油必凝剂改性处理效果的影响及加剂改性原油的静态稳定性。实验结果表明，东临线管输原油添加该原油必凝剂的最佳处理温度为６０℃，加剂改性处理后的原油表现出良好的静态稳定性。     

风城稠油氧化催化降黏剂的研制与性能评价

风城特稠油由于黏度高、流动性差等原因使得其开发和集输非常困难。在不改变其传统降黏工艺的基础上研制了一种新型氧化催化体系的降黏剂,并对氧化催化体系降黏剂组分评选、配方优化、性能评价等做了系统研究。试验结果表明,风城特稠油中胶质、沥青质占原油近50%,其中胶质含量达到31.58%,原油酸值低至3.14mgKOH/g;研制的氧化催化体系降黏剂在注蒸汽的过程中与原油发生氧化催化反应,促进胶质和沥青质等重组分裂解成饱和烃、芳香烃等轻组分和中间组分;降黏剂最佳配方为0.1%的活性碱+0.2%氧化剂(BOH)+0.3%催化剂(TOM)。降黏剂加量0.8%、反应时间14~24h、反应温度在150~240℃时,稠油降黏率可达98%以上,与原油相比,反应后稠油中饱和烃与芳香烃增加40%,胶质、沥青质下降22%。     

基于差示扫描量热法的含蜡原油析蜡特性测试

含蜡原油析蜡特性是含蜡原油管道输送经济安全运行和流动安全保障技术的基础参数，传统差示扫描量热（Differential Scanning Calorimetry,DSC）实验方法测量结果受测试条件影响，且测量结果可重复性差。为此，采用DSC和调制差示扫描量热（Modelated Differential Scanning Calorimetry,MDSC）两种方法开展实验测试，分析含蜡原油的析蜡特性，结果表明：降温速率对传统DSC法测量含蜡原油的析蜡特性影响较大，相同条件下，MDSC实验测得的析蜡点温度、累计析蜡量明显高于DSC实验测得的数值；MDSC实验蜡晶析出终了温度明显高于传统DSC实验结果，但两种实验方式蜡晶析出终了温度的累计析蜡量相差不大，且MDSC实验受降温速率的影响较小；从获取含蜡原油析蜡特性效果看，MDSC实验测试结果优于传统DSC实验。研究成果可为含蜡原油析蜡特性测试实验方法及条件的选取提供依据。（图14，表3，参25）     

有关原油流变性与石油化学的讨论

含蜡原油综合改性处理输送工艺技术已成功地应用于低输量管道,为了进一步提高含蜡原油综合改性处理工艺技术的效能和扩大应用范围,认为选择廉价高效的化学剂是关键,应把原油流变性与石油化学紧密地结合起来,从原油与化学剂相互作用的机理出发开展专门研究会取得一些突破。讨论了原油化学类别,原油中蜡的组成形态和结晶习性,原油中胶质、沥青质及其与蜡的综合作用,原油中液态烃类对原油流变性和改善原油流动性的影响。指出在科学研究中要采用多种现代分析手段,从分析与综合两个方面深入开展研究,以求取得进展。     

含蜡原油静态磁处理降黏试验

为探究磁处理技术对含蜡原油降黏效果的影响,利用自行研制的静态磁处理装置研究磁场强度、磁处理温度、磁处理时间对含蜡原油降黏效果的影响;采用偏光显微镜对磁处理前后含蜡原油蜡晶结构进行观察,并分析磁处理含蜡原油的降黏原因。静态磁处理结果表明,最佳磁处理条件是:磁场强度100 mT,磁处理温度49 ℃,磁处理时间10 min,影响磁处理效果的因素按影响程度高低依次是磁处理温度、磁处理强度、磁处理时间;通过显微观察试验发现,磁场促进了含蜡原油中小蜡晶颗粒的聚集,使得大蜡晶颗粒的数量增多,液态烃的流动截面积增大,进而降低了含蜡原油的黏度,改善了含蜡原油的流动性。     

