【超稠油的物性国内外研究现状文献综述3900字】

超稠油的物性国内外研究现状文献综述国内外对超稠油的物性有着大量的研究，由于稠油本身的复杂性，迄今对许多问题的认识还存在分歧，因此对稠油的化学组成、结构及性质以及做比较系统、深入地探讨很有必要，我们需综合利用各种方法对超稠油物性进行研究。1.1超稠油粘温特性研究现状粘度是稠油的基本物理性质，是反映稠油流动性的重要参数之一。它用于表征分子一起运动时摩擦引起的内阻的大小[8]。陶磊等人采用布式粘度计测量了郑411西区超稠油的粘温曲线。结果表明，超稠油的黏度随温度变化显着，超稠油的黏度随温度升高而降低，超稠油的黏度与温度呈线性关系。图1-1郑411西区超稠油的粘温曲线由于超稠油具有凝固点高、粘度大等特点,中外学者提出的计算原油粘度的公式对其都不适用。陶磊等人对计算稠油粘度的公式进行了修正，得到了式（1-1），即（1-1）其中：（1-2）式中:μod为地面脱气原油粘度,mPa·s;T为温度,℃;ρ为地面脱气原油密度,g/cm3。利用修正后的公式公式得到四种不同温度50、60、70、和80的相对误差为7.68%,3.75%,5.02%和10.75%，修改后的相关系数达到0.993，可以准确的描述出超稠油的粘温曲线[9]。朱静等人利用RS75旋转粘度计针对塔河油田展开了超稠油粘温曲线研究。实验中将塔河稠油加热到80℃,恒温60min,然后以0.5℃/min的速度连续降温,在剪切速率为5s-1的条件下,用RS75旋转粘度计测量其不同温度下的粘度值,结果如图1-2所示。图1-2稠油粘温曲线由图1-2可知，当温度低于五十度时，粘度随温度变化剧烈，当温度大于五十度时，粘度随温度变化平缓[10]。张鸿以以辽河油田曙一区D84块超稠油为主要对象，采用Gemini高温高压流变仪，利用曲线回归分析方法，分析超稠油的黏温及流变特性。实验中三种样品分别取自辽河油田的Q40-18-K281井、D32-62-30井和辽河油田曙一区D84块D84-68-81井，结果如图1-3所示。图1-3三种样品的粘温曲线稠油中的胶质和沥青质越多，范德华力越强，粘度越高。随着温度升高，稠油内部结构松弛，内聚力降低，粘度降低。石油的粘度是表征石油产品流动特性、影响石油产品集输效果的重要参数之一，其与温度变化的关系服从一定的规律。如图1-3所示的三个样品的粘温曲线表明，原油的粘度随着温度的升高而逐渐降低。这是因为粘度与分子间内聚力密切相关。稠油中的橡胶质沥青质越多，范德华力越强，粘度越高。随着温度升高，稠油的范德华力降低，内聚力降低，粘度相应降低。根据测得的粘度和温度曲线进行近似回归后，可以看出稠油粘度随着温度的升高大致呈指数下降，由此可以根据阿伦尼乌斯方程，两者之间的关系是相似的。表1-1三种样品在不同温度区间的黏度与温度关系样品温度/℃回归方程相关度B普通稠油50-100100-150150-1700.99920.99860.9982636341172186特稠油50-100100-150150-1700.99940.99550.99881000172056611超稠油50-100100-150150-1700.99670.99550.99841089984257729由上表1-1可知，当稠油温度达到50℃时粘度最合适，如果采取合理的方法，例如，加入降粘剂等添加剂，可以有效防止低温下原油中胶体和沥青质分子的进一步聚集，从而达到大幅度的降低稠油粘度、提高稠油的开采率的目的[11]。1.2超稠油流变特性研究现状流变特性就是稠油的流动和变型的特性，和流体的粘度密切相关。齐超等人通过旋转流变仪测定了不同温度下以及不同剪切速率下的偏转量α，根据式公式计算相应的剪切应力，再利用Origin8.0工程绘图软件绘制了剪切速率与剪切应力的关系曲线，如图1-4所示[12]。图1-4剪切速率与剪切应力的关系曲线NataliaM.Zadymova等人使用RheoStress流变仪研究了系统的流变特性，研究表明在不同温度下，剪切应力（τ）对所研究的重油样品剪切速率(dγ/dt)的依赖关系是具有零y截距的线性函数。