Terahertz-dependent evaluation of water content in high-water-cut crude oil using additive-manufactured samplers

The evaluation of water content in crude oil is of significance to petroleum exploration and transportation.Terahertz(THz) waves are sensitive to fluctuations in the dipole moment of water.However,due to the strong absorption of water in the THz range,it is difficult for the THz spectrum to determine high water content with the common sampler.In this research,micron-grade samplers for THz detection were designed and manufactured using additive manufacturing(AM) technology.Oil-water mixtures with water content from 1.8%to 90.6%were measured with the THz-TDS system using sample cells.In addition,a detailed analysis was performed of the relationships among THz parameters such as signal peak,time delay,and refractive index as well as absorption coefficient and high water content(>60%).Results suggest that the combination of THz spectroscopy and AM technique is effective for water content evaluation in crude oil and can be further applied in the petroleum industry.

乳化剂HC-5的性能及驱油效果

针对国内老油田的开发现状,对设计的乳化剂配方体系进行了基本性能评价和乳化驱油效果研究,探讨了乳化驱油的可行性和驱油机理。研究结果表明,优选的乳化剂配方体系HC-5(氨基磺酸型两性活性剂20%,OP系列非离子表面活性剂8%,稳定剂0.8%,助溶剂2.5%,其余为水)具有良好的耐盐抗盐性能,在室温数85℃范围内、盐度超过120 g/L的混合盐水中的溶解性良好;HC-5能在高、中和低盐度的盐水中有效乳化原油,并具有良好的乳化稳定性;HC-5乳化体系的乳状液类型与盐度和含水率有关,盐度增加时,发生W/O型乳状液向O/W型转变的临界含水率增大,矿化度为15350 mg/L、40650 mg/L和120670 mg/L的体系的临界含水率分别为48%、57%和68%。室内模拟乳化驱油试验表明,乳化驱对于低渗透驱替介质有明显增压和调剖作用,波及系数增大,原油采收率提高;而对于较高渗透率的驱替介质,乳液的调剖机理和表面活性剂驱油机理共同作用实现了原油采收率的提高。

原油含水率红外光谱测量的超稀疏表示方法

油水混合物的光谱分析方法已经成为当前油水两相流测量的研究热点。然而,传统的油水混合物光谱分析中,一般是通过主成分分析、连续投影算法等降维技术实现其光谱特征提取,所提取光谱数大多在10条以上,这使得油水两相测量光纤式传感器的制造成本很高且工程实现难度很大。为提高基于光谱分析的油水两相测量光纤式传感器的实用性,需要实现油水两相红外光谱的超稀疏表示。为此提出了油水混合物光谱自-互相关联合(self-cross correlation,SCC)的光谱超稀疏表示方法。为了验证方法的有效性,搭建了油水混合物红外光谱含水率测量实验装置,从SCC算法筛选出的6个波段中,根据实际生产工艺选择了1 050 nm和1 650 nm波段进行动态实验,实验结果表明,1 050 nm和1 650 nm波段对油和水的混合流型响应良好,且两者呈现出了显著的互相关性。显然,本文研究有助于提升工业光纤式传感器的使用性能。

沥青质对原油乳液稳定性影响的分析

将原油中提取出的沥青质加入石蜡基原油,从破乳脱水率、乳液粘度、界面膜强度三方面分析了w(沥青质)对原油乳液的稳定性作用。从原油乳液破乳脱水率研究沥青质的稳定作用,证明当w(沥青质)<0.3%,随w(沥青质)增加乳状液的脱水率由90.3%快速降低至22.7%,沥青质显著增强原油乳液稳定性,但继续增加w(沥青质),增强乳液稳定性能力下降;加入沥青质后,由显微镜观察到乳液液滴粒径减小,液滴数量增加;沥青质使原油乳液粘度增大;加入沥青质对油水润湿性影响不大,沥青质使油-水界面膜强度增大。

