渤海典型稠油油藏稠油高黏微观机理研究

doi:10.12422/j.issn.1672-6952.2024.06.009

辽宁石油化工大学学报 ›› 2024, Vol. 44 ›› Issue (6): 65-72.DOI: 10.12422/j.issn.1672-6952.2024.06.009

渤海典型稠油油藏稠油高黏微观机理研究

刘进祥¹^,²(), 李哲¹^,², 郝敬滨¹^,², 葛嵩³, 王秋霞²^,⁴, 郑伟²^,⁵, 卢祥国¹^,², 杨建宏⁶

^1.东北石油大学提高油气采收率教育部重点实验室，黑龙江大庆 163318
^2.海洋石油高效开发国家重点实验室，北京 100028
^3.中海石油（中国）有限公司湛江分公司，广东湛江 524057
^4.中海石油（中国）有限公司天津分公司渤海石油研究院，天津 300452
^5.中海油研究总院有限责任公司，北京 100028
^6.中海油能源发展有限公司工程技术分公司，天津 300450

收稿日期:2023-12-21 修回日期:2024-01-17 出版日期:2024-12-25 发布日期:2024-12-24
作者简介:刘进祥（1980⁃），男，博士，副教授，从事油田化学和提高油气采收率方面的研究；E⁃mail：liujx_118@163.com。
基金资助:
第五批“海洋石油高效开发国家重点实验室开放基金课题”资助项目(CCL2021RCPS0517KQN)

Study on Microscopic Mechanism of Heavy Oil High Viscosity in Typical Heavy Oil Reservoirs in Bohai Sea

Jinxiang LIU¹^,²(), Zhe LI¹^,², Jingbin HAO¹^,², Song GE³, Qiuxia WANG²^,⁴, Wei ZHENG²^,⁵, Xiangguo LU¹^,², Jianhong YANG⁶

^1.Key Laboratory of Enhanced Oil and Gas Recovery of Ministry of Education，Northeast Petroleum University，Daqing Heilongjiang 163318，China
^2.State Key Laboratory for Efficient Development of Offshore Oil，Beijing 100028，China
^3.Zhanjiang Branch，CNOOC（China） Co. ，Ltd. ，Zhanjiang Guangdong 524057，China
^4.Tianjin Branch Bohai Petroleum Research Institute，CNOOC（China）Co. ，Ltd. ，Tianjin 300452，China
^5.CNOOC Research Institute Co. ，Ltd. ，Beijing 100028，China
^6.Engineering Branch，CNOOC Energy Development Co. ，Ltd. ，Tianjin 300450，China

Received:2023-12-21 Revised:2024-01-17 Published:2024-12-25 Online:2024-12-24

摘要/Abstract

摘要：

稠油微观高黏机理研究对高效开发渤海稠油具有重要意义。针对渤海典型稠油油藏，通过开展原油黏度与温度关系、原油组分和组分极性、杂原子分布和沥青质聚集体结构等研究，探讨了稠油高黏微观机理。结果表明，与渤海N油田（胶质、沥青质质量分数分别为23.25%和6.59%）相比，L油田中饱和烃、芳香烃质量分数较低，胶质、沥青质质量分数（分别为29.95%和9.76%）较高；O、N、S等杂原子质量分数较高，胶质和沥青质相对分子质量也较大，各组分分子的极性较强，胶质和沥青质偶极矩分别达到14.01、17.94 D（N油田的胶质和沥青质偶极矩分别为9.12、12.25 D）。以上均会导致胶质、沥青质分子间的作用力较强，分子间缔合作用明显增强，沥青质分子间距更小，聚集体结构更加致密，最终导致原油黏度较高。

关键词: 原油黏温关系, 原油组分极性, 杂原子分布形态, 沥青质聚集结构, 稠油高黏机理

Abstract:

The study of the micro high viscosity mechanism of heavy oil is of great significance for the efficient development of Bohai heavy oil. Therefore, aiming at the typical heavy oil reservoirs in Bohai Sea, the microscopic mechanism of high viscosity of heavy oil is analyzed and studied from the aspects of viscosity?temperature relationship, crude oil composition and component polarity, heteroatom distribution and asphaltene aggregate structure. The results show that compared with N oilfield in Bohai Sea, the content of alkanes and aromatics in L oilfield in Bohai Sea is lower, and the quality score of resins and asphaltenes is higher, reaching 29.95% and 9.76% (23.25% and 6.59% in N oilfield). The quality score of heteroatoms such as O,N and S are high, and the relative molecular mass of resins and asphaltenes are also high. The polarity of each component is strong, and the dipole moments of resins and asphaltenes reach 14.01 D and 17.94 D, respectively (9.12 D and 12.25 D in N oilfield ). These will lead to stronger intermolecular forces and stronger intermolecular association between resins and asphaltenes. The smaller asphaltene molecular spacing and the denser aggregate structure,which will eventually lead to higher viscosity of crude oil.

