文献综述-稠油高粘特性的机理性研究-庄项宽

第一篇：文献综述-稠油高粘特性的机理性研究-庄项宽

文献综述

1．前言

当今，世界稀油资源紧缺，稠油将成为石油资源的重要接替。而我国原油以稠油油藏为主。稠油中沥青质、胶质含量过高是导致稠油粘度高的原因，给稠油开采和输送造成了相当大的影响，研究稠油针对不同稠油油品选择合理的降粘方法将变得至关重要,因此研究稠油高粘特性的机理具有很重大的意义[1]。

2．稠油

稠油是指在油层温度下粘度大于100 mPa·s的脱气原油,但通常都在1 Pa·s 以上。稠油由于粘度高,流动阻力大,不易开采,其突出的特点是含沥青质、胶质较高[2]。目前国内外在稠油开采过程中常用的降粘方法有:加热法、掺稀油法、稠油改质降粘及化学药剂降粘法[3]。

3．稠油高粘特性的机理

稠油与含蜡原油组成上的不同在于稠油体系中蜡含量极低, 而胶质、沥青质含量较高。稠油中的蜡即使全部析出, 也不至于形成以蜡晶为主体的原油结构, 且稠油即使在较高温度下的粘度也相当大[4]。因此引起稠油高粘度的实质并非含蜡原油中存在的结构, 而是其本身分子(特别是沥青质、胶质分子)在体系各种力相互作用下所形成的复杂大分子结构[3]。

首先, 稠油体系是一种胶体系统已得到公认,其中沥青质是分散相, 胶质作为胶溶剂, 油分为分散介质。稠油中所含的超分子结构是稠油即使在较高温度下粘度也相当高的根本原因[5]。稠油各组分的内部微观结构直接影响到分子间和稠油微粒间的相互作用力, 也就影响到稠油的粘度, 即结构决定粘度性质。

其次, 稠油体系中的这些超分子结构并不是紧密堆积的, 低层次的结构在某种分子间力作用下可发生相互连接、聚集, 进一步形成松散的较高层次的超分子结构, 在此过程中把大量的液态油包裹其中。

再次, 根据Pfeiffer 和Saal 提出的后来被广泛引用的沥青胶体结构模型

分析, 沥青质超分子结构处在胶束中心, 其表面或内部吸附有可溶质, 可溶质中分子量最大、芳香性最强的分子质点最靠近胶束中心, 其周围又吸附一些芳香性较低的轻质组分, 即沿胶束核心向外其芳香度和分子极性连续递减至最小。其中, 比较靠近沥青质超分子胶束核心的吸附层可称为溶剂化层, 溶剂化层的存在可增大分散相的体积[7]。在溶剂化层的外面还存在芳香度和极性逐渐减小的分散介质, 使沥青质胶粒具有较大的空间延展度。在流体受力剪切过程中, 它们虽然和胶粒不能看成一个整体, 但由于其与胶粒之间的较强吸附作用也会引起粘度的增加[8]。最后, 虽然稠油体系中的蜡含量很低, 一般在10 %以下, 但低温下蜡晶的析出也会造成稠油粘度的增高, 使稠油低温下具有一定的非牛顿性。

[6]4．结语

目前工业上采用的稠油降黏技术大多已经比较成熟，但各种降黏方法都有其局限性，主要原因是对稠油的致黏机理没有进行系统的研究，因此，深入的探讨稠油的致黏机理和影响因素进而从理论上指导解决高黏问题显得极为重要[9]。借助先进的分析仪器从微观上深入探索稠油中杂原子和金属元素的赋存状态以及非烃化合物的分布情况与稠油黏度的关系，并与量子化学和结构化学相结合通过研究分子之间的相互作用力(氢键、偶极距、π-π键)和微观结构特征来分析稠油的致黏因素，加大对稠油中胶质和沥青质分子结构和性质以及它们胶体界面性质的研究，进而揭示稠油的致黏规律，是未来的主要研究方向[10]。文章通过对稠油致黏因素理论研究成果的分析，有助于加深对影响稠油高黏因素的系统认识，并为稠油开采和重油加工技术的研究提供理论借鉴作用。

参考文献

[1] 王晓宇 and 宋天民,稠油降粘方法研究现状, 河北化工, 2009, 11): 27-29 [2] E.Rogel, C.Ovalles and M.Moir, Asphaltene Chemical Characterization as a Function of Solubility: Effects on Stability and Aggregation, Energy & Fuels, 2012, 26(5): 2655-2662 [3] 尉小明, 刘喜林, 王卫东, et al.,稠油降粘方法概述, 精细石油化工, 2002, 05): 45-48 [4] D.Shukla, C.P.Schneider and B.L.Trout, Molecular level insight into intra-solvent interaction effects on protein stability and aggregation, Advanced Drug Delivery Reviews, 2011, 63(13): 1074-1085 [5] 张凤英,油溶性稠油降粘剂的研制与评价, 2006，[6] 周灿, 吴承君, 任双双, et al.,稠油降粘的方法的概述, 内蒙古石油化工, 2007, 04): 128-129 [7] 程亮, 杨林, 邹长军, et al.,影响稠油粘度的化学组成灰熵分析, 吉林化工学院学报, 2006, 02): 19-23+26 [8] 张春明, 赵红静, 肖乾华, et al.,稠油粘度预测新模型, 长江大学学报(自科版), 2005, 07): 39-41 [9] 赵凯, 丁汝杰 and 于欣,稠油致黏因素研究现状, 广东化工, 2012, 12): 5-6 [10] 贾学军,高粘度稠油开采方法的现状与研究进展, 石油天然气学报, 2008, 02): 529-531+537