含氣量對火驅采出液脫水影響規(guī)律研究＊

陳磊

（中國石油大學（北京））

含氣量對火驅采出液脫水影響規(guī)律研究＊

陳磊

（中國石油大學（北京））

考察含氣量對脫水效果的影響，重點研究油水在沉降罐分離過程中，氣體上浮對于水滴聚結沉降的影響。文章分別在有無破乳劑的條件下進行了研究，明確了含氣量對火驅采出液的影響規(guī)律。實驗結果表明：在不加破乳劑的情況下，少量氣體對脫水基本沒有影響，當含氣量較大時，大量氣體上浮會干擾乳狀液的絮凝過程，使脫水效果變差；而在加入破乳劑的情況下，由于破乳劑對脫水的促進作用，使得含氣量的變化對熱化學脫水影響不大。

含氣量；火驅采出液；脫水；破乳劑；熱化學

0 引 言

隨著我國部分稠油區(qū)塊進入開采的中后期，油藏開發(fā)面臨地層壓力低，經(jīng)濟效益差等嚴峻問題，傳統(tǒng)的蒸汽吞吐開采方式已經(jīng)不能滿足生產(chǎn)要求，火燒油層作為最早開展的熱采技術之一，可以有效的提高采收率［1-4］，得到越來越廣泛的應用。

與此同時，火驅開采需要向地層注入一定的空氣，并在地層點火，因此相比于其他開采方式，火驅產(chǎn)出氣組分會有很大的不同。何繼平等［5］研究表明，火驅采出液夾帶著較高的氣體和溶解氣，而采出液在沉降罐內(nèi)脫水的過程中，氣體的存在勢必會對水滴聚結沉降產(chǎn)生一定的影響，而目前，氣體對火驅采出液脫水效果的影響一直未引起重視，為此本文研究了含氣對采出液沉降脫水的影響規(guī)律，為火驅稠油的脫水研究提供技術支撐。

1 實 驗

1.1 試劑及儀器

實驗所用油品均來自某油田同一井口采出液，開采方式為火燒油層，綜合含水率在90%以上。采出液經(jīng)脫水后得到純油和礦化水。純油密度約為954kg／m3（20℃），50℃黏度為1572mPa·s。根據(jù)室內(nèi)總結的制備條件配制與現(xiàn)場采出液乳化程度相當?shù)哪M乳狀液。

實驗儀器：IKAIT18型和IKARW20型攪拌器，HK-3090PM泡沫特性發(fā)生儀，DTS-4C型石油密閉脫水儀，SC-15型超級恒溫槽。

1.2 實驗方法

模擬乳狀液的制備

本實驗的制備條件根據(jù)反演法［6-7］確定，將油水混合物按質(zhì)量比3∶2一次性混合（總質(zhì)量為100g），并置于SC-15型超級恒溫槽中恒溫30min，進而用IKARW20型攪拌器進行充分攪拌15min。本實驗所用乳狀液均按上述方法制備。

◆鼓氣

為了研究不同含氣量下氣體的存在對脫水的影響，需對模擬乳狀液充入不同的氣體量，由于乳狀液長時間存放會發(fā)生水滴的聚結沉降現(xiàn)象，為此本實驗選擇耗時較短的鼓氣法向乳狀液鼓入氣體，用以模擬現(xiàn)場采出液夾帶的氣體及溶解氣。鼓氣所用實驗儀器為HK-3090PM泡沫特性發(fā)生儀。

2 實驗結果與討論

2.1 無破乳劑下含氣對脫水的影響規(guī)律

按照上述方法制備模擬乳狀液3份，分別裝入型號相同的容器中，記為1＃，2＃和3＃，通過改變鼓氣裝置的流量調(diào)節(jié)閥向2＃，3＃容器底部通入不同含量的氣體，其中1＃容器作為參考樣不通入氣體，2＃和3＃容器通入的氣體量與乳狀液量之比分別為10和20，此外，3個樣品內(nèi)均未加入破乳劑。

在90℃水浴下，觀察含氣量不同的各樣品脫水量隨時間的變化情況，實驗結果如圖1所示。

經(jīng)過7h的實驗，乳狀液通過加熱方式脫水，已達到平衡狀態(tài)，實驗表明，氣液比小于10的情況下，氣體的存在對脫水基本沒有影響，而當氣液比超過20時，乳狀液脫水量減少，脫水效果變差，氣體的存在對脫水有一定的抑制作用。

