CN114518443A - 一种稠油胶体稳定性评价方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种稠油胶体稳定性评价方法，涉及原油性能测试方法。本发明的方法先分别测得稠油饱和分、芳香分、胶质和沥青质的介电常数和质量分数，并分别得出拟合公式，然后得到TCS值计算公式。然后通过测算稳定稠油的TCS值，与待测样品的TCS值作比较：待测稠油的TCS值>稳定稠油的TCS值，判定为不稳定；待测稠油的TCS值<稳定稠油的TCS值，判定为稳定。该方法与胶体不稳定指数CII法比较，综合考虑四组分数量及四组分之间相互作用的影响，为判定稠油稳定性提供更准确的方法，简单易操作。

Description

一种稠油胶体稳定性评价方法

技术领域

本发明涉及原油性能测试方法，具体涉及一种稠油胶体稳定性评价方法。

背景技术

影响原油的胶体稳定性的因素有内因(原油性质及组成四组分的比例关系)和外因(温度、压力)，判断胶体稳定性考虑的是温度和压力变化引起原油体系四组分的变化，因此原油组成是影响原油稳定性的重要因素。油田常用的原油胶体稳定性评价方法为胶体不稳定指数法CII值法，该值是通过国外某些油样归纳总结出来的数值，可用于评价不同原油混合体系的相对稳定性，根据原油胶体体系结构模型，只有当原油中的饱和分、芳香分、胶质及沥青各组分的性质、百分含量相匹配时，胶体体系才能稳定。

文献(Guzmán R,Ancheyta J,Trejo F.Methods for determining asphaltenestability in crude oils[J]Fuel,2017,188(Supplement C):530-543)认为石油是一个复杂的胶体体系，并将石油分为四个组分：饱和分、芳香分、胶质、沥青质。其中沥青质是分散相，对渣油的稳定性起着关键作用；胶质和部分芳香分附着在沥青质周围，形成一定的溶剂化层，起到保护沥青质的作用，是沥青质的溶剂；饱和分和部分芳香分是沥青质的非溶剂。因此，可以用四种组分的相对含量来评价油品的稳定性，即稳定性参数CI(ColloidalIndex)，见下式：

式中，ω_饱和分、ω_芳香分、ω_胶质和ω_沥青质分别表示饱和分、芳香分、胶质和沥青质的质量分数，CI越大，油品的稳定性越好，反之，油品的稳定性越差。

文献(Asomaning S.Test Methods for Determining Asphaltene Stability inCrude Oils[J].Petroleum Science and Technology,2003,21(3-4):581-590)用CI的倒数CII(Colloidal Instability Index)对油样进行了测试，实验表明，当CII≥0.9时，油品呈现不稳定性；当CII<0.7时，油品稳定性较好；当CII介于两者之间时，油品稳定性无法确定。

但是，对于稠油而言，该评价指标不适用，一方面，该原油CII值普遍高于0.9，但大多数油井不会出现不稳定现象，再一方面，基于稠油本身的性质，不稳定指数法CII值仅考虑了稠油四组分数量的影响，并未考虑四组分之间相互作用的影响，而目前综合考虑四组分数量及四组分之间相互作用的稳定性评价方法研究甚少。

有鉴于此，本发明在修正CII值基础上，综合考虑四组分数量及四组分之间相互作用的影响，探索建立更符合稠油胶体稳定性的评价方法CSI法，为评价稠油胶体稳定性提供依据，对现场掺稀优化及措施进行指导。

发明内容

本发明的目的是提供一种稠油胶体稳定性评价方法，该方法综合考虑四组分数量及四组分之间相互作用的影响，为判定稠油稳定性提供更准确的方法，更好的指导掺稀生产及措施。

为实现以上发明目的，本发明的技术方案如下：

本发明中，TCS(Tahe Field Colloid Stability)即为稠油稳定性指数。

本发明中，y＝f(x)表示y和x的关系式，例如ε_饱和分＝f(ω_饱和分)表示ε_饱和分和ω_饱和分的关系式。

本发明中，ε_饱和分为饱和分的介电常数ε，ω_饱和分为饱和分的质量分数ω；ε_芳香分为芳香分的介电常数ε，ω_芳香分为芳香分的质量分数ω；ε_胶质为胶质的介电常数ε，ω_胶质为胶质的质量分数ω；ε_沥青质为沥青质的介电常数ε，ω_沥青质为沥青质的质量分数ω；