结果表明稠油在50℃时符合要求[13]。1.3超稠油密度研究现状目前，测定稠油的仪器有很多，最常用的方法是比重瓶法，使用比重瓶法测得的稠油密度误差较小，但是不同的用比重瓶测量稠油的密度方法也有所不同。李昀芮根据石油产品密度测定法（比重瓶法）GB/T2540-81再根据差量法的原理测定稠油的密度[14]，该方法能够精确的测量出稠油的密度。倪成锦考虑了测量密度时考虑到了空气的影响，对原有的密度公式进行了修正，得到了一种使用比重瓶更能精确测量液体密度的一种方法。该方法考虑到了测量液体密度并不是一种抽象的方法，该方法考虑到了比重瓶中的空气质量，使得稠油的密度[15]。测量密度还能直接使用密度计进行测量，将密度计放入待测液体中，待其稳定后观察液面对应的示数，得到稠油的密度。本次实验采用量筒法测量稠油密度，将稠油的质量求出来后，待量筒内的稠油气泡全部清除后读取量筒上的示数，得到量筒上的体积，再根据测密度公式算出稠油的密度。1.4超稠油含蜡量研究现状沥青质是原油中的重质组分之一[16]，不但如此稠油中还包含了胶质等大分子粒子。差式扫描量热法（DSC）是20世纪60年代出现的一种热分析方法[17]。热分析是用于测量温度在程序控制之下，某一物质的物理性质与温度关系的一项检测技术。差示扫描量热法（DSC）这项技术被广泛应用，是目前测量稠油的含蜡量的最好方法。它既是一种例行的质量测试也是一个研究工具。且设备易于校准，测量速度较快，所需样品量小，样品状态多样（液态或固态）。对于原油来说，不同物性的原油，析蜡的热特性参数也不同，并且具有特征性。运用DSC技术可便捷地测定出原油的析蜡点、析蜡高峰点、析蜡热焓等并且通过函数计算可得到原油含蜡量及某一温度范围的析蜡量[18]。李鸿英等人应用DSC热分析技术得到了原油析蜡过程的热谱图,测定出了原油的析蜡点、析蜡高峰点、析蜡热焓等特性参数。给出了根据DSC实验结果计算原油含蜡量和一定温度区间内原油析蜡量的方法[19]。王丹利用差示扫描量热法测定原油析蜡点和析蜡热焓值时，发现降温速率对于析蜡点是一个关键因素。实验发现，随着降温速率的升高，原油析蜡点逐渐降低，原油析蜡热焓值在降温速率为5K/min-12K/min时，趋于稳定[20]。因此可以通过改变降温速率来降低稠油的析蜡点。王敉邦等人采用4种测试方法测定了SY油田和KF油田高凝油在不同条件下的析蜡点，发现稠油的析蜡温度和稠油的物性以及测试因素相关，析蜡温度和蜡含量无关，稠油的析蜡温度和稠油的剪切速率相关，随着剪切速率的升高，析蜡点降低，最后剪切速率到达一定时趋于稳定[21]。因此可以通过增加剪切速率来减低稠油的析蜡点。李男等人采用美国TA公司的AutoQ20差示扫描量热仪，其热流精度0.1μW，温控精度±0.05℃，且具有效率高，重现性好，快速冷却等优点[22]。1.5超稠油四组分分离研究现状丁万成等人取3g稠油样品，分离出了新疆九7区超稠油，得到了饱和份、芳香份、胶质、沥青质四个组分。通过元素分析仪等仪器得到的超稠油的相对含量如表1-2所示。表1-2新疆九7区超稠油各组分分析数据组分含量/%相对分子质量元素含量/%平均分子式CHSN饱和份23.1340086.1212.540.530.03C28.71H50.16S0.07N0.01芳香份20.7454088.3710.520.770.25C39.77H57.02S0.13N0.10轻胶质12.4475085.379.264.940.43C53.36H69.45S1.16N0.23中胶质9.3776087.179.313.340.17C55.21H70.74S0.80N0.10重胶质10.7882586.078.954.200.77C59.17H73.80S1.08N0.45沥青质23.54390083.908.924.101.43C272.68H347.88S4.99N3.98由上表可知，新疆九7区超稠油突出的特点是重质组分含量较高，其中沥青质含量占总量的23.54%，胶质含量（包括轻胶质、中胶质、重胶质）占总总量的32.59%，沥青质、胶质总含量占总量的一半以上，各组分相对分子质量的大小顺序是：沥青质>>胶质＞芳香份＞饱和份，其中胶质、芳香份、饱和份的相对分子质量都小于1000，而沥青质的相对相对分子质量（3900）远高于其它组分[23]。