圖1 各樣品脫水量隨時間的變化曲線

圖2 加破乳劑后脫水量隨時間變化曲線

W／O乳狀液中油為外相，外相原油黏度遠大于分散相水的黏度，因此，在含氣量較小的情況下，乳狀液中的氣體在上浮的過程中會黏附一定量的原油，基本不會攜帶水滴向上運動，因此乳狀液含氣量較少時，氣體的存在對脫水基本沒有影響。而當含氣量較大時乳狀液脫水效果會變差，這是因為乳狀液破乳過程中水滴的絮凝是可逆過程，分散相水滴通過分子間的作用力聚集成松散的絮凝團，但在絮凝團中的水滴仍單獨存在，若乳狀液中氣泡含量較多，則大量的氣泡在上浮的過程中勢必產(chǎn)生一定的擾動力，而這些擾動可使絮凝團重新分散，因此乳狀液中含氣量較大時，氣體的存在會影響脫水效果。

2.2 加破乳劑下含氣對脫水的影響規(guī)律

在上述實驗的基礎上作進一步的研究，考察加劑情況下含氣量對脫水的影響，首先在相同配制條件下制備模擬乳狀液2份（各100mg），記為4＃和5＃，各加破乳劑100mg／L，并用IKAT18高速攪拌器進行均勻攪拌，使破乳劑與乳狀液均勻混合，其中4＃容器作為參考樣不通入空氣，5＃容器通入的氣體量與乳狀液量之比為20，觀察2個容器在90℃水浴中脫水效果隨時間的變化情況，具體的實驗結果如圖2所示。

經(jīng)過11h的實驗，乳狀液通過熱化學方式脫水，已達到穩(wěn)定狀態(tài)，實驗表明，加入破乳劑后4＃和5＃樣品脫水效果都有很大的改善，最終的脫水效果基本相同。

通過上述兩個實驗可以看出，一方面含氣量較大會對脫水產(chǎn)生抑制作用，另一方面破乳劑的存在會對脫水有一定的促進作用，而兩者作用的結果使得4＃和5＃樣品最終的脫水效果相同，由此可知，破乳劑對脫水的促進作用要大于含氣對脫水的抑制作用。

3 結 論

在不加破乳劑的情況下，當乳狀液含氣量較小時，對脫水基本沒有影響，而含氣較大時，乳狀液脫水率降低，脫水效果變差，此時含氣對脫水有一定的抑制作用。

在加入破乳劑的情況下，氣體的存在對脫水效果的影響很小，破乳劑對脫水的促進作用遠大于氣體上浮對脫水的抑制作用。

［1］ 張方禮.火燒油層技術綜述［J］.特種油氣藏，2011（6）：1-5.

［2］ Xia T X，Greaves M．Upgrading Athabasca Tar Sand Using Toe-to-Heel Air Injection［R］．SPE 65524，2000．

［3］ Greaves M，Al-Honi M．Three-Dimensional Studies of in-Situ Combustion-Horizontal Wells Process with Reservoir Heterogeneities［J］．Journal of Canadian Petroleum Technology，2000，39（10）：25-32．

［4］ 王元基，何江川，廖廣志，等.國內(nèi)火驅技術發(fā)展歷程與應用前景［J］.石油學報，2012（5）：909-914.

［5］ 何繼平，劉靜，牛麗，等.氣相色譜法分析火驅產(chǎn)出液［J］.石油與天然氣化工，2010，39（4）：352-354.

［6］ 張帆.含水原油乳化測量中的若干問題［J］.中國海上油氣（工程），2002，14（6）：32-33.

［7］ 朱鳴.渤海稠油乳狀液制備條件的確定及表觀粘度的預測［J］.江蘇工業(yè)學院學報，2007（1）：49-52.

j.issn.1005-3158.2015.02.002

1005-3158（2015）02-0005-02

2014-12-19）

（編輯 王蕊）

“十二五”國家科技重大專項（2011X05016-004）和“遼河油田原油千萬噸持續(xù)穩(wěn)產(chǎn)關鍵技術研究（2012E-3009）”聯(lián)合資助。

陳磊，中國石油大學（北京）在讀碩士，研究方向：油氣集輸及地面工程。通信地址：北京市昌平區(qū)府學路18號中國石油大學（北京），102249