沥青质沉淀中的改进固相模型研究_向敏_宫敬_杨毅
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煤沥青改性石油沥青工艺分析研究何敏1,李丰超2,符峰2,薛永兵2,李俊1,李明亮1,,成 1(1.交通运输部公路科学研究院,北京 100088;2. 太原科技大学, 太原 030024)摘要:利用中温煤沥青对石油沥青进行改性试验,研究了煤沥青种类、掺加量、粒度大小和搅拌方式对混合沥青的软化点、针入度和延度的影响,结果表明以上因素对混合沥青性能都存在一定规律影响。
试验发现煤沥青的加入能够有效提高基质沥青的软化点,使石油沥青向变硬的趋势发展,为煤沥青作为石油沥青改性剂在实体工程的推广应用提供技术依据。
为进一步探究煤沥青与石油沥青间的作用特点,采用简单计算法、四组分法和高效液相色谱等方法对混合沥青组分间变化特点进行了讨论。
结果发现煤沥青与石油沥青间发生的是物理化学变化,化学变化虽然相对微弱,但是其作用不可忽视,综合研究结果得出:混合沥青的结合特点类似“八宝粥”模型,为将来的工程实践提供若干理论支持。
关键词:煤沥青 石油沥青 组分变化 结合特点收稿日期:2020-07-14。
作者简介: 何敏,男,1983年生,副研究员,博士,主要从事道路新材料的研发工作。
E-mail:****************项目基金:交通运输部公路科学研究所(院)科技创新专项资金项目(项目编号:2018-E0001)煤炭与煤化工一直是传统经济发展的支柱性产业,为了治理环境污染问题和提高煤炭的科技含量价值,政府提出建立煤化工及可代替石油资源领域的技术创新支撑体系,要求煤化工产品向高端、精细化方向推进。
20世纪初,德国科学家首先开发了煤沥青改质作筑路材料的技术,但是该类沥青并未解决煤沥青低温下易发生脆裂的情况,并不能满足高速公路现代化和重型车辆行驶的工程要求。
随着石油工业的快速发展,石油沥青用作筑路沥青逐渐受到关注,但是,实践发现单纯地使用石油沥青,难以满足公路交通的发展和高等级公路的铺设和要求,所以一些国家开始探索煤沥青和石油沥青共混做筑路材料。
油藏开发中沥青质的研究进展廖泽文 耿安松(中国科学院广州地球化学研究所有机地球化学国家重点实验室,广州,510640)摘要 对沥青质在油藏开发中的研究进展加以综述和讨论,并提出了进一步深入研究的方向.主要讨论了沥青质的沉淀研究、沥青质的降解研究以及沥青质研究在油田开采方面的应用,认为探讨沥青质的选择性化学降解作用在油藏开发中的应用,将是值得重视的一个方向.关键词 沥青质 沉淀 油藏开发 化学降解沥青质是油藏体系中的一个重要组分,同时也是在油藏开发中带来困难的一个主要因素[1,2].在油藏演化和运移过程中,由于压力、温度和油藏流体组成上的变化等因素,沥青质可能从原油体系中沉淀析出[3~5].在油藏演化过程中,沥青质的沉淀析出被认为是形成焦油的主要因素[6~9],焦油是油藏中与油层相联系的、强烈富集沥青质(沥青质20%~60%)的部分[6,7],通常焦油同油层之间有明显的分隔界限,分布在靠近地层中的非连续性断层部位.焦油层的形成对油藏开发十分有害,焦油层改变了油 岩之间的润湿性[10],降低了油层的渗透性,这在原油开采中直接影响了采出率.同时,焦油层的形成在油藏开发中还可能造成脱沥青的问题[8,9],对原油的开采带来极大的困难.由于所处环境条件的改变,沥青质在原油开采、运输和后处理过程中容易发生沉淀现象[1,2,11].程度轻的会使油井、管道部分堵塞,造成采油工作量加大、成本增高;严重的则导致油层孔喉堵塞、油井封死,造成采收率降低甚至无法采出油藏中的原油[2].针对油藏开发的迫切需要,有关沥青质在油藏开发中的研究已成为油田开发和石油工业的一个热点课题.目前的研究成果已为石油工业带来了积极的贡献,随着地球上石油资源的不断耗尽,研究二次、三次提高石油采收率的任务十分迫切,在油藏开发中加大沥青质的研究力度尤显重要.本文对沥青质在油藏开发中的研究进展加以综述,并展望进一步研究的重点和方向.1 沥青质的沉淀研究沥青质是不溶于低级正构烷烃(nC5 nC8)而溶于苯、甲苯等溶剂的一类物质,是原油中分子量最大、极性最强的一个组分.石油中沥青质 胶质 石油烃是一个连续性的动态稳定体系[1,12],类似于胶体体系,其中石油烃为溶剂,沥青质为胶束,胶质是稳定化剂[1,12,13].当原油中温度、压力或组成等因素发生改变时,沥青质动态稳定体系受到干扰甚至破坏,沥青质发生聚集、沉淀现象[1,12,14].1.1 沥青质沉淀的理论模型较早应用的是溶解度模型,包括基于简单聚合物溶液理论和基于非均度聚合物溶液理论两种[15,16].前一理论将原油处理成几个虚拟的纯组分,从油相中沉淀出来的沥青质被视为一种纯组分,利用化学中的相平衡原理来讨论沥青质的沉淀现象.该理论应用起来较简单,但将沥青质所处的复杂体系简化成几个虚拟的纯组分同原油的物理实际相差甚远,其处理结果存在很大的疑问.非均度聚合物溶液理论克服了这一缺陷,其要点在于认为沥青质组分的分子2018量是连续分布的,沥青质是分子量在某一范围内连续分布的非纯组分[2,14,17],应用非均度聚合物溶液理论来描述沥青质的沉淀过程,但这一理论涉及到连续热力学的模型与算法,处理过程较复杂.以上两个理论模型从溶解度理论出发,对沥青质沉淀现象进行粗略描述,但二者均未考虑到沥青质分子之间、沥青质分子与胶质分子之间以及沥青质分子与原油中其他物种之间的相互作用,而研究表明这种作用是相当重要的[1,2,12].考虑到这种相互作用,早期的溶解度模型得到了进一步发展.Mansoori[2]在非均度聚合物溶液理论的基础上,考虑到沥青质等重质组分与石油轻烃组分之间的相互作用,认为在原油复杂体系中,沥青质、胶质和石油烃之间是相互依存的,共同构成一个动态稳定体系[1,13],该体系的稳定性与原油中极性组分和非极性组分的比率以及重组分和轻组分的比率密切相关.并在此基础上,建立体系中每个重质组分的相平衡方程式,讨论沥青质的沉淀现象.这一理论模型在溶解度理论基础上有较大的突破,摒弃了溶解度理论中将各个组分简化成简单质点的假设,合理地考虑到原油中各个组分之间的相互作用.从这一角度来看,该模型已较接近于热力学胶体模型[18~24]的观点,直到现在仍获得较好的应用.