摘要:采用轴对称液滴形状分析(ADSA)方法，测定烟道气-稠油、正己烷-稠油、烟道气+正己烷-稠油系统表面张力的变化规律，分析蒸汽辅助重力泄油(SAGD)过程中注入非凝析气体和溶剂后对降低稠油表面张力的能力。研究结果表明:在一定温度下，稠油的表面张力随着气体压力的增加而减小，在一定压力下，烟道气-稠油和正己烷-稠油表面张力的变化规律则相反。在相同的温度和压力下，与烟道气相比，正己烷降低稠油表面张力的作用更显著。同时，实验测得的烟道气-稠油表面张力与N2-稠油表面张力和CO2-稠油表面张力的线性插值拟合性较好。

蒸汽辅助重力泄油技术(SAGD)可以有效开采埋藏浅、厚度大的超稠油油藏，自2005年在辽河油田取得先导试验成功以后，目前已进入工业化推广阶段。然而，常规SAGD过程中存在着诸多问题:蒸汽注入量大、向地层的热损失大、采出水处理费用高、温室气体排放量大等。目前，室内模拟和矿场试验表明在SAGD过程中注入适量的非凝析气体(例如氮气、二氧化碳、烟道气等)和气化溶剂(例如丙烷、丁烷、戊烷、己烷、庚烷等)可以减少对注入能量的需要，即气体辅助SAGD技术(SAGP)和溶剂辅助SAGD技术(ES-SAGD)。研究表明，降低稠油的表面张力是SAGP技术中注入的非凝析气体和ES-SAGD技术中注入的少量气化溶剂改善SAGD开发效果的作用机理之一。研究SAGP和ES-SAGD过程中的界面现象具有重要意义。气体注入后，稠油的表面张力降低，在多孔介质中流动的毛管力和黏附力减小，油藏流体在重力作用下流入生产井被采出。因此，本文作者研究不同温度、不同压力下烟道气-稠油、溶剂-稠油表面张力的变化规律，分析SAGP和ES-SAGD过程中气体注入对重力泄油的影响。

1实验

1.1实验样品

实验所用原油为新疆克拉玛依油田提供的脱气原油，60℃条件下密度为0.945 6g/cm3，黏度为5340 mPa·s。实验所用非凝析气体为烟道气，由N2和CO2按照一定的摩尔分数比例混合得到，CO2和N2均由青岛天源气体制造公司生产，纯度均为99.9%。实验所用溶剂为正己烷(n-C6H14)，由西陇化工有限公司生产，纯度>95%。

实验过程中需要输入不同温度和压力条件下原油和气体的密度。由于原油的密度随压力变化不大，假设在同一温度下，原油密度不变。根据已知60℃时脱气原油密度为0.945 6g/cm3，查阅石油计量表中的原油部分(GB/T 1885-1998)得到测试温度条件下的脱气原油密度，见表1。气体的密度采用数模软件CMG的Winprop 模块通过P­R 状态方程计算得到，见 表2-4。

表1不同温度时原油密度

1.2实验装置

测定高温高压下烟道气-稠油和正己烷-稠油系统的表面张力，采用具有较高精度的轴对称液滴形状分析技术(ADSA)，得到液滴表面平均张力。测量装置为芬兰Kibron公司生产的Delta-8全自动高通量91免费短视频污污污(如图1所示)，主要包括:带视窗的高温高压容器(体积为400mL，压力范围为0~20 MPa，温度范围为 0~200℃);马达驱动系统;1000μL微型注射器;不锈钢注射针头;样品池;温度控制面板;压力控制面板;气体注入系统;光源;图片采集分析系统等。

1一平流泵;2一气体压力容器;3一压力表;4一压力控制面板;5一温度控制面板;6一温度探针;7一样品池;8一注射器;

9-马达驱动动力系统;10-高温高压容器;11光源;12-摄像机;13-计算机数据采集分析系统

图1稠油表面张力测定实验装置图

ADSA技术测量界面张力全部由计算机完成，可以避免由于人的主观因素造成的误差。在实验过程中，首先输入气相和油相的密度，然后通过马达驱动系统在微型注射器针头形成1个油滴，使用摄像机自动采集油滴形状图片，传送至计算机数据采集分析系统，通过拉普拉斯方程进行求解，直接输出测量的界面张力、油滴体积、油滴面积、曲率半径和邦德数等结果。