
大昌華嘉科學(xué)儀器部

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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(fù)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(xué)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2 頂部分層體積百分比隨時間變化曲線與瓶試法數(shù)據(jù)對比(Turbiscan實心,,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,。
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(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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