库姆克尔原油胶质、沥青质组分对其流变性的影响

利用氧化铝吸附色谱分离库姆克尔原油中的胶质、沥青质,然后利用碱性氧化铝和酸性氧化铝吸附色谱分离胶质、沥青质中的酸性组分、碱性组分和中性组分。利用傅里叶变换红外光谱和核磁共振波谱研究了胶质沥青质分离组分的有机官能团,结果表明：中性组分的极性官能团含量很少,酸性组分的极性官能团含量较多,碱性组分的极性官能团含量最多;中性组分为烷烃物质,碱性组分含有氮、氧杂原子,表现为有机胺、有机醚,并含有酯基,酸性组分的特征官能团为羧酸,亦含有氮、氧等杂原子。将分离组分按1%的质量分数添加到原油或加剂原油中,研究其对原油或加剂原油流变性的影响,结果表明：对库姆克尔原油粘度产生不利影响的是胶质沥青质中的酸性组分。添加可以与酸性组分相互作用的降凝剂,可以明显降低库姆克尔原油的粘度,抑制酸性组分对原油流变性的恶化作用。     

用储能模量表征含蜡原油的屈服值

含蜡原油的屈服性能直接影响其管输安全,当温度降低时,含蜡原油析出的蜡晶与其中的胶质、沥青质相互作用形成具有一定强度的三维空间网络结构,在外剪切力作用下,该结构屈服裂降,存在一个屈服值,即屈服应力。通过应变扫描实验法对长庆、大庆、环江、冀东4种含蜡原油进行流变性测试,结果表明：含蜡原油在线性黏弹区内储能模量基本不变,应力与应变呈线性递增关系,其线性黏弹区随着温度的升高而增大;含蜡原油的储能模量与屈服值在双对数坐标图上呈现线性递增关系,可以用结构屈服系数表示含蜡原油屈服时结构的强弱,该系数等于储能模量和屈服值的对数比值。与其他方法相比,该方法获得的屈服值结果更加稳定,易于形成相关标准。（图2,表2,参9）     

油溶性降黏剂降黏性能研究

针对胜利油田现河稠油,研究了7种油溶性降黏剂（Y-1~Y-7）及其复配体系的降黏性能,考察了降黏剂加量、原油含水率对降黏效果的影响,研究了降黏剂对蒸汽驱油效果的影响。结果表明：当油溶性降黏剂质量分数小于5%时,原油降黏率随降黏剂加量的增加而迅速增大,之后增加缓慢,加量为15%时的降黏率可达90%以上(Y-4除外)。Y-3和Y-7按质量比1:1复配后的降黏效果最好,总加量5%、10%时的原油降黏率分别为76.1%和93.14%。不含降黏剂时,随原油含水率增加原油黏度先增加后降低,原油含水50%时的黏度是不含水原油的3.9倍,形成W/O型乳状液。不同含水率下,加入降黏剂后原油黏度大幅降低;随含水率增加,原油降黏率先降低后增加,含水率10%时达到最低（Y-1除外）。稠油蒸汽驱前注入0.009~0.027 PV油溶性降黏剂,采收率增幅为2.8%~6.0%。     

GY—2型原油降凝剂合成及应用

我国原油大多具有多蜡高凝的特性在正常情况下，一般采用加热输送工艺，如果输量偏低，则需正反输，输送工艺复杂，燃油消耗量大，即不经济又不安全。中国石油天然气管道科学研究院根据我国原油理化特性和降凝剂与石蜡相互作用的机理，通过对原油中石蜡、微晶蜡、胶质、沥青质等含量和成分分析，根据降凝剂与石蜡共晶、吸附理论、选择各物料之间合理的投料比，严格控制聚合反应工艺条件，经过大量室内试验，中试和放大，合成出对多种     

含蜡原油乳状液磁处理降黏实验

油田集输工艺中油水混合物形成的原油乳状液流变特性较为复杂，可能影响管道安全经济运行。为探究磁处理对含蜡原油乳状液的降黏效果，利用自行研制的静态永磁处理装置，调整磁场强度、磁处理温度及磁处理时间，对乳状液的黏度变化进行实验研究。对磁处理前后原油乳状液黏度与油水界面张力进行测量，观察乳状液液滴分布情况，分析乳状液降黏原因。通过磁处理实验发现，当磁处理温度为58℃、磁场强度为200 T、磁处理10 min时，乳状液黏度降低幅度最大，降黏率达到14.5%；通过界面与显微实验发现，乳状液经磁处理后油水界面张力降低，施加不同的磁处理条件后液滴分布不变，磁场作用通过降低油水界面张力与原油黏度进而降低乳状液黏度。研究成果可为含蜡原油乳状液降黏输送技术提供指导，保障原油集输安全。（图10，表4，参26）     