目前在沥青质沉淀研究的理论模型方面,应用较多和较成功的是热力学胶体模型[13,25],这一模型是在对原油动态稳定性质认识不断深入的基础上提出来的.该模型是由Leontaritis 和Mansoori[2,14]发展起来的,其要点在于认为原油中的沥青质以胶粒的形式悬浮于油相中,该悬浮体系的稳定因素主要取决于体系中胶质的性质和浓度[1,21,26],以及沥青质颗粒表面与油相之间的平衡条件[15],依据表面化学的基本原理、应用热力学处理方法来讨论沥青质的沉淀现象.这一理论较符合原油体系的物理实际,得到了广泛的认同和应用.关于沥青质沉淀研究的理论模型中,还有固体模型[15]和电化学模型[27~29].前者将沥青质沉淀视作固态相,用液 固平衡理论来处理沥青质的沉淀问题;后者认为原油为一强极性体系,由于沥青质分子中含有强极性的基团和杂原子[27,30],沥青质分子中一部分以自由离子或偶极离子对的形式存在,并认为沥青质的沉淀是以其中离子化部分为先导进行的.以上关于沥青质沉淀理论模型的讨论,总的有3种基本观点:(1)认为沥青质组分以近似真溶液[31]的形式存在于原油中,沉淀近似于热力学可逆过程,这包括溶解度模型和固体模型;(2)认为沥青质以胶体的形式存在于原油中,由于温度、压力或组成等因素的改变破坏了胶体平衡条件而引发沥青质沉淀,其过程是热力学不可逆的;(3)认为沥青质组分部分地以离子化的形式存在于原油中,沥青质的沉淀是以其中离子间的相互作用诱发的.从不同的角度出发,针对具体的油藏体系,这3种观点都各自具有一定的适用性.溶解度模型形式上最为简单,固体模型形式上复杂些,二者均是直接以原油中沥青质为研究对象;热力学胶体模型则以胶质组分为考虑的对象,利用胶体理论来研究沥青质的沉淀过程,但它们均可以归结为非电解质溶液理论.电化学模型可以归结为电解质溶液理论,该模型在低粘度原油体系中可获得较好的应用,但在稠油体系中则无能为力.将热力学胶体模型同电化学模型结合起来,预期可以更好地描述沥青质的沉淀过程.1.2 沥青质沉淀的实验研究沥青质沉淀的实验研究主要集中在初始沉淀点的判断和沉淀量的确定方面,而进一步研究如何减轻或防止沥青质在油藏条件下的沉淀现象则相对滞后.沉淀研究工作总的又可分为2019在一般实验条件下探讨沥青质的沉淀模式和在油藏条件下模拟沥青质的沉淀过程两个基本的方面.随着实验技术和实验设备的不断改进,沥青质初始沉淀点的判断方法得到了极大的发展.较简单的是目视法[32]判断沥青质沉淀的发生;光学法依据沥青质沉淀发生时其光学性质会有突变这一性质来作为判断工具,包括光散射法[15]、折光率法[33]和荧光光度法等[32];其他的测定手段还有电导率法[27,28,32]、粘度法[34]、表面张力法[15]、压力差法[15]、热传导法等等[35,36].所有这些判断方法针对不同性质的原油体系各有其一定的适用性,各个方法应用在油藏条件下判断沥青质的沉淀时都应当强调其有足够的灵敏度和可操作性.沥青质沉淀量的确定方法总的可分为直接收集沥青质沉淀测定法和通过测定其他物理参数的间接测定法两种,沉淀量的确定比初始沉淀点的判断具有更大的不确定性,不同的方法之间其实验数据的可比性也很差.减轻或防止沥青质沉淀的研究主要局限在一般实验条件下进行,Clarke和Pruden[36]认为菲类化合物是沥青质沉淀的有效抑制剂,Chang和Fogler[26]认为多官能团的极性树脂化合物对沥青质有较好的稳定化作用,作者同时认为这种多官能团的化合物也有导致沥青质和胶质共沉淀的危险性.模拟油藏条件下研究减轻或防止沥青质沉淀的工作目前尚未见报道,由于油藏环境的复杂性,在该方面的模拟研究具有较大的难度.但因其在油藏开发中的重要性和迫切性,随着实验方法和仪器设备的不断改进,深入开展这一领域的研究无疑将成为研究者们的一个努力方向.2 沥青质的降解研究关于沥青质的降解研究,只有少量资料[37~39]报道沥青质的热解模拟,主要是在地球化学的其他领域加以应用[40~43],而与油藏开发结合较少,对此有待进一步全面、深入地开展工作,将沥青质降解研究同油藏开发的实际需要结合起来.利用微生物降解技术[44~46]对原油中的沥青质等重质组分进行降解,可以降低原油粘度、提高油藏采收率,这一技术在采油过程中获得了一定的应用并有继续发展的趋势[47,48].微生物提高原油采收率的理论依据是使用添加氮、磷、氨盐的充气水使地层微生物活化[46],其机理包括[44]:(1)就地生成CO2以增加压力来增强原油中重质组分的溶解能力,(2)生成有机酸而改善原油的性质,(3)利用降解作用将大分子的烃类转化为低分子量的烃,(4)产生表面活性剂以改善原油的溶解能力,(5)产生生物聚合物将固结的原油分散成滴状,(6)对原油中的重质组分进行生化活性的酶改进,(7)改善原油粘度.微生物降解技术的局限性在于微生物在温度较高、盐度较高、重金属离子含量较高的油藏条件下易于遭到破坏,微生物产生的表面活性剂和生物聚合物本身有造成沉淀的危险性[44],并且培养微生物的条件不易把握.今后的任务是培养耐温、耐盐、耐重金属离子的菌种,并且这种菌种应当是易于培养的,这也是微生物技术应当加强研究的方向.有资料[49]报道沥青质的还原化学降解在生物标志物研究方面的应用,而有关沥青质化学降解在油藏开发中的应用研究未见报道,探讨沥青质化学降解在油藏开发中的应用将是具有潜力的一个方向.利用一定的化学试剂,针对油藏中以沥青质为主体的重质组分进行一定程度的、选择性的化学降解,预期不仅可以改善油藏的理化性质和提高油藏采收率,更可望在采出油的储存、运输和后续炼制加工过程中带来较好的经济效益.在一般实验条件下,要选择合2020适的化学降解试剂,从理论上来讲是不难办到的,关键是要考虑到这种化学试剂在油藏条件下的适用性和在经济上的可行性.考虑到这一方法潜在的和诱人的应用价值,开展探索性的研究工作将是必要的.探索性的实验研究应当在深入了解沥青质分子结构的基础上,吸收干酪根化学降解的研究成果,从氧化降解、还原降解以及自由基裂解等方面入手,在实验室内研制出合适的化学降解试剂,然后将选出的降解试剂在模拟油藏环境的条件下进行实验,探讨沥青质化学降解在油藏开发中的应用.3 沥青质在油田开采方面的研究有关沥青质在油田开采方面的研究,针对沥青质等重质组分带来的困难,目前在降低稠油粘度,提高油藏采收率方面的工作获得了一定的效果.