2018沥青质对重质油体系稳定性的影响

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　　高含量的沥青质胶核是体系中对重质油稳定性影响最大的成分，下面是小编搜集整理的一篇探究沥青质对重质油体系稳定性影响的论文范文，供大家阅读参考。
　　[摘 要]迄今为止，关于胶质沥青质的定义尚没有确的定义。它不是具有明确地质意义的一种物质， 也不是按化学性质或结构划分的一种化合物， 而是一类杂散的、 无规则的有机地质大分子，胶质沥青质一般是指石油中不溶于正戊烷或正庚烷而可溶于苯或甲苯的一类特定组分。由于石油沥青质成分和结构的复杂性， 目前， 关于它在原油中的存在状态仍无统一认识。在石油行业中，对胶质沥青质的各种性质的机理、影响因素、以及对其危害的处理措施的研究尚未有十分重大的突破。本文仅就胶质沥青质的危害、影响因素、及预防措施进行简略的概括与阐释。
　　[关键词]胶质;沥青质;偶极作用;氢键作用;电荷转移
　　引言
　　研究者发现，沥青质是体系的胶核组分，高含量的沥青质胶核是体系中对重质油稳定性影响最大的成分，它的存在为油品带来了一系列不良的影响，对重质油体系稳定性研究的重点和核心都在于对沥青质的研究。
　　沥青质是渣油中芳碳率最高、分子量最大、极性最强的部分。由于其结构的复杂性，已经不能单纯的从化合物的角度进行分析，只能从平均分子结构的角度来加以研究。
　　1 沥青质结构组成的研究
　　虽然沥青质的组成非常复杂，但是由于组分的分子骨架中碳数仍占90%以上，所以测定其平均结构参数是有意义的。
　　2 沥青质分子间力的研究
　　沥青质胶核形成的像话作用方式包括偶极相互作用力、电荷转移作用、芳香盘片中心的未配对自旋点位的配位作用(通常是杂原子)、氢键作用以及极性相互作用等，这些相互作用对石油体系的宏观性质有重要的影响。
　　上述相互作用可划分为三种类型：1、偶极相互作用2、电荷转移作用;3、氢键作用。电荷转移作用和氢键作用是特殊吸引力，他们与偶极相互作用同属分子间相互作用力。石油胶体体系中胶束的形成是芳香单元片之间在分子间力作用下重新取向和聚集的结果。在分子间力的作用下，胶束还可以进一步形成聚集态(无序聚集)、束状聚集(有序聚集)乃至中间相或絮状物。
　　(1) 偶极相互作用
　　沥青质中极性分子所占的比例通常达到4%～50%，沥青的许多物理和化学性质与体系的极性有关，但对沥青及其组分的极性进行直接测量则及其少见。
　　有研究对沥青质中的永久偶极子做了定量研究，评价了他们在沥青质分子缔合过程中的作用。主要得到了如下结论：1、偶极相互作用导致沥青分子缔合形成高分子齐聚物。这种缔合作用源于偶极子靠静电吸引而头尾相连形成了二聚体，三聚体，以致多聚体。2、在重质油中，包含杂原子的极性官能团队产生缔合起着关键作用。3、体系的介电常数能够反映沥青质分子的缔合状态。
　　由于偶极子系杂原子导致的局部电荷不平衡引起，二沥青质的缔合状态又与分子中的偶极子数目有关，因此推测，沥青质的自缔合以及沥青质与胶质分子中所含的杂原子数目有关。
　　(2) 电荷转移作用
　　胶质和沥青质之间通过电荷转移作用形成的电荷转移络合物为胶溶态沥青质，因此油性介质中胶质分散沥青质的能力取决于两者残余电荷转移作用的程度。虽然假定石油和沥青的重组份子之间存在着电荷的转移作用，但证据主要来自对它们的分子量的研究结果。迄今为止，几乎没有研究过沥青的电荷转移特性。
　　根据沥青质的微观结构，沥青质的稠环芳香体系包括以下结构实体：烷基取代多环芳烃，杂环芳烃和电负性取代基芳烃。各个组份根据其提供货接受电子的对应能力的差异而具有不同程度的电荷转移或接受能力，如沥青质与碘共存时是电子供体，与吡啶共存时是电子受体。在沥青的宏观结构中，导致单元片之间叠合的-相互作用即源于供体和受体之间的相互作用。