SPA-PLS的高含水原油近红外光谱含水率分析

准确及时的检测原油含水率对注水策略调整、原油开采能力评估、油井开发寿命预测等均具有重要意义。然而,当前我国大多数油田均已进入高含水的开发中晚期,含水率测量难度大且准确率不高。在此背景下,开展了高含水情况下利用近红外光谱进行原油含水率测量的研究。首先介绍了目前原油含水率检测的常用方法,分析了它们的优劣。理论上,由于水的近红外光吸收带与原油中C—H键的吸收带有明显区别,根据Lambert-Beer吸收定律和吸光度线性叠加定律可知,不同含水率高含水原油近红外光谱会存在较强响应差异。为此,对高含水原油进行近红外光谱检测,建立原油含水率与近红外光谱响应间的非线性映射模型,可实现高含水原油含水率的精确测量。为了验证该方法的有效性,搭建了近红外光谱数据采集实验装置:采用白炽灯作为光源,经过光路调节成平行光后垂直射入样品池,用近红外光谱仪(海洋光学NIR512)采集光谱用于分析。其中,接收光谱仪带宽为900~1 700nm,平均分成512个波段。光谱数据利用光谱仪配套软件储存在电脑中。样本采用相同厚度不同比例的油水混合物,样本含水率范围为70%~99%,共采集数据60组,每组重复3次取平均值。得到原始数据后,先进行原始数据预处理,以减少数据采集时来自高频随机噪音及温度不稳定、样本不均匀、基线漂移、光散射等不利因素的影响。分别选用了S-G滤波、一阶导数和S-G滤波+一阶导数作为数据预处理的方法,利用连续投影算法(SPA)对光谱数据进行降维,并利用偏最小二乘法(PLS)和多元线性回归(MLR)进行建模,模型精度通过计算均方根误差值(RMSE)和相关系数(r)来验证。对比发现,使用S-G滤波+一阶导数建立的模型RMSE值最小(RMSE=0.007 0,r=0.9983)。使用SPA降维后的模型要优于全波段PLS模型(RMSE=0.083 3,r=0.920 6)与MLR模型(RMSE=0.099 9,r=0.967 1)。利用SPA提取出的31个特征波长建立的模型仅占全波段的6.05%,并获得了较好的精度。证明了利用光谱检测高含水原油含水率可行性,并且得到了满意的精度,为高含水原油的含水率检测提供了新的方法,为进一步利用近红外光进行高含水原油的快速检测与在线监测提供参考。

乳化稠油堵水技术在高温高盐油藏中的应用

以塔河油田为例,对乳化稠油堵水技术在高温高盐油藏中的应用进行了研究。使用非离子与阴离子乳化剂复配体系,且添加固体粉末提高乳状液黏度和稳定性,筛选出最佳乳化体系:3%CI-18+1%C22SC+4%沥青粉。结果表明,该乳化体系配制的W/O乳状液具有黏度高、耐温抗盐能力强且热稳定性高。物理模拟实验表明,该乳化稠油堵剂具有较好的堵水性能和耐冲刷性能。

太赫兹时域光谱探测原油含水率的实验研究(英文)

针对目前石油勘探开发、输运检测过程中流体识别与定量表征以及原油含水率在线快速测量的难题,引入了最新的太赫兹时域光谱测量方法和技术。本文进行了一项基于太赫兹时域光谱测量原油乳状液中的含水率的试验。实验用了10 mm和1 mm两种厚度的高纯度石英样品池,两种样品池中的含水率(质量分数)分别从0.01%至8%与8%-25%,整个实验过程在恒温20摄氏度的环境下进行的。每一次测量均保证了太赫兹波垂直入射在样品上并在另一侧进行探测。实验结果表明,原油乳状液的太赫兹波段的吸收系数与含水率之间存在良好的线性关系。这种线性依赖关系既显示出实验中乳状液是稳定且均匀分布的,又为含水率的高精度测量提供了保证。通过本实验工作的开展,预示了太赫兹时域光谱技术用于原油含水率测量与地层流体识别将是一项颇具潜力的新型技术。

乳状液粘度随含水率的变化关系的探究

原油乳状液的形成给油田生产及管输带来了很多弊端。为了更细致的了解原油乳状液的流变特性,通过实验配制乳状液来模拟乳状液的形成,并探究含蜡原油乳状液的粘度随体积含水率的变化规律。