鄯善原油尿素预脱蜡实验室研究

鄯善原油为轻质石蜡基的含蜡原油，其胶质和沥青质的含量很少，所含蜡中以正构烷烃为主，尿素预脱蜡容易进行。经正交试验法选定，实验室最佳尿素脱蜡反应条件是在常压下，２５℃每克原油用０．６ｇ工业尿素，１．３３ｇ含９５％乙醇的酒精为活化剂（两者均可回收重复使用）。经反应８ｍｉｎ后，脱蜡油凝点可降至－８℃；经９０ｍｉｎ反应后，固体蜡基本脱净，只剩１．５％，脱蜡油凝点可降至－３１℃以下，其粘度反常点为０℃。在管     

原油析蜡量和结蜡量关系的研究

有关研究表明,原油在管道内流动过程中,由于油流的冲刷作用,并非所有析出的蜡都能沉积在管壁上.在分析原油流动特性和析蜡规律的基础上,提出了有效析蜡量的计算方法.9种原油的室内结蜡试验结果表明,当有效析蜡量小时,沉积率随有效析蜡量的减小而快速降低;而当有效析蜡量增大到一定程度时,沉积率减小且速度变慢.     

原油改性处理的管道输送工艺

介绍了原油管道加热输送工艺存在的缺陷、原油改性处理输送工艺的发展史及我国应用化学改性处理工艺的概况。原油改性处理工艺的基本原理是控制条件或添加某种化学的来影响蜡的形态,消弱蜡结合趋势和结构强度,从而推迟原油胶疑的发生。其方法可分为的物理(热处理)和物理化学(添加化学刘)两大类。指出唯有石蜡基或混合基原油一含蜡多者,才有可能用化学剂降凝。有效的降凝剂基本都具有长烃链和极性基的聚合物。其单体中的碳原子数要和原油中的蜡主体部分碳数相适应,才能达到最好的效果。加剂温度、处理温度、降温速率和方式、处理最终温度等是取得最佳效果的工艺条件。对于改性效果的评定,除遵照中国石油天然气行业标准外。还必须做更全面的考察。比较详细地介绍了改性处理工艺实施中的特殊问题。     

油气水三相流体高温高压流变特性实验

以大庆外输含蜡原油为实验介质,利用自行研制的高压流变特性测试系统,测试了实验油样在氮气和天然气两种气质加压条件下,油气两相和油气水三相在不同剪切速率、含水率及压力下的粘温特性,探讨了氮气和天然气的溶解度对含蜡原油析蜡点和溶蜡点的影响。结果表明：在氮气和天然气两种气质加压条件下,油气两相和油气水三相混合物的视粘度均随剪切速率的增大而减小,且温度越低剪切稀释性越明显。在相同的压力条件下,原油含水率低于20%时,油样视粘度随着含水率的增大而增大。在低于泡点压力的条件下,当以天然气加压时,油气水三相和油气两相混合物的溶蜡点和析蜡点均随压力升高而降低,而以氮气加压时的变化规律与此相反,说明天然气溶解于原油有利于改善原油的流动性。     

新型化学降凝剂对含蜡原油的改性机理北大核心

化学降凝剂改性是含蜡原油降凝、降黏的重要手段,一直以来备受国内外学者的关注,近年来新型化学降凝剂的出现使降凝剂的改性研究取得了长足的进步。总结了国内外现有的新型化学降凝剂的种类及制备方法,列举了新型化学降凝剂对含蜡原油改性效果的评价手段,阐述了新型化学降凝剂的改性机理及其影响因素。最后,提出了今后新型化学降凝剂的研究方向:将表观、介观、微观3个层面的研究统一起来,进一步明确新型化学降凝剂的改性机理,提高其普适性;与含蜡原油低温输送研究相结合,揭示改性原油的低温流动规律。