以注水驱替、注气驱替[47,48]和热力开采[50]为基础,发展了相关的碱水驱[51]、酸水驱[47,48]、表面活性剂驱[52]、聚合物驱[53]、胶束 聚合物溶液驱[47,48]等工艺,为石油工业做出了一定的贡献.注水驱替是油田上较早应用的一种方法,通过向地层注水把石油驱替至采油井,以此达到提高石油采收率的目的.早期使用的是注入普通的河水或海水,后来发展了注入活性水驱油的方法,根据油藏不同的物理化学性质和地质条件,发展了相关的碱水驱、酸水驱以及其他的化学活性驱油工艺.影响注水驱油效率的主要因素[46]包括油藏多孔介质的微观非均质性、孔隙表面的润湿性、油和注入水之间的界面张力以及油和注入水之间的粘度比等.注水驱油目前仍然是油田开发的一个主要方法,今后提高注水效果的方向[51]主要是针对沥青质等重质组分在采油中带来的困难,提高注入水的 品质以及向油层注入其他更加有效的活性驱替剂.注气驱油主要是指向油藏中注入二氧化碳气体[46,48],改善油藏的粘度,增加原油中重质组分的溶解度,同时平衡油藏中因原油不断采出而造成的压力释放,以达到提高原油采收率的目的.注气驱油的不足之处在于油层的波及系数还不如注水驱油时高,并且在原油与二氧化碳气没有充分混匀的情况下,将会使原油中的轻组分被抽提出来,造成剩下的重质原油难以采出.注气驱油的发展方向是同注水驱替结合使用或交替使用,以采出原油中更多的重质组分.热力开采工艺在重油和沥青以及油页岩的开采中获得了较广泛的应用[50],主要包括层内燃烧法和蒸汽驱油法.通过在油层内进行一定程度的燃烧或注入热水、蒸汽,提高油藏的温度,增加重油的流动性和溶解能力,以此来提高重质油藏的采出效果,这一工艺在重质油藏的开采中有其特有的优势.虽然应用热力开采提高采收率已是一项较成熟的技术,但依然存在热损失大和能量利用低等一些问题,并且石油中的热敏性物质容易遭到破坏,特别对于层内燃烧法而言,情况严重的会将优质的石油在地下转变成无用的焦炭.针对沥青质等重质组分在油田开采中所造成的困难,以上简要介绍了在油田上应用提高原油采收率的方法.这些方法对于不同地质条件、不同理化性质的油藏而言,各有其较适用的特点.在具体实施某种工艺之前,必须尽可能多地获得欲开采油藏的地质资料和油样的物理化学性质[54],综合评价各种工艺在技术上和经济上的可行性,选出最佳的工艺方案.今后发展的方向应当考虑各个方法在横向上的结合使用,比如注气驱油和注水驱油的结合,热力开采和活性水驱的结合等.若考虑到沥青质在采出油的后续处理过程中可能造成的困难,在热力开采的基础上,进一步探讨沥青质化学降解在提高油藏采收率方面的应用可能性将是具有深远意义的一个方向.20214 结束语据专家估计,世界范围内的油田经过目前的采油工艺采油之后,仍有60%以上的原油未被采出[44],地层中剩余油的原油总量远远超过能够发现的新储量.随着地球上可直接利用的石油资源的不断耗尽,对如此巨大储量的剩余油的开发将是强化采油技术的迫切任务.在油藏开发中加大沥青质的研究力度尤显重要,更加深入地认识沥青质的基本物理化学性质,研究沥青质在油藏开发过程中造成困难的机制细节,在此基础上研究在油藏开发过程中的相应对策,最终达到提高油藏采收率的目的.针对沥青质在油藏开发中的深入研究,以下将是今后努力的方向:(1)对沥青质沉淀的模拟实验研究能更加准确反映沥青质沉淀的物理实际,能接近于地层的实际条件,实验结果有足够的灵敏度和准确性;(2)将沥青质降解行为方面的研究同油藏开发紧密结合起来,在沥青质降解动力学研究的基础上,探讨化学试剂对油藏中以沥青质为主体的重质组分的选择性化学降解作用,并进一步研究沥青质化学降解作用在油田开采方面的应用.致谢 本工作得到了傅家谟院士和盛国英研究员的大力支持和帮助,傅家谟院士提供了部分资料,在此表示诚挚的谢意.本工作为中国科学院 九五重点资助项目(编号:kz952 s1 435).参 考 文 献1 Spei ght J G.Asphaltenes in crude oil and bitumen:structure and dispersion.Adv Chem Ser,1996,251(Suspensions:Fundamentalsand Applications in the Petroleum Indus try):377~4012 M ansoori G A.Modeling of as phaltene and other heavy organic depositions.Journal of Pe troleum Science and Engineering,1997,17:101~1113 Hirs chberg A.The role of asphal tenes in composi tional grading of a reservoir!s fluid c olumn.SPE Paper No13171,19844 Hirschberg A,DeJ ong L N J,Schipper B A,et 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Geochem,1993,20(7):1049~10622023光合放氧中心结构和放氧机理的新模型张纯喜 潘洁 李良璧 匡廷云*(中国科学院植物研究所,光合作用研究中心,北京100093.*联系人)摘要 目前在放氧中心的结构和放氧机理方面均存在许多重要问题待解决.结合最新研究成果,提出了放氧中心结构和放氧机理新模型.在新结构模型中,2个H2O分子不对称地结合于 C形结构开口端2个低价的Mn∀1和Mn#4上,并保持较大距离;2个组氨酸的咪唑环通过N 原子与2个高价的Mn∃2,Mn∃3结合;Cl结合于Mn#4,并与Ca相连;Ca通过O桥和C OO-相连使2个Mn2O2单元保持特定空间构型.整个Mn簇的骨架结构不对称.放氧新机理首次引入水的不对称氧化和结构动态变化及H的间接传递等观点.新机理中,只有S2状态产生具有高氧化性的Mn∃=O.;在S2%S3过程中包括结构明显变化、分子内H原子转移和分子间的H原子传递;S3对应于Mn∃1 O&H&O Mn∃4;在S3%[S4]%S0过程中,S4时形成O∋O键.Cl的亲核作用的变化是放氧中心结构变化的关键.