　　(3) 氢键作用
　　氢键作用发生在与电负性原子(如O或N) 相联的氢和另外一个电负性原子或富电子中心之间，在沥青质中，虽然像--OH和--NH这样的氢键基团浓度通常很低，但他们对沥青质性质的贡献可能很重要。在沥青质中，形成分子间氢键需要两个分子官能团----质子供体(氢碱酸)和质子受体(氢键碱)---之间的专属 相互作用，这种相互作用想成氢键络合物，该相互作用为一快速可逆平衡。
　　在沥青中天然存在的氢碱酸包括酚类、酰胺类、吡啶类结构。研究--OH和--NH的红外伸缩振动发现，沥青质中的酚/醇型--OH和吡咯型--NH几乎全部以氢键络合物形式存在。
　　3 胶质和沥青质对乳状液稳定性的影响
　　世界开采的原油有近 80 %以原油乳状液形式存在[10]。而原油乳状液的稳定性很大程度上取决于沥青质、胶质等天然乳化剂吸附在油水界面上形成的界面膜的性质。此界面膜有两个特点：油水界面张力较大(25～30 mN/ m) ，即成膜物质的界面活性不大而膜的强度大。另一个特点使原油乳状液的液珠在互相碰撞时膜不易破裂 ，因而乳状液很稳定。Zaki等[4 研究了沥青质、 胶质、 石蜡对含蜡的 W/ O 型乳状液稳定性的影响，用20 %(质量分数)石蜡溶解在十氢化萘中来模拟含蜡原油 ，发现胶质单独不能稳定乳状液。
　　4 胶质沥青质对油层的酸渣伤害
　　早在20世纪60年代，美国和加拿大的约28%～35%的油井进行酸化施工时会生成酸化油渣。国内周万富等考察了原油性质对酸渣的影响，对不同胶质、沥青质含量的各油田原油进行了成渣研究的实验结果：
　　得出结论：影响酸渣生成的重要因素是原油中胶质沥青质的含量。不含胶质、沥青质的原油不会生成酸化淤渣。
　　5 胶质沥青质的含量对高含蜡原油流变性的影响
　　原油中胶质沥青质和蜡的含量及相互含量的比例是决定原油流变性的3个关键因素，同时也是影响降凝剂改性效果的主要因素。对于高含蜡低胶质沥青质原油，原油所含蜡晶多，体积大，低温时能够形成可逆网状结构，热处理温度高，处理效果差，处理温度的选择不当还会使原油的低温流动性恶化。对蜡和胶质、沥青质的含量比例适中，例如在0.8～1.5之间的原油，存在一个最佳的热处理温度[13]。在同样条件下，还胶质沥青质少的高含蜡原油所需要的降凝剂更多一些[12]。
　　6 沥青质沉淀在对储层的损害
　　当沥青质在储层发生絮凝时，部分大尺寸的沥青质颗粒会在孔喉出沉淀下来，较小尺寸的微粒则随流体一起运移，运移至某些与其尺寸相匹配的孔喉处便会陆续沉积下来，从而在宏观上改变储渗空间，严重的时候会堵塞孔喉，从而降低了储层的渗透率，改变油气富集规律，降低采收率，严重的甚至会致使无法开采此储层的原油。而且由于沥青质由于极性很强，即使加入溶剂和分散剂，也很难从岩石表面完全脱附，因此沥青质造成的堵塞和润湿反转通常是不可逆的，可以认为沥青质沉积对储层的某些损害是永久性的。
　　沥青质的沉淀析出被认为是形成焦油的主要因素，焦油是油藏中与油层相联系的、强烈富集沥青质(沥青质20%～60%)的部分，焦油层的形成对油藏开发十分有害，焦油层改变了油-岩之间的润湿性，降低了油层的渗透性，这在原油开采中直接影响了采出率。
　　参考文献
　　[1] 李素梅，张爱云，王铁冠. 原油极性组分的吸附与储层润湿性及研究意义. 地质科技情报，1998，17(4)：65―69.
　　[2] 廖泽文，耿安松. 油藏开发中沥青质的研究进展.科学通报，44(19)，1999： 2018―2023.
　　[3] 李美霞.沥青质沉积问题文献综述. 特种油气藏，1996，3(3)：59―62.
　　[4] 秦匡宗， 郭绍辉. 石油沥青质. 北京： 石油工业出版社， 2002：97―113.
　　[5] 张人雄，向阳，李晓梅. 超稠油油藏热采过程中沥青质损害室内模拟.石油勘探与开发，2001，28(1)：85―86.