石油分散系统的结构稳定性以及复合驱配方研究

论文题目: 石油分散系统的结构稳定性以及复合驱配方研究

论文类型: 博士论文

论文专业: 物理化学

作者: 董喜贵

导师: 俞庆森,李凤林

关键词: 石油胶体分散系统,沥青质,胶质,碱表面活性剂聚合物,稳定性,化学组成,结构,复合驱,提高采收率,核磁共振,热重分析,紫外可见光谱,荧光光谱,界面张力,热力学模型,物理模拟驱油

文献来源: 浙江大学

发表年度: 2005

论文摘要: 深入分子水平探索复杂石油系统的一些共性和本质问题,为发展采油新技术提供理论基础,是石油和化学等多个学科日益关注的重要课题,是一个理论联系实际的研究领域。石油由极性自强到弱的沥青质、胶质、烃类（包括烷烃、环烷烃和芳香烃）构成,是一种特殊的胶体分散系统。以沥青质为核心的石油分散系统的稳定性问题,包括沥青质的聚集稳定性,界面稳定性,热稳定性等,是贯穿于石油勘探、开采、运输与加工全过程的重要问题,研究该问题对石油科技和工程具有理论和现实指导意义。本文就是围绕石油系统的稳定性问题,采用从实验和理论两个方面将理论联系实际,着重开展沥青质的相关性质研究和复合驱配方优化的研究。主要研究内容和成果有: 探讨了石油沥青质及胶质的组成和结构。分离提取了国内外7种原油的正己烷沥青质,通过1H和13C核磁共振（NMR）测定,结合元素分析、分子量测定,计算平均分子式和结构参数,推测模型分子。沥青质和胶质的基本结构单元均可以用稠环芳烃连接环烷烃和烷基侧链并含杂原子的单元来表示,不同沥青质及胶质的母体结构基本相似,结构单元之间形成缔合体,沥青质的缔合数约为3～6,胶质的缔合数约为2。模型分子为沥青质和胶质提供了形象、直观、简化的化学结构,有助于从分子水平加深对它们的认识和研究,同时也证明NMR是研究沥青质等复杂组分平均结构的一种较好方法。 考察了沥青质及胶质的热稳定性。采用热重分析（TG/DTG）直接观察沥青质及胶质的热裂解过程。实验结果表明,沥青质和胶质的热裂解失重温度范围明显不同,沥青质耐热稳定性强,主裂解范围窄、温度高,胶质裂解范围宽。热裂解特征与我们依据NMR推测的模型分子的结构特征相吻合。比较了三种不同的热裂解动力学处理方法,结果表明,对于组成复杂的沥青质及胶质,不宜简单地采用单个反应机理来进行热裂解动力学计算。我们把活化能分布模型（DAEM）引入沥青质的热裂解动力学处理,获得了活化能和指前因子的分布函数,结果满意。同时,观察到指前因子与活化能之间都存在明显的补偿效应,并可从过渡态理论以及我们推测的模型分子结构特征加以解释。 探索了沥青质及胶质的溶液稳定性。以大庆沥青质或胶质—甲苯溶液为对象,采用紫外—可见和荧光等光谱技术,从吸收强度、吸光系数、吸收峰变迁、极大峰位置、总荧光强度和相对峰强度等角度探讨沥青质或胶质在溶液中的聚集稳定性。实验证明,沥青质和胶质均含有一定的发色团和荧光团,在甲苯稀溶液中也会发生聚集,大庆沥青质浓度达到100mg·L-1左右聚集程度最大,胶质浓度

论文目录:

