伊朗Y油田沥青质沉淀分析及预测

李光涛 姚明坤 孙 菲

(中国石化集团国际石油勘探开发有限公司， 北京 100029)

伊朗Y油田沥青质沉淀分析及预测

李光涛 姚明坤 孙 菲

(中国石化集团国际石油勘探开发有限公司， 北京 100029)

采用固相沉淀测试系统针对伊朗Y油田原油进行沥青质沉淀实验，确定沥青质发生沉淀的热力学条件，通过相态模拟方法预测沥青质沉淀包络线图。根据井筒中的温度和压力剖面，分析不同生产参数下沥青质在井筒中沉淀的规律。当压力高于沥青沉淀初始压力时不会发生沉淀，当压力低于沥青沉淀初始压力而高于泡点压力时，沥青质沉淀随压力降低而增多；随着原油产量的升高，沥青质在井筒中的初始沉淀点逐渐向井底移动，沉淀区间长度先加大然后逐渐减小。

沥青质； 沉淀压力； 沉淀量； 包络线图； 相态模拟； 趋势预测

伊朗Y油田位于伊朗西南部，储层埋藏深，当前开发层系为异常高压碳酸盐岩油藏，油藏流体复杂。在油田钻井及实际生产过程中，井筒或地面生产管线中都会产生大量的沥青质沉淀。研究表明，沥青质与吸附在其表面的胶质分子以胶束形式稳定存在于原油中[1-5]。温度、压力及组分的变化会打破沥青质-胶质胶束的平衡，使沥青质分子聚集、沉淀。在石油生产、储运和加工过程中，沥青质沉淀会造成地层、井筒、管线、分离器以及生产设备的堵塞，降低生产效率，严重影响油田正常生产。解决沥青沉淀问题已成为石油工业重点研究课题。

本次研究中，采用固相沉淀激光测试系统针对伊朗Y油田原油进行沥青质沉淀实验。实验中，首先测试出伊朗Y油田原油在不同压力、温度条件下的沥青质初始沉淀压力(Asphaltene Onset Pressure，缩写为AOP)，确定沥青质发生沉淀的热力学条件；然后通过相态模拟绘制出沥青质沉积相包络线，并结合取样井的井筒温度剖面、压力剖面，分析不同生产参数条件下沥青质在井筒中的沉淀规律。

1 沥青质沉淀实验原理、方法及结果

在原油沥青质沉淀测定实验开始之前，已对Y油田主力开发层系F层地面脱气原油进行SARA 四组分分析。通过计算原油胶质不稳定指数来分析原油稳定性，并判断沥青质沉淀的难易程度[6-7]。分析显示，该油样的CII指数为1.924，远大于原油不稳定的CII指数上限(上限为0.900)。显然该油样不够稳定，易发生沥青质沉淀。

1.1 实验原理

采用固相沉淀激光探测系统(SDS系统)来测定沥青质沉淀[8-10]。图1所示为固相沉积激光探测系统示意图。当原油体系发生变化时，原油体系中的固相或沥青沉淀会使激光透光强度降低，从而影响激光能量的接收。根据此原理，可以通过激光透过原油体系的透光强度随压力的变化情况，分析得出沥青质沉淀规律。

图1 固相沉积激光探测系统示意图

1.2 实验方法

取F18井下的原油作为实验油样，使实验室恢复到地层压力条件下，测试油样的沥青质初始压力[3，11]。采取等温降压的方法，在地层压力下开始缓慢降压，记录每个对应压力下接收到的透光强度；然后通过改变温度来模拟井筒中部及井口条件，重复测量，获得压力数据与接收到的激光强度的关系。图2所示为不同温度下地层原油透光强度与压力关系曲线。

同时，在实验室模拟地层条件，对原油样品进行沥青质沉淀量实验。通过高温高压过滤器来测量不同压力下原油中的沥青质沉淀量，采用相对沉淀量来研究沥青质沉淀量随压力的变化规律。

图2 不同温度下地层原油透光强度与压力关系曲线

1.3 实验结果

从图2中可以看出，随着压力降低，原油逐渐膨胀，黏度也在降低，而激光透过强度逐渐加大。当压力降低至沥青质初始沉淀压力值时，原油的胶体平衡体系被打破，沥青质开始析出并沉淀，固相物质阻挡了激光通过，最终导致透光强度降低。透光强度会存在一个最大值，这个最大值对应的压力就是沥青质初始沉淀压力(图2中红色圆点)。随着温度降低，沥青质初始沉淀压力增大。这说明越靠近井口，温度和压力越低，沥青质越容易发生沉淀。

2 相态模拟

假设沥青质析出过程为常规的液-液分离过程，

应用SRK (soave redlich kong)状态方程建立气-油沥青质三相相平衡计算模型，获得沥青质沉淀压力，绘制出沥青质沉积相包络线图。该模型中，假设C50+的芳香烃组分都为沥青相，摩尔质量高于C49+的组分都被劈分为沥青相组分和非沥青相组分。