关键词 光合作用 光系统∀ 放氧中心 放氧机理光合放氧是高等植物和藻类的光系统∀(PS∀)特有的功能[1],PS∀吸收光能进行原初反应产生具有高氧化性的P+.680,P+.680从Tyr Z夺取电子产生Tyr+.Z,在Tyr+.Z和放氧中心的作用下水41 Delvaux D,Martin H,Leplat P,et parative Rock Eval pyrolysis as an improved tool for sedimentary organic matter analysis.Org Geochem,1990,16(4~6):1221~122942 Tis sot B P,Pelet R,Ungerer P H.Thermal hi story of sedimentary bas ins,maturation i ndices,and kinetics of oil and gas generation.The American Associati on of Petroleum Geologis ts Bulletin,1987,71(12):1445~146643 Pri mio R D,Hors field B.Predicting the generation of heavy oils in carbonate/evapori tic environments usi ng pyrolysis Geoche m,1996,24(10/11):999~101644 彭裕生,季华生,梁春秀,等.微生物提高石油采收率的矿场研究.北京:石油工业出版社,1997.1~4045 唐纳森E C,奇林加林G V,晏T F.微生物提高石油采收率.金静芷,王修垣,秦同洛,译.北京:石油工业出版社,1995.1~8,83~9846 俞启泰.论提高油田采收率的战略与方法.石油学报,1996,17(2):53~6147 唐纳森E C,奇林加林G V,晏T F.提高石油采收率,第二分册:工艺过程和应用.闫熙照,张卫国,译.北京:石油工业出版社,1992.64~134,157~30948 苏尔古切夫 .二、三次提高原油采收率方法.卢文瑞,丘章,黄希陶,译.北京:石油工业出版社,1993.23~8549 Ekweozor C M.Characteris ation of the non asphaltene products of mild che mical degradation of Geochem,1986,10:1053~105850 罗杰M.巴特勒.重油和沥青的热力开采工艺.王秉璋,许建华,李静,等译.北京:石油工业出版社,1994.1~19,74~18751 格尔布洛夫A T,布钦柯夫 H.碱水驱.崔耀南,金衍泰,译.北京:石油工业出版社,1995.20752 王云峰,张春光,侯万国,等.表面活性剂及其在油气田中的应用.北京:石油工业出版社,1995.111~29053 利特马恩W.聚合物驱油.杨普华,杨育森,译.北京:石油工业出版社,1991.47~7754 Economi des M J,Nolte K G.油藏增产技术.张宏逵,翁家乡,杨义连,等译.东营:石油大学出版社,1991.12~30(1998 12 22收稿,1998 04 13收修改稿)2024。
稠油中胶质沥青质的特性及油溶性降粘剂的研究进展石植真【摘要】The current through the findings show that a large number of scholars,asphaltene colloid is the main cause of the high viscosity of heavy oil.The structural characteristics of asphaltene colloid for polycyclic aromatic hydrocarbons with polar groups.Such structural features asphaltene colloid,resulting in the role of bigπ bond and a hydrogen bond between the gum asphaltenes,making it easy to tightly packed,and finally to crude oil viscosity and poor fluidity.For heavy oil of its own characteristics,the researchers synthesized the many varieties of oil-soluble viscosity reducer for heavy oil viscosity reduction applications.Summarize large amounts of data,current synthetic oil-soluble reducing agent are mostly small organic molecule functional manner by radical polymerization or condensation-type manner synthesized branched or comb-type polymers,these oil-soluble Viscosity agents on both lipophilic group, another hydrophilic group,and the structure is irregular.The oil added to the heavy oil viscosity reducer,which can damage the structure of closely spaced to achieve viscosity reduction effect.At present oil-soluble synthetic strategies for reducing agent continues to expand,more and more varieties,can be synthesized for different characteristics of oil-soluble crude oil viscosity reducer different characteristics,to solve production problems oilfield.%大量学者的研究结果表明,胶质沥青质是导致稠油高粘的主要原因。