摘要

Abstract

第一章 文献综述

1.1 石油的化学组成和结构

1.1.1 石油胶体分散系统

1.1.2 沥青质与胶质

1.1.2.1 化学组成和特点

1.1.2.2 平均分子结构模型

1.1.2.3 沥青质胶体化学性质

1.2 石油开采新技术

1.2.1 三元复合驱油技术

1.2.1.1 复合驱技术演化

1.2.1.2 复合驱用表面活性剂研究进展

1.2.1.3 碱／表面活性剂／聚合物体系(ASP)相互作用研究

1.2.1.4 ASP渗流特性和驱油机理

1.2.1.5 ASP乳化液稳定和破乳机理

1.2.2 水热裂解技术

1.2.2.1 技术的提出

1.2.2.2 技术进展

1.3 本文立题

参考文献

第二章 石油沥青质的组成和结构分析

2.1 前言

2.2 实验

2.2.1 沥青质的提取

2.2.2 元素分析和相对分子质量测定

2.2.3 ~1H和~(13)C NMR测定

2.3 结果与讨论

2.3.1 沥青质的元素组成和相对分子质量

2.3.2 ~1H和~(13)C NMR测定结果

2.3.3 沥青质结构单元分子量的确定

2.3.4 沥青质分子结构参数的计算和模型分子推测

2.4 本章小结

参考文献

第三章 石油沥青质的热解动力学

3.1 前言

3.2 热重分析实验

3.3 大庆沥青质和胶质的热解动力学

3.3.1 热裂解过程分析

3.3.2 动力学计算

3.4 其他沥青质的热解动力学

3.4.1 热裂解过程分析

3.4.2 动力学计算

3.5 本章小结

参考文献

第四章 沥青质和胶质的光谱研究

4.1 研究背景

4.2 实验部分

4.2.1 试剂与仪器

4.2.2 实验方法

4.3 结果与讨论

4.3.1 沥青质和胶质—甲苯溶液的紫外光谱

4.3.2 沥青质和胶质—甲苯溶液的荧光光谱

4.4 本章小结

参考文献

第五章 原油系统的界面张力及其模型

5.1 前言

5.2 研究方法建立

5.3 实验

5.3.1 仪器及试剂

5.3.2 实验内容与结果

5.4 界面活性的热力学模型研究

5.4.1 原油—碱水—表面活性剂体系中的相平衡和化学平衡

5.4.2 原油—碱水—表面活性剂体系的界面吸附模型和界面张力计算

5.4.2.1 界面吸附模型

5.4.2.2 原油—碱水—表面活性剂体系的界面张力

5.5 本章小结

参考文献

第六章 三元复合驱体系的配方设计与优化

6.1 聚合物与碱／表面活性剂交替注入方法的提出

6.2 配方的选择

6.2.1 原油和水的基本参数

6.2.2 聚合物的确定

6.2.2.1 不同水质下聚合物的粘度

6.2.2.2 聚合物溶液粘度与矿化度的关系

6.2.2.3 聚合物溶液的剪切稳定性

6.2.2.4 温度对聚合物溶液粘度的影响

6.2.2.5 聚合物溶液的时间稳定性

6.2.2.6 碱对聚合物粘度的影响

6.2.3 表面活性剂的选择

6.2.3.1 表面活性剂的溶解性

6.2.3.2 界面张力评价

6.2.4 碱剂的选择

6.2.5 三元复合体系的性能评价

6.2.5.1 聚合物对复合体系界面张力的影响

6.2.5.2 界面张力等值图

6.2.5.3 驱油配方的确定

6.2.5.4 含盐量的影响

6.2.5.5 Ca~(2+)、Mg~(2+)离子含量对油水界面张力性质影响

6.2.5.6 复合体系稳定性评价

6.3 化学剂的吸附滞留

6.3.1 静态吸附和碱耗

6.3.1.1 实验方法

6.3.1.2 实验结果

6.3.2 动态滞留

6.3.2.1 实验方法

6.3.2.2 实验结果及分析

6.4 室内模拟驱油实验

6.4.1 复合驱体系对油藏的适应性

6.4.1.1 对具有不同纵向非均质性油藏的适应性

6.4.1.2 在相对均质油藏条件下的适应性

6.4.2 改善聚驱效果的物模驱油方案优化

6.5 本章小结

参考文献

第七章 全文总结

攻读博士学位期间发表的学术论文和著作

致谢

发布时间: 2005-10-26

参考文献

• [1].减压渣油分子组成及分布规律研究[D]. 刘玲.石油化工科学研究院2018

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• [7].复合驱采出乳状液稳定性及破乳理论研究[D]. 雒贵明.浙江大学2006

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