一种稠油胶体稳定性评价方法，包括以下步骤：

(1)分别测量稠油饱和分、芳香分、胶质、沥青质的介电常数ε和质量分数ω，并拟合出关系式：

ε_饱和分＝f(ω_饱和分)，ε_芳香分＝f(ω_芳香分)，ε_胶质＝f(ω_胶质)，ε_沥青质＝f(ω_沥青质)；

或者ω_饱和分＝f(ε_饱和分)，ω_芳香分＝f(ε_芳香分)，ω_胶质＝f(ε_胶质)，ω_沥青质＝f(ε_沥青质)；

(2)将步骤(1)所得任一组各组分介电常数和质量分数的关系式代入公式I：

得到公式II或III：

(3)按照步骤(1)到(2)测定稳定稠油的TCS值和待测稠油的TCS值，待测稠油的TCS值>稳定稠油的TCS值，判定为不稳定；待测稠油的TCS值<稳定稠油的TCS值，判定为稳定。

进一步地，步骤(1)中，所述稠油中的沥青质含量在20％以上。

进一步地，步骤(1)中，各组分分别在0.01-20％之间选取不同的质量分数，并测定对应不同介电常数，并拟合出关系式；优选的，各组分分别在0.2-10％之间选取不同的质量分数，并测定对应不同介电常数。

进一步地，步骤(1)中，拟合出的关系式为：

ε_饱和分＝1.585，ε_芳香分＝0.0253ln(ω_芳香分)+2.0376，ε_胶质＝0.0351ln(ω_胶质)+2.2672，ε_沥青质＝0.1016ln(ω_沥青质)+4.1975。

进一步地，步骤(2)具体为：将步骤(1)所得任一组各组分介电常数和质量分数的关系式代入公式I:

得到公式II：

进一步地，步骤(3)中，所述稳定稠油是通过分析已知油品的沥青质析出点的稳定区间得到，优选的，通过棒状薄层色谱仪分析已知油品的沥青质析出点。

本发明具有如下有益效果：

(1)本发明得到的稠油胶体稳定性判定方法所判断稠油的稳定性效果比现有的胶体不稳定指数CII法准确，因为本发明的TCS值法除了考虑四组分的含量，同时考虑组分间的相互作用，所以准确度更高；

(2)本发明的方法在实际应用时可以直接带入公式，直接利用公式计算TCS值，当TCS大于1.84时，原油不稳定、沥青质容易析出，TCS小于1.84原油体系稳定，操作简便。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例，进一步阐明本发明，但下述实施例仅仅为本发明的优选实施例，并非全部。基于实施方式中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得其它实施例，都属于本发明的保护范围。下述实施例中，若无特殊说明，所有的百分数均为质量分数。

以下实施例所使用的稠油为来源于塔河油田的稠油区块的原油。

本发明中，各组分质量分数和介电常数均用棒状薄层色谱仪测定。

实施例1

(1)测定稠油区块中不同稠油饱和分不同质量分数对应的介电常数，结果如表1：

表1.

通过分离稠油组分测定稠油不同质量分数饱和分的介电常数，发现饱和分的介电常数随质量分数变化较小，可能是由于饱和分中所含杂原子较少，极性较弱，介电常数变化较小，故取平均值1.585为饱和分介电常数值；

测定稠油区块中不同稠油芳香分不同质量分数对应的介电常数，结果如表2：

表2.

通过分离稠油四组分，测定稠油不同质量分数芳香分的介电常数，发现芳香分的介电常数随质量分数的增大而增加，二者呈对数线性相关，拟合回归介电常数和质量分数的关系式如下所示：

ε_芳香分＝0.0253ln(ω_芳香分)+2.0376；

通过方程与实验数据拟合后，发现相关指数R²为0.9739，拟合效果较好；测定稠油区块中不同稠油胶质不同质量分数对应的介电常数，结果如表3：

表3.