伊朗Y油田沥青质沉淀分析及预测李光涛;姚明坤;孙菲【摘要】采用固相沉淀测试系统针对伊朗Y油田原油进行沥青质沉淀实验,确定沥青质发生沉淀的热力学条件,通过相态模拟方法预测沥青质沉淀包络线图.根据井筒中的温度和压力剖面,分析不同生产参数下沥青质在井筒中沉淀的规律.当压力高于沥青沉淀初始压力时不会发生沉淀,当压力低于沥青沉淀初始压力而高于泡点压力时,沥青质沉淀随压力降低而增多;随着原油产量的升高,沥青质在井筒中的初始沉淀点逐渐向井底移动,沉淀区间长度先加大然后逐渐减小.【期刊名称】《重庆科技学院学报(自然科学版)》【年(卷),期】2016(018)006【总页数】4页(P71-74)【关键词】沥青质;沉淀压力;沉淀量;包络线图;相态模拟;趋势预测【作者】李光涛;姚明坤;孙菲【作者单位】中国石化集团国际石油勘探开发有限公司,北京100029;中国石化集团国际石油勘探开发有限公司,北京100029;中国石化集团国际石油勘探开发有限公司,北京100029【正文语种】中文【中图分类】TE39伊朗Y油田位于伊朗西南部,储层埋藏深,当前开发层系为异常高压碳酸盐岩油藏,油藏流体复杂。
在油田钻井及实际生产过程中,井筒或地面生产管线中都会产生大量的沥青质沉淀。
研究表明,沥青质与吸附在其表面的胶质分子以胶束形式稳定存在于原油中[1-5]。
温度、压力及组分的变化会打破沥青质-胶质胶束的平衡,使沥青质分子聚集、沉淀。
在石油生产、储运和加工过程中,沥青质沉淀会造成地层、井筒、管线、分离器以及生产设备的堵塞,降低生产效率,严重影响油田正常生产。
解决沥青沉淀问题已成为石油工业重点研究课题。
本次研究中,采用固相沉淀激光测试系统针对伊朗Y油田原油进行沥青质沉淀实验。
实验中,首先测试出伊朗Y油田原油在不同压力、温度条件下的沥青质初始沉淀压力(Asphaltene Onset Pressure,缩写为AOP),确定沥青质发生沉淀的热力学条件;然后通过相态模拟绘制出沥青质沉积相包络线,并结合取样井的井筒温度剖面、压力剖面,分析不同生产参数条件下沥青质在井筒中的沉淀规律。
第47卷总第412期·91·石油沥青质分子结构模型研究进展袁梦龙,申海平,侯焕娣(中国石化石油化工科学研究院,北京100083)Research Progress on the Molecular Structure Model of AsphalteneYuan Menglong,Shen Haiping,Hou Huandi(Sinopec Research Institute of Petroleum Processing,Beijing100083,China)Abstract:Asphaltene is the heaviest and most complex component of petroleum,and its molecular structure is highly controversial.At present,there are two main models for understanding the molecular structure of asphaltene,namely the classic island model and the archipelago model.The classic island model is mainly supported by time-resolved fluorescence depolarization,fluorescence correlation spectroscopy,mass spectrometry/tandem mass spectrometry and direct molecular imaging.It is confirmed from the perspective of aromatic nuclear structure and molecular weight.For the archipelago model,it is supported by thin film pyrolysis, steady-state fluorescence emission technology and mass spectrometry,from the overall properties of asphaltene and the number of fused aromatic core.However,the complexity of the molecular structure of asphaltenes makes it difficult to generalize with one model,and the results of mass spectrometry are different.In recent years,people tend to support the coexistence of island model and archipelago model.The proposal to determine the relative proportion of island-archipelago provides a strong proof of this view,but this method is still flawed.How to accurately determine the relative proportion of island-archipelago structure is the focus and difficulty of future research on molecular structure model of asphaltene.Keywords:asphaltene;molecular structure;model;island;archipelago沥青质对重质油品的开采、运输以及加工都有着不利的影响。
