于敏 底國(guó)彬 孫鵬(中國(guó)石油工程建設(shè)有限公司華北分公司,河北 任丘 062552)
乳化強(qiáng)度對(duì)原油乳狀液粘度影響規(guī)律的研究
于敏 底國(guó)彬 孫鵬(中國(guó)石油工程建設(shè)有限公司華北分公司,河北 任丘 062552)
原油乳狀液穩(wěn)定性及粘度受乳化方式、乳化強(qiáng)度、原油含水率的大小以及原油性質(zhì)等多種因素影響,其中乳化強(qiáng)度影響較大[1]。該實(shí)驗(yàn)研究通過(guò)對(duì)不同性質(zhì)原油的不同乳化強(qiáng)度的粘溫曲線的測(cè)定試驗(yàn),總結(jié)出了乳化強(qiáng)度對(duì)乳狀液粘度的影響規(guī)律,制定出了不同性質(zhì)原油的合適的乳化條件,為室內(nèi)測(cè)試乳狀液粘度提供了科學(xué)合理的依據(jù)。
乳化強(qiáng)度;粘度;粘溫曲線
在油田開(kāi)發(fā)初期和中期,原油乳狀液多為油包水型,后期多為水包油、油包水型的多重乳狀液。國(guó)內(nèi)外一些科研工作者對(duì)油包水型乳狀液的粘度,進(jìn)行了廣泛研究,并推導(dǎo)出許多理論或經(jīng)驗(yàn)公式。但是,這些公式具體應(yīng)用于計(jì)算不同類(lèi)型原油的乳狀液時(shí),其相對(duì)誤差時(shí)大時(shí)小,而且應(yīng)用于高含水的乳狀液時(shí),其相對(duì)誤差更大。室內(nèi)用旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)進(jìn)行原油乳狀液粘度的測(cè)試是較準(zhǔn)確的方法,但在實(shí)驗(yàn)室條件下,原油乳狀液粘度的測(cè)定受多種因素的影響,如乳化方式、乳化強(qiáng)度、原油含水率的大小以及原油性質(zhì)等。其中乳化強(qiáng)度的大小對(duì)乳狀液的穩(wěn)定性以及乳狀液的粘度影響較大。乳化強(qiáng)度太小不能使原油形成穩(wěn)定的乳狀液,太大則使得乳狀液的粘度較大,不能真實(shí)地反映現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際。因此,有必要在室內(nèi)進(jìn)行不同乳化強(qiáng)度的乳狀液制備試驗(yàn),通過(guò)測(cè)試其粘溫曲線,找出其影響規(guī)律,確定合適的乳化強(qiáng)度,為采油及工程設(shè)計(jì)提供更為準(zhǔn)確的粘度基礎(chǔ)數(shù)據(jù)[2]。
使用脫后原油和油樣中脫出的游離水,采用不同乳化強(qiáng)度制備成與原始油樣含水率相同的原油乳狀液,進(jìn)行不同剪切速率條件的粘溫曲線測(cè)試,與原始油樣粘溫?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行比較,粘度數(shù)據(jù)最接近原始油樣數(shù)據(jù)的乳化條件為最佳乳化條件。以下試驗(yàn)只摘錄安11-7和京9-9的部分實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。
現(xiàn)場(chǎng)取回的安11-7油樣經(jīng)測(cè)試含乳化水26.5%。
試驗(yàn)乳化條件:乳化溫度40℃,恒溫時(shí)間30分鐘,乳化時(shí)間15分鐘。
隨著手搖次數(shù)的增加或機(jī)振強(qiáng)度的增大,原油乳狀液粘度與原始油粘度的相對(duì)誤差有逐漸減小的趨勢(shì)(個(gè)別數(shù)據(jù)除外),并且在手搖200下、250下或機(jī)振1500r/min、2000r/min條件下,相對(duì)誤差數(shù)據(jù)大部分在20%以?xún)?nèi),按照原油粘度測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)SY/T0520的要求,試驗(yàn)的再現(xiàn)性在20%以?xún)?nèi)。所以對(duì)于粘度較小的原油,乳化強(qiáng)度可以采取手搖或機(jī)振兩種方式,手搖在200下~250下,機(jī)振在1500r/min~2000r/min均可以使制備的乳狀液接近現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況。