拟组分i的临界温度可以通过式(1)计算：

(1)

式中：Tci—— 拟组分i的临界温度，℃;

拟组分i的临界压力可以由式(2)计算：

(2)

式中：pci—— 拟组分i的临界压力，MPa；

进而得到拟组分i的偏心因子计算公式：

(3)

式中：ωi—— 拟组分i的偏心因子；

以伊朗Y油田实际流体数据为例，其沥青质组分缺省临界温度为1 125 ℃，临界压力为1.495 MPa,偏心因子为1.274。对实验结果进行拟合，建立相平衡模型，计算不同温度条件下沥青质沉淀的泡点压力及初始沉淀压力(见表1)。计算数值与实验数值很接近，说明沥青质沉淀计算模型具有一定的准确性。

表1 沥青质组分相态模拟与实验结果对比

根据计算结果，绘制出伊朗Y油田沥青质沉积相包络线图(见图3)。该图可明显地区分沥青质的稳定区域和沉淀区域。当原油体系的温度压力点处于上AOP线上方区域时，原油中沥青质不会发生沉淀；当体系压力温度低于上AOP对应温度时，沥青质开始出现沉淀；当压力降至泡点线时，沥青质沉淀量达到最大。这是因为，在泡点线的原油体系中溶解气达到饱和，而轻烃组分越多越容易导致沥青质析出。当体系压力温度继续下降时，气体从液相中分离出来，部分沥青质会逆向溶于原油中，甚至会完全消失。

图3 伊朗Y油田沥青质沉积相包络线图

3 沥青质沉淀趋势分析预测

确定F18井不同生产制度下的井筒温度、压力剖面，结合沥青质沉积相包络线图，分析井筒中沥青质析出初始点及析出区间。图4所示为F18井温度压力剖面与沥青质沉积包络线图。温度压力剖面线位于包络线上AOP线与下AOP线之间的部分，即为沥青质沉淀的井筒区间。剖面线与上AOP线的交点即为沥青质在井筒中的初始沉淀点，无交点即表示沥青质在井底无沉淀。剖面线与下AOP线的交点为沥青质在井筒中沉淀区间的顶部，剖面线与下AOP线无交点表明沥青质在井口也发生沉淀。

图4 F18井温度压力剖面与沥青质沉积包络线图

根据计算结果，进一步对沥青质在井筒中的沉淀初始点及沉淀区间进行分析。图5所示为 F18井井筒沥青质沉积规律分析。

由图5可知，随着F18井原油产量的升高，沥青质初始沉淀点逐渐向井底移动，沥青质在井筒中的沉淀区间长度先增大然后逐渐减小。产量为3 823 bbl/d时(1 bbl≈0.159 m3)，沥青质在井筒中的沉淀区间最长。产量低于3 203 bbl/d时，沥青质初始析出井深与沉淀区间长度相等，说明在井口位置也有沥青质沉淀发生。

图5 F18井井筒沥青质沉积规律分析

4 结 语

采用固相沉淀测试系统针对伊朗Y油田原油进行沥青质沉淀实验，确定沥青质发生沉淀的热力学条件，通过相态模拟预测沥青质沉淀包络线图。实验表明，随着温度的降低，初始沉淀压力增大。随着原油产量的升高，沥青质初始沉淀点逐渐向井底移动，沥青质在井筒中的沉淀区间长度先增长然后逐渐缩短。温度、压力的变化都会引起沥青质沉淀。对于含沥青质油藏，应尽量保持较小的生产压差，以避免沥青质在地层和井筒中沉淀，从而保持良好的井筒生产条件。

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Analysis and Prediction of Asphaltene Precipitation in Iran Y Oilfield

LIGuangtaoYAOMingkunSUNFei

(Sinopec International Exploration and Production Corporation, Beijing 100029, China)

Solid detection system was adopted to detect Asphaltene precipitation regularity, then asphaltene precipitation envelop curve was obtained according to phase behavior simulation. This paper also analyzed the precipitation behavior along wellbore in different production parameters, according to the pressure and temperature profiles. The result shows that the occurrence of asphaltene precipitation corresponds to AOP (asphaltene onset pressure). Thus, precipitation does not occur when the pressure is higher than AOP, while the precipitation increases with pressure reduction when the pressure is higher than bubble point and less than AOP. The location of asphaltene onset precipitation goes down along wellbore as production increases, the length of precipitation interval increases first and then decreases accordingly.

asphaltene； onset pressure; deposition test; envelope curve; phase behavior simulation; trend prediction

2016-03-29

国家科技重大专项“孔隙型碳酸盐岩油藏提高采收率采油工艺关键技术研究”(2011ZX05031-003-004)

李光涛(1986 — )，男，山东潍坊市人，硕士，研究方向为油藏工程及海外油气田开发管理。

TE39

A

1673-1980(2016)06-0071-04