沥青质沉淀研究进展综述
杨照;郭天民
【期刊名称】《石油勘探与开发》
【年(卷),期】1997(024)005
【摘要】沥青质是石油中其它重质组分的沉淀会对石油生产与加工造成诸多损害。
从沥青质沉淀机理,沥青质沉淀的实验研究及理论模型等方面,对沥青质沉淀问题的研究进展加以综述,详细对比了确定沥青沉淀点,沉淀量及实验设计的各种方案,并对数学模型做了较详细的比较。
【总页数】6页(P98-103)
【作者】杨照;郭天民
【作者单位】石油大学;石油大学
【正文语种】中文
【中图分类】TE622
【相关文献】
1.沥青质沉淀中的改进固相模型研究 [J], 向敏;宫敬;杨毅
2.注气过程中沥青质沉淀对孔隙型碳酸岩油藏储层伤害的实验研究 [J], 徐文斌;尚希涛;谭学群
3.高压注烃类气体过程中沥青质初始沉淀压力试验研究 [J], 钱坤;杨胜来;董俊昌;
刘辉;刘盼
4.原油沥青质初始沉淀压力实验测定研究 [J], 钱坤;杨胜来;刘盼
5.原油中沥青质沉淀颗粒尺寸变化规律实验研究 [J], 王丽娜; 李其朋; 郑文龙
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注气对固溶物沉淀影响的研究与应用向敏;宫敬;杨毅【期刊名称】《天然气工业》【年(卷),期】2014(034)006【摘要】注气采油是提高原油采收率的主要方式之一,在此过程中准确描述含有沥青质等高分子有机固相物质的油气体系相平衡十分必要.为此,将沉淀的沥青质视为固相,假设标准状态下必须有沥青质沉淀,将标准状态压力和温度引入沥青质固相逸度计算,并同时考虑了标准状态压力和温度对沥青质固相逸度的影响,建立了能模拟沥青质沉淀的气、液、固三相相平衡热力学模型.据该模型计算的结果表明:①能通过比较液相沥青质逸度和固相沥青质逸度大小来判断固相沥青质沉淀的出现.②当注入某油的气体为烃类混合气体时,烃类混合气体的添加使得含沥青质原油的组分发生变化;温度相同时,注气浓度越高,沉淀的压力越大;浓度相同时,温度越低,沉淀的压力越大;当沉淀量一定时,随着注气浓度增加,油品的饱和压力随之增大;相同注气浓度下,当压力高于饱和压力时,随着压力增大,沉淀量减少.③在温度不变的情况下,注入某油的气体为CO2时,其沥青质沉淀量是注CO2浓度的函数且随着CO2浓度的增加,固相(沥青质)的沉淀量不断增大.④在注气驱油过程中,气体的注入极易引发含沥青质原油中沥青质等重质有机物的沉积.【总页数】6页(P72-77)【作者】向敏;宫敬;杨毅【作者单位】中国石油大学油气管道输送安全国家工程实验室;中国石油大学油气管道输送安全国家工程实验室;中国石油北京油气调控中心【正文语种】中文【相关文献】1.固溶处理和时效对17-4PH沉淀硬化不锈钢组织性能的影响 [J], 赵莉萍;杨慧;李慧琴2.振动对气固注化床特性的影响 [J], 郭有仪;王晓新3.沉淀-陈化-返溶作用和压力对热液中氟钛络合物高温水解的影响及地质意义 [J], 何俊杰;丁兴;王玉荣;孙卫东4.固溶处理对添加Si的Cu—10Ni—8Sn合金胞状沉淀的影响 [J], MasamichiMiki;YoshikiyoOgino;王艳辉5.尼莫地平-PVP共沉淀物对药物由制剂中溶出的影响 [J], 赵甘霖;沈晓斌因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
道路沥青老化后组成与使用性能关系的研究戴跃玲;刘道胜;杨鹏;闫锋;魏毅;高枝荣;廖克俭【期刊名称】《辽宁石油化工大学学报》【年(卷),期】2002(022)002【摘要】采用正庚烷溶剂沉淀和1%H2O-Al2O3吸附色谱法将沥青分成饱和分、芳香分、胶质和沥青质4个组分.通过对沥青老化后组成与使用性能的考察,得出了二者的变化关系.沥青老化时,饱和分减少且几乎不变,芳香分和胶质减少,沥青质明显增加,主要变化的组分是胶质和沥青质;同时,软化点近似呈线性形式上升,针入度近似呈指数形式下降,延度降低.沥青质含量高的沥青,软化点高,针入度小,延度低;胶质使沥青具有良好的塑性和粘附性,并提高延度;饱和烃和芳香烃影响沥青的低温延度和粘结性.可为高等级道路沥青分析、生产及其它工艺提供依据.【总页数】4页(P9-11,15)【作者】戴跃玲;刘道胜;杨鹏;闫锋;魏毅;高枝荣;廖克俭【作者单位】抚顺石油学院石化分院,辽宁抚顺,113001;抚顺石油学院石化分院,辽宁抚顺,113001;抚顺石油学院石化分院,辽宁抚顺,113001;抚顺石油学院石化分院,辽宁抚顺,113001;抚顺石油学院石化分院,辽宁抚顺,113001;抚顺石油学院石化分院,辽宁抚顺,113001;抚顺石油学院石化分院,辽宁抚顺,113001【正文语种】中文【中图分类】TE626.8+6【相关文献】1.彩色沥青老化后组成与使用性能的关联度分析 [J], 高明;肖斌;廖克俭;魏毅;闫锋2.两种典型道路沥青化学组成结构与使用性能的比较研究——第一报超临界流体精密分离法在沥青研究中的应用 [J], 张昌祥;张玉贞;陈继军3.两种典型道路沥青化学组成结构与使用性能的比较研究第二报两种典型道路沥青的化学组成、结构及蜡分布 [J], 张昌祥;张玉贞;陈继军4.两种典型道路沥青化学组成结构与使用性能的比较研究第3报两种典型道路沥青抗老化性能的比较研究 [J], 张昌祥;张玉贞;陈继军5.两种典型道路沥青化学组成结构与使用性能的比较研究——第4报两种典型道路沥青中胶质和沥青质胶溶能力的比较研究 [J], 张昌祥;张玉贞;陈继军因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
