贺文媛， 郝清滟， 李美蓉， 孟秋玉， 于光松

(1.胜利油田石油工程技术研究院，山东 东营257000； 2.中国石油大学 (华东) 理学院，山东 青岛 266580)



温度对乳化稠油含水率反相点及增黏倍数的影响

贺文媛1， 郝清滟2， 李美蓉2， 孟秋玉1， 于光松1

(1.胜利油田石油工程技术研究院，山东 东营257000； 2.中国石油大学 (华东) 理学院，山东 青岛 266580)

以胜利油田2种普通稠油和3种超稠油为研究对象，考察了5种稠油含水率反相点和增黏倍数随温度的变化规律。结果表明，随着温度的升高稠油的含水率反相点增大；30%含水率的乳状液其增黏倍数先增大后减小；反相点时乳状液的增黏倍数逐渐增大。比较相同温度下5种稠油的含水率反相点以及增黏倍数发现，稠油净化油的黏度越小，乳化越容易进行，含水率反相点越高，30%含水率乳状液的增黏倍数越小，反相点时乳状液的增黏倍数越大。

稠油；乳化；黏度；反相点；增黏倍数

全世界开采出来的稠油中约80%是以乳状液的形式存在的，在石油行业大多数的乳状液是油包水型的[1-5]。乳状液液滴能够大大增大液体的黏度，增加开采成本，同时乳状液的存在加剧了腐蚀,导致多孔渗水装置的封堵，降低采收率,导致设备故障。

原油乳状液反相点是作为原油混输油水比控制的重要依据，也是原油开采及管输评价的重要内容。随着原油乳状液含水率的增大，原油乳状液的黏度逐渐增大至最大值，再继续增加含水率，原油乳状液黏度减小，黏度最大值所对应的含水率即为反相点，此点处发生相变，由W/O型乳状液转变为O/W型乳状液。了解原油形成乳状液的物理化学因素，准确掌握原油乳状液反相点对指导油田集输系统规划以及稠油开采具有重要的理论意义。由于原油的含水率反相点是根据稠油的黏度变化来确定的，因此稠油净化油的黏度以及影响稠油黏度的各因素都会影响含水率反相点。尹洪超等[6]研究了原油乳状液反相点的测定方法，并对反相点的影响因素进行了系统的概括，指出水源(矿化度、离子种类)、乳化条件(温度、剪切强度、乳化时间等)以及加水方式都会影响含水率反相点的大小。

本研究重点分析了温度对不同稠油含水率反相点以及乳状液增黏的影响规律，指导油田根据稠油性质，确定稠油注水开采油水比以及开采温度条件。

1　实验部分

1.1试剂及仪器

胜利油田稠油油样(由胜利油田石油工程技术研究院提供)，实验用水(对应区块的地层水)。

DIS-Ⅱ型石油含水电脱分析仪，山东中石大石仪科技有限公司；Brookfield DV-Ⅱ+Pro 型数显黏度计，美国BROOKFIELD 公司；98-1-B型电子调温电热套，天津市泰斯特仪器有限公司；TDA-8002型电热恒温水浴，山东省龙口市先科仪器公司；AE-200型电子分析天平，梅特勒-托利多仪器(上海)有限公司。

1.2实验材料

5种稠油极性四组分结果见表1，实验用的矿化水组成见表2。

表1　稠油极性四组分分析

表2　实验用的矿化水组成

1.3实验方法

1.3.1稠油含水率反相点的测定参照文献[1]在一定温度下，将稠油和水乳化成不同含水率的乳状液，用RV7转子，在转速2.5 r/min下测定各乳状液的黏度，绘制含水率-黏度曲线，黏度最大时的含水率即为含水率反相点。

1.3.2净化油的制备以及黏度的测定用DIS-Ⅱ型石油含水电脱分析仪将稠油脱水得到净化油，并用DV-Ⅱ+Pro 型数显黏度计测定净化油的黏度。

1.3.3增黏倍数用DV-Ⅱ+Pro 型数显黏度计测分别测定稠油净化油和乳状液的黏度，增黏倍数的计算公式为：增黏倍数=(W/O乳状液黏度-净化油黏度)/净化油黏度。

2　结果与讨论

2.1稠油的黏温曲线

测定5种稠油净化油油样的黏温曲线结果见图1。

图1　2种普通稠油和3种超稠油黏度-温度曲线

实验结果表明，稠油S56-11N9、 稠油S56-4X4 和稠油CG126属于超稠油，选用RV7转子，转速2.5 r/min，测定其黏度，其他2种稠油属于普通稠油选用RV6转子，转速2.5 r/min，测定其黏度。

由图1可知，稠油对温度有较高的敏感性，普通稠油和超稠油的黏度均随着温度降低而升高，且稠油的温度达到一定值后稠油的黏度迅速增大，拐点温度一般在40～60 ℃，在油井举升过程中要保持在各稠油拐点温度以上。分析所研究的5种油样可知，辛6X6稠油的拐点温度为40 ℃，其它4种稠油的拐点温度为60 ℃。

