为了探究吉木萨尔页岩油乳化严重的原因,首先将吉木萨尔油田稠油分离成胶质、沥青质、剩余分3个组分,然后使用元素分析仪测定原油及其胶质的元素组成,采用高分辨傅立叶变换离子回旋共振质谱仪(FT-ICR MS)分别对原油及其胶质中化合物的分子组成进行鉴定.研究结果表明,吉木萨尔页岩油的胶质含量为43.19％,沥青质含量为0.31％,剩余分含量为56.5％,其中,胶质中的N含量是原油的2.3倍左右,胶质中O和S含量是原油的1.82和1.29倍,说明吉木萨尔原油的主要乳化活性成分来自胶质.在负离子(-ESI)模式下,原油和胶质中非碱性极性化合物的相对分子质量分布范围均为200～600 Da,质量中心在m/z=350处;主要检测到了咔唑类(N1)、咔唑类氧化产物N1O1和N1O2及石油酸(O2)和酚类(O1)化合物,各组分含量大小顺序为:N1>N1O1>N1O2>O2>O1.由于N1类化合物含量较高导致了原油的乳化和缚水能力增加;此外N1的氧化产物N1O1和N1O2增加了原油的亲水性、极性和乳化性.O2和O1的存在进一步增强了原油的乳化能力.在正离子(+ESI)模式下,吉木萨尔原油及其胶质的碱性化合物相对分子质量范围在150～640 Da之间,原油的质量中心在m/z=350处;胶质组分的质量中心在m/z=340处;主要检测到N1和N2两种含氮化合物.其中N1类化合物占绝对优势,结构可能为八氢吖啶类、八氢菲啶类、喹啉类或异喹啉类化合物.该类物质在高温下微溶于水或亲水性增加,将导致原油在高温下乳化性增强.因此,导致吉木萨尔页岩油乳化严重的主要表面活性物质为原油胶质中的含氮极性组分及其氧化物,此类化合物具有较高的界面活性,易在界面上吸附,促进界面张力降低,并且增强界面膜强度,导致乳状液稳定性增加,乳化性增强.

页岩油;稠油;胶质;乳化;FT-ICR MS

罗腾;郭拥军;郑苗;蒲迪;邬国栋;李霞;胡俊;金诚

中国石油新疆油田分公司工程技术研究院,新疆克拉玛依834000;西南石油大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室,四川成都610500;四川光亚聚合物化工有限公司,四川南充637500;西南石油大学新能源与材料学院,四川成都610500

油田化学

[1]罗腾;郭拥军;郑苗;蒲迪;邬国栋;李霞;胡俊;金诚-.吉木萨尔页岩油乳化原因分析)[J].油田化学,2022(04):636-643,650

N1O1,N1O2,+ESI,氮极性

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