Key words: Viscosity?temperature relationship of crude oil, Polarity of crude oil components, Heteroatom distribution morphology, Asphaltene aggregation structure, High viscosity mechanism of heavy oil

中图分类号:

TE266.5

刘进祥, 李哲, 郝敬滨, 葛嵩, 王秋霞, 郑伟, 卢祥国, 杨建宏. 渤海典型稠油油藏稠油高黏微观机理研究[J]. 辽宁石油化工大学学报, 2024, 44(6): 65-72.

Jinxiang LIU, Zhe LI, Jingbin HAO, Song GE, Qiuxia WANG, Wei ZHENG, Xiangguo LU, Jianhong YANG. Study on Microscopic Mechanism of Heavy Oil High Viscosity in Typical Heavy Oil Reservoirs in Bohai Sea[J]. Journal of Liaoning Petrochemical University, 2024, 44(6): 65-72.

图/表 10

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原油	氧源	质量分数/%	原油	氧源	质量分数/%
L⁃B5	羧基氧	0.330 0	N⁃B23	羧基氧	0.250 0
	羧酸盐氧	0.040 0		羧酸盐氧	0.025 0
	醛、酮、羰基氧	0.920 0		醛、酮、羰基氧	0.730 0
	酯基氧	0.280 0		酯基氧	0.190 0
	醇羟基氧	0.260 0		醇羟基氧	0.160 0
	酚羟基氧	0.060 0		酚羟基氧	0.030 0
	合计	1.890 0		合计	1.385 0

原油	氧源	质量分数/%	原油	氧源	质量分数/%
L⁃B5	羧基氧	0.330 0	N⁃B23	羧基氧	0.250 0
	羧酸盐氧	0.040 0		羧酸盐氧	0.025 0
	醛、酮、羰基氧	0.920 0		醛、酮、羰基氧	0.730 0
	酯基氧	0.280 0		酯基氧	0.190 0
	醇羟基氧	0.260 0		醇羟基氧	0.160 0
	酚羟基氧	0.060 0		酚羟基氧	0.030 0
	合计	1.890 0		合计	1.385 0

原油	硫源	质量分数/%	原油	硫源	质量分数/%
L⁃B5	硫醇硫	0.043 0	N⁃B23	硫醇硫	0.001 5
	硫醚硫	0.112 0		硫醚硫	0.087 0
	噻吩硫	0.182 0		噻吩硫	0.153 5
	合计	0.337 0		合计	0.242 0

原油	硫源	质量分数/%	原油	硫源	质量分数/%
L⁃B5	硫醇硫	0.043 0	N⁃B23	硫醇硫	0.001 5
	硫醚硫	0.112 0		硫醚硫	0.087 0
	噻吩硫	0.182 0		噻吩硫	0.153 5
	合计	0.337 0		合计	0.242 0

原油	氮源	质量分数/%	原油	氮源	质量分数/%
L⁃B5	吡啶类氮	0.290 0	N⁃B23	吡啶类氮	0.240 0
	吡咯类氮	0.420 0		吡咯类氮	0.320 0
	胺类氮	0.200 0		胺类氮	0.190 0
	合计	0.910 0		合计	0.750 0

渤海典型稠油油藏稠油高黏微观机理研究

Study on Microscopic Mechanism of Heavy Oil High Viscosity in Typical Heavy Oil Reservoirs in Bohai Sea

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原油	组分	质量分数/%	原油	组分	质量分数/%
L⁃B5	饱和烃	35.43	N⁃B23	饱和烃	41.93
	芳香烃	24.86		芳香烃	28.23
	胶质	29.95		胶质	23.25
	沥青质	9.76		沥青质	6.59

原油	组分	组分质量分数/%	相对分子质量	元素质量分数/%					w（H）/w（C）	偶极矩/D
原油	组分	组分质量分数/%	相对分子质量	C	H	O	N	S	w（H）/w（C）	偶极矩/D
N⁃B23	饱和烃	41.93	395.5	86.77	12.97	0.25	0.13	0.11	0.149	0
	芳香烃	28.23	566.0	87.52	10.12	1.93	1.10	0.18	0.116	4.39
	胶质	23.25	1 243.0	85.52	9.85	2.39	1.24	1.05	0.115	9.12
	沥青质	6.59	1 850.2	84.17	9.58	2.68	1.64	1.09	0.114	12.25
L⁃B5	饱和烃	35.43	383.9	87.36	12.64	0.31	0.16	0.17	0.145	0
	芳香烃	24.86	450.1	87.22	10.11	2.03	1.04	0.25	0.116	6.99
	胶质	29.95	1 435	84.58	9.34	3.06	1.33	1.21	0.110	14.01
	沥青质	9.76	2 421.0	84.07	9.10	3.64	1.93	1.35	0.108	17.94