2.2温度对稠油乳状液反相点的影响规律

分别在不同的温度下测定5种稠油的含水率反相点，结果见图2。

图2　5种稠油含水率反相点随温度变化曲线

由图2可知，5种稠油的含水率反相点均随着温度的升高而增大。含水率反相点受低温影响的幅度大于高温，温度低于40 ℃时，随着温度的升高，含水率反相点增大的幅度大；温度高于40 ℃时，随着温度的升高，含水率反相点增大的幅度较小[8]。这主要与稠油的黏度有关，由图1可知，温度小于40 ℃时，稠油的黏度随着温度的升高减小的程度大于温度高于40 ℃时稠油的黏度减小的程度。温度的变化通过改变稠油的黏度来影响稠油的含水率反相点，温度越高稠油的黏度越小，在相同的搅拌强度下，稠油中的胶质和沥青质等活性组分形成的缔合体在芳香分的保护下均能够充分的分散于饱和分中，形成油包水乳状液时，缔合体容易吸附到油水界面，形成黏性和弹性都比较大的界面膜，将更多的水滴包裹住；同时，温度越高水滴分布越均匀，短时间内乳状液不容易破乳，使得稠油乳化水量增大，含水率反相点升高[7-10]。

通过以上温度和黏度对稠油含水率反相点的影响研究可以发现，5种稠油含水率反相点具有相同的规律：随着温度升高、黏度减小，含水率反相点增大。不同温度下，含水率反相点都有这种规律：辛6X6>ST3-12X181>S56-11N9>S56-4X4> CG126。

2.3温度对稠油乳状液增黏倍数的影响

将代表性稠油配制成含水率为30%的乳状液，测定乳状液在不同温度下的黏度，并按照增黏倍数的计算公式计算各乳状液在不同温度下的增黏倍数，结果见图3。

图3　温度对含水率30%的乳状液增黏倍数的影响

由图3可知，稠油乳状液的增黏倍数随着温度的升高呈先增大后降低的趋势，40～60 ℃是稠油增黏倍数比较大的温度区间，说明此温度区间含水率对稠油的黏度影响比较大，相同含水率下，5种稠油增黏倍数的大小顺序为：辛6X6

为了进一步说明含水率对稠油增黏倍数的影响以及增黏倍数与稠油含水率反相点的关联性，进一步研究了稠油乳状液反相点时的增黏倍数以及增黏倍数与反相点的关联，结果见图4和图5。

图4　温度对5种稠油反相点时增黏倍数的影响

由图4可知，稠油增黏倍数随着温度的升高而增大；温度大于40 ℃时，相同温度下，稠油反相点时增黏倍数大小为：辛6X6>ST3-12X181>S56-11N9>S56-4X4>CG126，达到相同反相点时增黏倍数对应的温度由低到高为：辛6X6

由图5可知，稠油反相点时的增黏倍数越大，含水率反相点越高；相同含水率反相点时，稠油黏度越大，其增黏倍数也越大，即5个稠油的增黏倍数由小到大的顺序是：辛6X6

图5　5种稠油含水率反相点与增黏倍数

比较5种稠油相同温度下的含水率反相点可知，相同温度5种稠油的增黏倍数大小为：CG126>S56-4X4>S56-11N9>ST3-12X181>辛6X6，这与5种稠油反相点大小(CG126

图6　稠油黏度与增黏倍数以及含水率反相点的关系

3　结论

(1) 温度和黏度是影响稠油含水率反相点的重要因素，温度通过改变稠油的黏度来影响稠油的含水率反相点。

(2) 稠油黏度越小，油水乳化越容易进行，乳状液含水率反相点越高。

(3) 随着温度的升高，在相同含水率条件下，稠油乳状液增黏倍数呈现先增大后降低的趋势。

(4) 随着稠油黏度的增大，含水率反相点逐渐减小，含水率反相点时的增黏倍数呈下降的趋势。

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(编辑闫玉玲)

The Effect of Temperature on Moisture Inverted Point and Viscous Ultiples

He Wenyuan1, Hao Qingyan2, Li Meirong2, Meng Qiuyu1， Yu Guangsong1

(1.ResearchInstituteofPetroleumEngineering,SinopecShengliOilfieldBranch,DongyingShandong257000，China;2.CollegeofScience,ChinaUniversityofPetroleum(EastChina),QingdaoShandong266580,China)

Two ordinary heavy oils and three super heavy oils in shengli oil field are used to study and the effect of temperature and viscosity on the moisture inverted point and the viscous multiples. The results show that the inverted point increases with increasing of the temperature, and the viscous multiples of the inverted point also increases. While the viscous multiples of the same moisture content firstincreases and then decreases. Comparing the inverted point and viscous multiples, it is found that the one which has low viscosity will have high inverted point, low viscous multiples of the same moisture content and high viscous multiples of the inverted point.

Heavy oil; Emulsification; Viscosity; Inverted point; Emulsion viscous multiples

1006-396X(2016)01-0006-04

投稿网址：http://journal.lnpu.edu.cn

2015-09-30

2015-12-20

胜利油田分公司实验室项目“稠油乳化能力及乳状液稳定性的测试分析”(YKS1304)。

贺文媛(1984-)，女，硕士，工程师，从事稠油热采开发实验与新工艺技术研究；E-mail：13465281881@163.com。

李美蓉(1966-)，女，硕士，教授，从事油田化学方面的研究；E-mail：lmrong888@163.com。

TE345

Adoi:10.3969/j.issn.1006-396X.2016.01.002