1.2.1 不同乳化強(qiáng)度條件下的粘溫曲線測(cè)試現(xiàn)場(chǎng)取回的京9-9油樣測(cè)試含乳化水53%。試驗(yàn)乳化條件:乳化溫度60℃,恒溫時(shí)間30分鐘,乳化時(shí)間15分鐘。
對(duì)于京9-9原油,手搖150下至250下乳化的原油乳狀液粘度與原始油粘度相比較,相對(duì)誤差基本上在-50%以上,說(shuō)明對(duì)于粘度較大的原油,手搖乳化強(qiáng)度不夠,制備的乳狀液不夠接近現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況。不同強(qiáng)度的機(jī)振乳化,隨著乳化強(qiáng)度的增大,原油粘度增大,與原始油粘度的相對(duì)誤差逐漸減小,乳化強(qiáng)度至2500r/min以上,相對(duì)誤差基本上在20%以下,乳化強(qiáng)度為3000r/min時(shí)的相對(duì)誤差最小,說(shuō)明對(duì)于粘度較大的原油,乳化強(qiáng)度以2500r/min~4000r/min為宜。
1.2.2 不同乳化時(shí)間條件下的粘溫曲線測(cè)試
在以上不同乳化強(qiáng)度條件試驗(yàn)的基礎(chǔ)上,選擇3000r/min的乳化強(qiáng)度,60℃的乳化溫度,進(jìn)行了不同乳化時(shí)間(15min、20min、25min)的粘溫曲線測(cè)定試驗(yàn),以確定最佳的原油乳化時(shí)間。
隨著乳化時(shí)間的延長(zhǎng),原油粘度逐漸增大,但在試驗(yàn)的乳化時(shí)間條件下,原油粘度與原始油粘度的相對(duì)誤差值均在20%以?xún)?nèi),說(shuō)明原油的乳化時(shí)間控制在15min至25min之內(nèi),測(cè)試的乳狀液的粘度符合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際。
1.2.3 不同乳化溫度條件下的粘溫曲線測(cè)試
在以上不同乳化時(shí)間條件試驗(yàn)的基礎(chǔ)上,選擇3000r/min的乳化強(qiáng)度,20min的乳化時(shí)間,進(jìn)行了不同乳化溫度的粘溫曲線測(cè)定試驗(yàn),以確定乳化溫度對(duì)原油粘度的影響規(guī)律。
在試驗(yàn)溫度范圍內(nèi),試驗(yàn)數(shù)據(jù)沒(méi)有明顯的規(guī)律,試驗(yàn)相對(duì)誤差基本在20%以?xún)?nèi),說(shuō)明乳化溫度只要使原油具有較好的流動(dòng)性(即在牛頓流體范圍內(nèi)),試驗(yàn)結(jié)果即可滿足要求,乳化溫度太高,會(huì)使部分原油輕組分揮發(fā),造成試驗(yàn)相對(duì)誤差。
(1)在試驗(yàn)的乳化強(qiáng)度(手搖150下~250下,機(jī)振800r/min~3000r/min)范圍內(nèi),原油乳狀液的粘度隨著乳化強(qiáng)度的增大而增大。
(2)對(duì)于粘度較小的原油或中等粘度的原油,乳化強(qiáng)度可以采取手搖或機(jī)振兩種方式,手搖在200下~250下,機(jī)振強(qiáng)度在1500r/min~2000r/min均可以使制備的乳狀液接近現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況。
(3)對(duì)于粘度較大的原油,不宜采用手搖乳化,應(yīng)采用機(jī)振乳化,乳化強(qiáng)度以2500r/min~4000r/min為宜。
(4)采用機(jī)振乳化原油乳狀液,根據(jù)原油性質(zhì)和含水率情況,乳化時(shí)間應(yīng)控制在15min至25min之內(nèi),測(cè)試的乳狀液的粘度符合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際。
[1]趙建興:《對(duì)原油乳狀液粘度變化規(guī)律的認(rèn)識(shí)》,油田地面工程,第四卷第四期(1985.8).
[2]李思芽,王瑩,閹腳榮,嚴(yán)忠:《油包水型乳狀液穩(wěn)定性的研究》,東北師大學(xué)報(bào)自然科學(xué)版,1985第四期.
于敏(1986-),女,工程師,2009年畢業(yè)于西南石油大學(xué)應(yīng)用化學(xué)專(zhuān)業(yè),現(xiàn)從事油氣集輸及油田化學(xué)等相關(guān)工作。