利用相平衡理论预测原油沥青质沉淀率何岩峰;张凯;曲皓;宋丰博;钟明;田仁连【摘要】国内外大量CO2驱矿场实践均发现了沥青质沉淀现象,沥青质沉淀会吸附于孔隙表面、堵塞孔隙喉道,进而导致CO2驱油井产量的下降.为了准确计算CO2驱过程中的沥青质沉淀率,采用状态方程描述气-液相平衡,用正规溶液理论描述固相沥青质的非理想性,建立气-液-固三相相平衡热力学模型,结合物料守恒方程进行油气体系的相平衡计算,进而预测沥青质的沉淀率.运用该模型对某CO2驱原油体系进行了相平衡闪蒸计算,得到沥青质的沉淀率,与实验值相对比平均误差在允许范围之内.【期刊名称】《油气田地面工程》【年(卷),期】2015(034)011【总页数】3页(P22-24)【关键词】CO2驱;沥青质沉淀;相平衡;状态方程;正规溶液理论;逸度【作者】何岩峰;张凯;曲皓;宋丰博;钟明;田仁连【作者单位】常州大学石油工程学院;常州大学石油工程学院;辽河石油勘探局辽河工程技术处;中原石油工程有限公司钻井四公司;常州大学石油工程学院;常州大学石油工程学院【正文语种】中文在注CO2提高采收率过程中,由于流体性质和平衡条件的改变,会引起沥青质在地层中的沉淀,进而导致地层堵塞,造成油井产量下降,给油气田开发带来严重影响[1],因此有必要预测CO2驱过程中的沥青质沉淀率。
Nghiem等人首先提出基于气-液-固相平衡的沥青质固相模型;Tavakkoli等按照上述固相模型对原油体系注气过程中的相平衡进行了计算[2]。
但是,在上述模型的计算过程中,需通过沥青质初始沉淀点实验值来计算固相沥青质在参考状态下的逸度,这限制了该模型的应用。
梅海燕等人采用正规溶液理论来描述固相的非理想性,建立了油气体系气-液-固三相相平衡热力学模型,对含气原油进行了蜡固相沉积模拟计算[3]。
本文参照上述两种模型,采用正规溶液理论来描述固相沥青质的非理想性,并采用固相沥青质的基本热力学参数计算固相的标准态逸度,建立气-液-固相平衡沥青质沉淀预测模型,计算CO2驱过程中的沥青质沉淀率。
西南石油大学学报(自然科学版)XXXX 年XX 月第XX 卷第X 期Journal of Southwest Petroleum University (Science &Technology Edition )V ol.XX No.X XXX.XXXXDOI :10.11885/j.issn.1674-5086.2014.03.25.05文章编号:1674-5086(XXXX )XX-0001-06中图分类号:TE832文献标志码:A沥青质沉淀中的改进固相模型研究*向敏1,宫敬1,杨毅21.“气管道输送安全”国家工程实验室·中国石油大学油(北京),北京昌平102249;2.中国石油北京油气调控中心,北京东城100007摘要:含沥青质原油体系在温度、压力或成分等发生变化时,沥青质会不断地沉淀、聚集并依附于管壁,严重时会堵塞油井和外输管道。
要准确地描述沥青的沉淀和沉积问题,需要对原油体系气–液–固三相相平衡进行研究。
通过调研和分析含沥青质油气体系特征过程和三相相平衡计算方法,在假设沥青质的沉淀不影响体系气–液平衡的基础上,提出先计算气–液平衡,利用气–液平衡计算出的结果进一步计算液–固平衡,将三相平衡计算分解成两次两相平衡计算。
将沉淀的沥青质视为固相,建立了一种用以模拟沥青质沉淀的气–液–固三相相平衡热力学模型,同时考虑了标准态温度和压力对沥青质固相逸度计算的影响。
某一含气原油中沥青质沉淀计算结果表明,该模型能够有效地模拟并计算油气体系中沥青质沉淀量和包络线。
关键词:沥青质;沉淀;模型;相平衡;计算Study on Improved Solid Model in Calculation of Asphaltene PrecipitationXiang Min 1,Gong Jing 1,Yang Yi 21.State Key Laboratory of Oil and Gas Pipeline Transportation Safety ,China University of Petroleum (Beijing ),Changping ,Beijing 102249,China2.Oil and Gas Control Center ,PetroChina ,Dongcheng ,Beijing 100007,ChinaAbstract :When the temperature ,pressure and the components of the crude oil system changed ,the asphaltenes will con-tinuously be precipitated as a solid phase from the liquid phase ,then flocculated and deposited onto the wall.Sometimes ,severe deposition problems can influence the operation of wellbore and pipelines which could cause great losses.Petroleum system must be studied in order to describe the equilibrium and precipitation process in oil and gas system which including asphaltene and other organic polymer solid compositions.The characterization of oil and gas system containing asphaltenes and the calculation of three phase equilibrium are studied ,a method which changes three phase equilibrium calculation into two phase equilibrium calculation is proposed on the assumption that the asphaltene precipitation does not affect the gas –liquid balance.Though