通过分离稠油四组分，测定稠油不同质量分数胶质的介电常数，发现胶质的介电常数随质量分数的增大而增加，二者呈对数线性相关，拟合回归介电常数和质量分数的关系式如下。

ε_胶质＝0.0351ln(ω_胶质)+2.2672，

将公式与实验数据拟合后，相关指数R²为0.9471，拟合效果较好。

测定稠油区块中不同稠油沥青质不同质量分数对应的介电常数，结果如表4：

表4.

通过分离稠油四组分，测定稠油不同质量分数沥青质的介电常数，发现沥青质的介电常数随质量分数的增大而增加，二者呈对数线性相关，拟合回归介电常数和质量分数的关系式如式所示。

ε_沥青质＝0.1016ln(ω_沥青质)+4.1975，

将公式与实验数据拟合后，相关指数R²为0.9403，拟合效果较好。

由此，稠油饱和分、芳香分、胶质、沥青质不同组分的介电常数和质量分数，得出每一组分的关系式如表5：

表5.

式中：ε——介电常数；

ω——质量分数；

(2)将步骤(1)所得任一组各组分介电常数和质量分数的关系式代入公式I：

得到公式II：

(3)通过棒状薄层色谱仪分析已知油品的沥青质析出点，测定在稳定区间各组分的介电常数，计算各组分的TCS值，结果如表6：

表6.

从表中得到，稳定稠油的TCS平均值为1.84，当待测样品的TCS值大于1.84时，样品不稳定、沥青质容易析出，当待测样品的TCS值小于1.84时，样品稳定。

实施例2

取六个油样THA、THB、THC、THD、THE、THF，分离，分别利用棒状薄层色谱仪测定组成及各组分的介电常数，并分别用CII法和TCS法对上述样品稳定性进行判定，结果如表7所示：

表7.

从表7可知，分别用CII法和TCS法，判定塔河油田6种不同黏度稠油的稳定性时，判定结果不一致。为进一步验证哪种方法对于塔河稠油稳定性判定更准确，采用浊度法测定THC、THD和THE的沥青质析出时ω_正庚烷和ω_原油的比值，分别为7.9、14.8和12.7，说明这三种原油在不加入正庚烷的情况下均处于稳定状态，由此可知TCS判断方法更准确。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种稠油胶体稳定性评价方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)分别测量稠油饱和分、芳香分、胶质、沥青质的介电常数ε和质量分数ω，并拟合出关系式：

ε_饱和分＝f(ω_饱和分)，ε_芳香分＝f(ω_芳香分)，ε_胶质＝f(ω_胶质)，ε_沥青质＝f(ω_沥青质)；

或者ω_饱和分＝f(ε_饱和分)，ω_芳香分＝f(ε_芳香分)，ω_胶质＝f(ε_胶质)，ω_沥青质＝f(ε_沥青质)；

(2)将步骤(1)所得任一组各组分介电常数ε和质量分数ω的关系式代入公式I:

得到公式II或III：

(3)按照步骤(1)到(2)测定稳定稠油和待测稠油的TCS值，若待测稠油的TCS值>稳定稠油的TCS值，判定为不稳定；若待测稠油的TCS值<稳定稠油的TCS值，判定为稳定。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述稠油中的沥青质含量在20％以上。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，各组分分别在0.01-20％之间选取不同的质量分数，并测定对应不同介电常数，并拟合出关系式。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，各组分分别在0.2-10％之间选取不同的质量分数，并测定对应不同介电常数。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，拟合出的关系式为：

ε_饱和分＝1.585，ε_芳香分＝0.0253ln(ω_芳香分)+2.0376，ε_胶质＝0.0351ln(ω_胶质)+2.2672，ε_沥青质＝0.1016ln(ω_沥青质)+4.1975。

6.根据权利要求1或5所述的方法，其特征在于，步骤(2)具体为：将步骤(1)所得任一组各组分介电常数和质量分数的关系式代入公式I：

得到公式II：

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(3)中，所述稳定稠油是通过分析已知油品的沥青质析出点的稳定区间得到。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，通过棒状薄层色谱仪分析已知油品的沥青质析出点。