稀释剂对重质油油乳液稳定性的影响

摘要

蒸汽辅助重力泄油技术（SAGD）是开发超稠油的一项前沿技术，其机理是在注汽井中注入蒸汽，蒸汽向上超覆在地层中形成蒸汽腔，蒸汽腔向上及侧面扩展，与油层中的原油发生热交换，加热后的原油和蒸汽冷凝水靠重力作用泄到下面的水平生产井中产出。在这一过程中会产生复杂的W/O/W乳液，为了获得无水稠油需要将乳液进行相分离。由于重质油的密度与水接近，经常采取稀释的方法降低沥青的粘度来加速相分离过程。

在本文中，利用静态多重光散射仪Turbiscan测量了重质油乳液的不稳定现象，评价了不同种类稀释剂对重质油油乳液稳定性的影响。

材料和方法

脱水重质油（饱和烃30%，芳烃34%，树脂23%，沥青13%），卤水（0.93%NaCl，0.67%NaHCO3）

重质油和稀释剂利用如下方程稀释，获得稀释油。

然后将稀释油与卤水按照25:75的比例混合，在瓦林搅拌器中搅拌5min，获得乳液。

选取了3中稀释剂（A,B,C），分别对应下表中的组分。

样品命名方法，以A50为例，A代表选取的稀释剂种类，随后的数字代表稀释剂和油的混合比例，例如100mL的A50，含水75mL，含稀释油25mL，其中稀释油的成分为12.5mL稀释剂A和12.5mL脱水油。

使用Turbiscan多重光散射仪测量不稳定现象，生产厂家法国Formulaction。

实验结果和讨论

多重光散射仪通过测量瓶子的透射光和背向散射光，可以表征样品中的粒径变化（絮凝，聚并）和局部浓度变化（粒子迁移现象），多重光散射方法比瓶试观察法具有更加快速和客观的优势。

图1 （a）A50样品瓶样品外观随时间变化照片（b）A50样品在常温下背散射光扫描曲线，箭头指示着扫描线随时间变化过程，虚线指示124min时的分层界面位置

图1显示了一个典型样品（A50）的背散射光扫描曲线，由于样品浑浊不透明，所有分析采取背散射数据。由于实验没有采用化学添加剂促进相分离，实验结束时分离的两相为：富油相和富水相（oil rich phase and water rich phase），从图5a的照片中眼睛可以看到上下层颜色不同，但是很难分辨界面位置，但是从图5b中，多重光散射技术可以精确地确定界面位置（虚线位置），在这个位置ΔBS曲线的斜率发生了转变。通过测量界面位置随时间的变化，可以获得并比较三种稀释剂的相分离速度。

图2 顶部分层体积百分比随时间变化曲线与瓶试法数据对比（Turbiscan实心，瓶试法空心）

图2展示了三种乳液顶部富油层与纯油相的体积百分比随时间变化曲线，由于分离的富油相中含有一部分乳化水，A50样品的最终体积百分比超过了100%。通过与瓶试法对比，Turbiscan数据与瓶试法具有一致性。从图中可见，在室温条件下，B50在三者中是最稳定的乳液。为了比较稀释对稳定性大的影响，测量了不同稀释剂浓度的顶部分层体积百分比。

图3 不同稀释剂和稀释剂浓度样品的顶部分层体积百分比

稀释剂的自身性质对沥青的沉淀具有重要作用，稀释比例对沥青界面性质也会产生影响（Alvarez et al., 2009）。一些作者研究指出，稀释的特征比例与稀释剂中的蜡含量有关，而且与蜡的分子链长度有关，当蜡的分子链长度在C7-C10附近，沥青会更容易沉淀（Wang et al., 2001，Wiehe et al., 2004）。

在图3中，水油比依然为75:25，随着稀释比利增加，样品稳定性越来越好，A100，B100，C100三个样品中的油相是100%的稀释剂，出人意料的是，这三个样品的乳液稳定性非常好，说明稀释剂中的某些组分含有表面活性分子，也对乳液稳定性产生重要作用。

结论

通过这篇研究，证实了多重光散射仪是表征蒸汽辅助重力泄油（SAGD）产生的复杂乳液的有力工具，成功的研究了不同稀释剂对乳液稳定性的影响，稀释剂比例越高，乳液稳定越好，稀释剂中的蜡质组分对沥青沉淀具有明显作用。

引自：SPE 165384

Effect of diluents on interfacial properties and SAGD Emulsion stability