these assumptions ,liquid –solid(asphaltene)phase equilibrium is calculated on the basis of the results of gas –liquid phase equilibrium calculation.On the basis of analysis ,this article assumes asphaltene is a solid phase ,and devel-ops a gas –liquid –solid phase equilibrium thermodynamic model to simulate the asphaltene precipitation in gas –liquid –solid phase equilibrium system.This model can consider the effect of standard temperature and standard pressure on the solid as-phaltene fugacity calculation.The example of fluid contains gas ,liquid oil and solid.The example results show that this model is effective when it used to simulated and calculated the phase envelope and amount of solid asphaltenes in an crude system contained oil and gas.Key words :asphaltene ;precipitation ;model ;phase equilibrium ;calculation网络出版地址:向敏,宫敬,杨毅.沥青质沉淀中的改进固相模型研究[J ].西南石油大学学报:自然科学版,XXXX ,XX (X ):1–6.Xiang Min,Gong Jing,Yang Yi .Study on Improved Solid Model in Calculation of Asphaltene Precipitation [J ].Journal of Southwest Petroleum Uni-versity :Science &Technology Edition ,XXXX ,XX (X ):1–6.*收稿日期:2014–03–25网络出版时间:基金项目:国家重大专项(2008ZX05000–026–004)。
2014-05-28 17:18/kcms/doi/10.11885/j.issn.1674-5086.2014.03.25.05.html2西南石油大学学报(自然科学版)XXXX年引言随着轻质和中质原油剩余开采量的逐年递减,非常规油即高含蜡、胶质、沥青质的稠油和超重油开发也得到了各国的关注。
目前,委内瑞拉拥有数千亿桶超重质原油,超重原油的探明储量居世界首位。
国际知名公司如道达尔公司、BP公司、雪佛龙公司、中国石油集团公司、意大利埃尼公司等,都在积极参与国际上各地区超重质原油的开发。
开发,态,温度、1(1类体系中的气–固相平衡不常见;(2)油气体系中,固相是从液相中析出的。
因此,根据热力学相平衡原理,通过将状态方程和溶液理论相结合,可以推导出气–液–固(沥青质)三相相平衡模型。
在某一条件下,当气、液、固(沥青质)三相处于热力学平衡时,体系中各相的逸度应该相等[46]f V i =f Li=f Si(1)对于气液沥青质三相相平衡,假设沥青质的沉淀过程可逆,沥青质组分是所有组分中最重的一个假组分,在平衡破坏后最先沉淀出来,以达到新的液–固平衡,即此时沉淀固相中只有沥青质。
由于沥青质不可能出现在气相中,沥青质的沉淀不会影响气–液平衡,根据假设条件,则可先进行气–液平衡计算再进行液–固平衡计算,而不需要同时计算三相闪蒸。
因此,可以大大简化原有的三相相平衡计算过程。
2相平衡中沥青质固相逸度计算步骤对于液–固(沥青质)相平衡计算,在计算固相淀3.1Ngheim模型Ngheim模型是一个描述气液沥青质热力学变化模型,其假设沉淀的固相沥青质为单一的拟组分[812],则固相沥青质逸度ln f a=ln f∗a+V a(p−p∗)R T(2)求解方程(2)需要的一些参数:f∗a、V a、p∗、T。
其中,f∗a可由实验溶解数据获得,V a由不同压力下的溶解数据估算。
Ngheim模型从标准态到所需计算的实际状态过程中,在计算逸度时并没有考虑标准态温度以及所影响的体积、比热和焓的变化等因素。
第X 期向敏,等:沥青质沉淀中的改进固相模型研究33.2PC –SAFT 模型PC –SAFT 模型基于流体扰动理论,并认为流体的热力学性质为流体的基准项和扰动项的加和。
近年来很多研究者把PC –SAFT 模型运用于计算聚合物体系的物性。
PVTsim [12]软件也引用了PC –SAFT 模型。
该模型中对压缩因子描述为Z =1+Z hc +Z disp(3)PC –SAFT 优势并不显著。
4利用式(2)和压力p ∗和压力p 4.1假设条件(1组分,压力无关,即固相组分的摩尔体积不随压力的变化而变化。
4.2改进的固相模型在计算固相逸度的过程中,纯组分溶液逸度可用式(4)进行描述[11]。
该模型在利用液相逸度描述固相逸度的过程中,引用了三相点(p tp ,T tp ),并考虑了三相点温度对于热熔和热焓变化的影响以及三相点压力对于摩尔体积变化的影响。
如果在计算过程中忽略三相点温度的影响,则式(4)即可简化为式(3)所示的Ngheim 模型。
ln f S (p ,T )=ln f L (p ,T )−∆H tp R (1T −1T tp)−∆C p R [ln T tp T +(1−T tpT )]+1R T ∫pp tp(V S −V L )T d p(4)在实际计算过程中,由于三相点的压力p tp 、温度T tp 以及其变化过程中对比热、热焓和摩尔体积的影响很难获取,故引入了标准态(p ∗,T ∗)转化三相点与实际状态。