薛文慧等人改进了四组分分离设备，吸附洗涤、更换收集瓶、溶剂再生，更换了以前由工人操作改为仪器操作，并优化了部分功能。该装置在样品分析中具有良好的重现性，缩短了分析周期，节省了人力物力，显着减少了操作人员与有毒物质的接触时间，实际使用效果非常好[24]。沐宝泉等人在以往的四组分分离实验教学中发现正常情况下操作实验收集到的四组分回收率达到91%~93%，于是从重油四组分分析流程、四组分分析系统误差的理论分析出发，提出了四组分分析系统误差主要来源于重油中分子量次大、极性次强的胶质组分在固定相氧化铝上形成不可逆吸附，并通过改变胶质组分在色谱柱中流向，胶质组分回收率提高了６％，基本消除了四组分收集时的误差[25]。参考文献[1]董长友,龚胜利,来建宾,等.海上油田稠油原油物性实验分析研究[J].石化技术,2019,26(06):161~162.[2]JaberTaheri-Shakiba，AliShekarifarda，HassanNaderib，Heavycrudeoilupgradingusingnanoparticlesbyapplyingelectromagnetictechnique[J]，Fuel，2018，232：704~711[3]GabrielCendejas，FelipeArreguín，LauraV.Castro，etal，Demulsifyingsuper-heavycrudeoilwithbifunctionalizedblockcopolymers[J]，Fuel，2013，103：356~363[4]TaoLei,LiZhaomin,BiYiquan,Multi-combinationexploitingtechniqueofultra-heavyoilreservoirswithdeepandthinlayersinShengliOilfield[J]，PetroleumExplorationandDevelopment，2010，37（6）：732~736[5]陈昭伟,庞太忠.超稠油降黏技术研究及现场应用[J].油气田地面工程,2016,35(04):59~60.[6]高倩芸，新时期超稠油下泵初期掺稀油降黏工艺探寻[J]，科学管理，2020，（03）：131~132[7]彭飞.超稠油化学降粘剂研究进展[J].中国石油和化工标准与质量,2018,38(22):136~137.[8]侯珍珍，特超稠油的胶体化学性质研究[D]；[硕士学位论文]，山东，中国石油大学，2010[9]陶磊,李兆敏,张凯,等.二氧化碳辅助蒸汽吞吐开采超稠油机理—以王庄油田郑411西区为例[J].油气地质与采收率,2009,16(01):51~54.[10]朱静,李传宪,辛培刚.稠油粘温特性及流变特性分析[J].石油化工高等学校学报,2011,24(02):66~68.[11]张鸿，超稠油黏温及流变特性室内实验研究[J]，重庆科技学院学报，2020，22（4）：40~44[12]齐超，于欢，吴玉国，等，辽河油田稠油流变特性实验研究[J]，辽宁石油化工大学学报，2016，36（5）:29~32[13]NataliaM.Zadymova,ZoyaN.Skvortsova,VladimirYu.Traskine,etal,wait，Rheologicalpropertiesofheavyoilemulsionswithdifffferentmorphologies[J]，JournalofPetroleumScienceandEngineeri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