原油组分极性影响砂岩油藏润湿性的分子模拟

为了考察砂岩油藏中原油组分极性对矿物表面润湿性的影响,从微观分子角度出发,构建α-石英晶面模型,并选取了不同极性的原油组分与水分子组合构建成符合真实油藏的三相模型。运用分子动力学模拟方法中的相对浓度分布函数及表面能研究了原油组分对砂岩油藏润湿性的影响。结果表明,在成藏过程中,极性越强的原油组分其相对浓度分布峰值越接近石英表面,与石英表面的吸附能也越大,穿越水膜并吸附于矿物表面的能力越强,可在石油表面形成油膜实现润湿反转,该规律对砂岩油藏开发具有指导意义。

盐水组成对极性组分在石英表面吸附的影响

油藏按储层岩性分类主要包括:砂岩油藏、砾岩油藏、碳酸盐岩油藏等。中国砂岩油藏的储量最高,而砂岩的主要成分是石英、长石、黏土矿物等,其中石英的含量居于首位。应用岩心驱替实验、石英砂静态吸/脱附实验、模拟油接触角实验、Zeta电位实验研究了盐水的化学组成对原油中酸/碱极性组分在石英表面吸/脱附的影响。结果表明,在中性/弱碱性地层水条件下,原油中的酸性极性组分发生电离,可以通过二价阳离子架桥吸附在石英表面;碱组分不发生电离处于分子状态,且与石英表面的范德华力较弱,无法吸附在石英表面。在弱酸性条件下,酸性极性组分因电离被抑制,处于分子状态,可通过氢键吸附在石英表面;碱性组分发生电离后带正电,可通过库仑力吸附在带负电的石英表面。

砂岩油藏油-气-水不混溶包裹体特征及成因

对多个砂岩油藏中流体包裹体进行研究后发现,石英颗粒中普遍发育一类油-气-水不混溶包裹体。这类包裹体非均一捕获了油-水两相,表现出油-气-水三相共存、均一温度异常高、同一组合内包裹体气/液比和均一温度分布离散且无规律、气泡紧靠包裹体内壁、降温后不共结等特征。因镜下特征与盐水包裹体相近,其异常高的均一温度易对测试结果造成严重影响,仔细观察包裹体的荧光特征和降温后的共结现象能够准确地进行识别。包裹体内油相组分以沥青质为主且吸附在包裹体内壁上,反映这类包裹体的普遍发育与矿物颗粒对原油沥青质中极性组分的选择性吸附作用有密切关系。

沥青质与胶质聚集对油—水界面稳定性的微观作用机制

为探究沥青质与胶质分子的油—水界面聚集行为及成膜微观作用机制,利用分子动力学模拟方法改变沥青质与胶质分子数,构建7种沥青质与胶质分子摩尔比的原油—极性组分—水界面体系模型,揭示沥青质、胶质及二者混合后在油—水界面的分子排列聚集过程和成膜特征。结果表明:沥青质分子聚集初期在油、水相表面分别形成孤立的小聚集体,引入胶质分子增强界面所有极性组分分子之间的联系,致使孤立性聚集结构消失;存在沥青质分子的体系在氢键和π—π堆积共同作用下形成超分子结构;沥青质与胶质分子摩尔比从1∶4增加到4∶1,界面膜厚度和界面形成能绝对值分别从2.748 nm和163.34 kJ/mol增加到3.365 nm和249.37 kJ/mol,沥青质分子对促进界面膜形成并保持结构稳定的作用显著高于胶质分子的。该结果为油水乳化稳定机制的解释及破乳技术的开发提供依据。