原油中硫含量的太赫兹时域光谱检测

原油中硫含量的快速检测对于原油的安全生产、运输、加工和环境保护均具有十分重要的意义。本文运用太赫兹时域光谱技术对不同硫含量的原油进行了实验测量,经过计算得到了样品的吸收谱和折射率谱。通过对这些光谱进行分析,结果表明太赫兹时域光谱不仅能够有效的检测出原油中的硫含量,还能实现对原油中物质的溶解程度进行定性的预测。

油包水乳状液物性影响因素实验研究

为了使原油乳状液安全经济管输,必须保证掺水的温度不能太低同时尽可能降低原油乳状液的黏度以减小管输摩阻损失。掺水温度和掺水比是影响掺水系统能耗的两个重要因素。实验测试并分析了两种胜利油田原油乳状液在不同含水率条件下的凝点,黏度及黏温曲线变化规律。实验结果表明,在含水率小于50%的条件下,随着含水率与温度的增大两种原油乳状液的黏度都有所上升,但在含水率超过50%后,渤三原油乳状液的黏度开始出现下降趋势。同时两种原油乳状液的凝点也随着含水率的升高逐步增大。结合现场调研与分析计算得出当两种原油乳状液的含水率为30%时,可以有效地满足输送要求且使掺水系统的能耗费用降到最低,与之前的历史数据比较,综合能耗费用降低约17%。

低含水率原油乳状液电导率的测量方法研究与应用

目前在用电导率测量仪器大多只能对高含水率原油乳状液的电导率进行测量,而无法准确测量低含水率原油乳状液的电导率。提出一种测量低含水率原油乳状液电导率的方法,该方法采用两个平行电极对试样施加高电压,测量流过的微小电流,通过计算得出试样的电导率。为最大程度接近真实工况,测量过程中测试电极置于恒温箱内,以保证测试温度和现场电脱水器运行温度一致,按照该方法加工样机,实现了对10%含水率以下原油乳状液电导率的测量。使用样机对大庆油田三元复合驱重点站场的原油电导率进行跟踪监测,分析测试数据,可指导调整现场电脱水器的运行参数,从而避免了因设备损坏对生产的影响。

变压器油中水含量的太赫兹时域光谱检测

变压器油的含水量超标时会降低变压器油的绝缘性能,影响变压器的正常工作,因此对变压器油中水分含量的快速无损检测是非常必要的。本文利用太赫兹时域光谱技术对不同水分含量的变压器油进行实验测量,获得了不同水分含量变压器油的时域、频域、吸收系数和折射率,研究变压器油中的水分对太赫兹波的吸收作用。实验结果表明,变压器油的吸收系数和折射率都随着水含量的增加而增大。根据不同水分含量变压器油的吸收系数反向推测出含水量的多少,实现对变压器油中含水量的定量检测。通过太赫兹技术可以快速准确地检测出变压器油中的含水量,进而有利于电网的正常运行。

AP-P4疏水改性对原油的影响及其检测分析

对残留AP-P4的原油进行研究,讨论其密度和蜡含量的变化情况,以及加工含聚原油给炼油装置带来的影响。考察含聚原油含水量的变化引起的原油体系黏度的变化。试验结果表明:当原油中残留的聚合物为AP-P4时,油水混合体系黏度随含水量的增加而持续增大。同时对AP-P4的水洗法提取方案进行考察,认为虽然进行了疏水改性,但AP-P4还是趋向于分配在水相中。因此,水洗法提取聚合物的方案可行,并对提取得到的固体进行红外光谱分析,实现了原油中残留AP-P4的定性检测分析。

基于核磁共振T2谱测量水包油型原油乳状液含水率的实验探索

采用超声波制备出不同含水率的水包油型原油乳状液样品,采用CPMG自旋回波法测量了核磁共振T2谱。根据实验结果分析,提出了分别基于水包油型原油乳状液T2谱中T2N峰的弛豫时间T23,T2谱各峰面积和加入过量MnCl2·4H2O后T2谱总峰面积测量含水率的3种可能方法。验证实验表明:两种基于T2谱峰面积的测量方法具有较强的可行性和有效性;基于横向弛豫时间的测量方法因受原油乳状液乳化程度的影响较大,可行性较差。该研究成果为测量水包油型原油乳状液的含水率提供了新的方法。