YH第6章稠油降粘

1、1第第 6 6 章章稠油降粘稠油降粘第二篇第二篇 采油化學采油化學 （1 1）什么是稠油）什么是稠油 稠油是指在稠油是指在油層溫度油層溫度下下脫氣原油脫氣原油的粘度超過的粘度超過 100100mpampas s的原油。的原油。6.1 6.1 稠油稠油三三個個要要素素油層溫度油層溫度脫氣原油脫氣原油粘度界限粘度界限第第6 6章章 稠油降粘稠油降粘高凝油與高粘油？高凝油與高粘油？（2）稠油的分類：）稠油的分類：普通稠油普通稠油：粘度：粘度1001104mpa.s；相對密度；相對密度0.920特稠油特稠油：粘度：粘度11045104mpa.s；相對密度；相對密度 0.950超稠油超稠油：粘度：粘度5

2、10410104mpa.s；相對密度；相對密度 0.980特超稠油特超稠油：粘度：粘度10104mpa.s；相對密度；相對密度 1.000第第6 6章章 稠油降粘稠油降粘6.1 6.1 稠油稠油 “ “稠稠 油油 的粘的粘 度度 對對 溫溫 度度 極其敏感，準確測定稠油極其敏感，準確測定稠油粘溫關(guān)系數(shù)據(jù)對于提高稠油油藏開發(fā)方案選擇與數(shù)值模擬粘溫關(guān)系數(shù)據(jù)對于提高稠油油藏開發(fā)方案選擇與數(shù)值模擬結(jié)果的可靠性是十分重要的。結(jié)果的可靠性是十分重要的?！闭哉浴俺碛陀筒亓黧w物性分析方法稠油油藏流體物性分析方法-原原 油油 粘粘 度測定，度測定，sy/t 6316-1997”前言前言第第6 6章章 稠油降

3、粘稠油降粘6.1 6.1 稠油稠油稠稠油油粘粘溫溫曲曲線線30405060708090100102103104105 粘度，mpa.s溫度， 塔河tk1055 勝利陳莊13-15 遼河齊40 塔河tk1244稠油的粘度受溫度影響很大稠油的粘度受溫度影響很大油層中有溶解氣，可以降低原油粘度。油層中有溶解氣，可以降低原油粘度。稠油井井下取樣非常困難，取樣時往往會損稠油井井下取樣非常困難，取樣時往往會損失溶解氣，而將油樣恢復到相似狀態(tài)困難、成失溶解氣，而將油樣恢復到相似狀態(tài)困難、成本高。本高。第第6 6章章 稠油降粘稠油降粘6.1 6.1 稠油稠油（3 3）稠油的特點）稠油的特點二二個個特特點點粘度

4、高粘度高密度大密度大粘度從粘度從100mpas到幾十萬到幾十萬mpas相對密度可超過相對密度可超過1.01.0第第6 6章章 稠油降粘稠油降粘6.1 6.1 稠油稠油稠油物性參數(shù)稠油物性參數(shù)采油技術(shù)手冊，第八分冊，p37第第6 6章章 稠油降粘稠油降粘我國稠油儲量豐富我國稠油儲量豐富（4 4）稠油粘度大的原因）稠油粘度大的原因瀝青質(zhì)瀝青質(zhì)膠膠 質(zhì)質(zhì)一般把石油中一般把石油中不溶于非極性不溶于非極性的小分子正構(gòu)烷烴而的小分子正構(gòu)烷烴而溶于苯溶于苯的物質(zhì)稱為瀝青質(zhì)，它是石的物質(zhì)稱為瀝青質(zhì)，它是石油中分子量最大、極性最強油中分子量最大、極性最強的非烴組分。的非烴組分。主要是因為稠油中主要是因為稠油中膠

5、質(zhì)、瀝青質(zhì)膠質(zhì)、瀝青質(zhì)含量高造成的。含量高造成的。膠質(zhì)是石油中分子量及極性膠質(zhì)是石油中分子量及極性均僅次于瀝青質(zhì)的大分子非均僅次于瀝青質(zhì)的大分子非烴化合物，具有很大的多分烴化合物，具有很大的多分散性與瀝青質(zhì)和芳香烴之散性與瀝青質(zhì)和芳香烴之間并沒有截然的界限。間并沒有截然的界限。第第6 6章章 稠油降粘稠油降粘6.1 6.1 稠油稠油膠質(zhì)瀝青質(zhì)單元片結(jié)構(gòu)示意圖膠質(zhì)瀝青質(zhì)單元片結(jié)構(gòu)示意圖單元薄片單元薄片似晶締合似晶締合體微粒體微粒膠膠 束束超分子超分子 稠環(huán)芳稠環(huán)芳 香環(huán)香環(huán)環(huán)烷環(huán)環(huán)烷環(huán)烷基鏈烷基鏈雜原子雜原子瀝青質(zhì)似晶締合體結(jié)構(gòu)示意圖瀝青質(zhì)似晶締合體結(jié)構(gòu)示意圖單元薄片單元薄片似晶締合似晶締合體微

6、粒體微粒膠膠 束束超分子超分子芳香盤芳香盤環(huán)烷環(huán)及烷基鏈環(huán)烷環(huán)及烷基鏈膠質(zhì)瀝青狀組分超分子結(jié)構(gòu)模型膠質(zhì)瀝青狀組分超分子結(jié)構(gòu)模型單元薄片單元薄片似晶締合似晶締合體微粒體微粒膠膠 束束超分子超分子 膠束膠束 微粒微粒 側(cè)鏈束側(cè)鏈束原油的膠體模型原油的膠體模型從稠油粘度與膠質(zhì)瀝青質(zhì)含量的相關(guān)曲線可以看出：從稠油粘度與膠質(zhì)瀝青質(zhì)含量的相關(guān)曲線可以看出：膠質(zhì)瀝青質(zhì)膠質(zhì)瀝青質(zhì)含量越高，原油粘度越大（含量越高，原油粘度越大（ fuel, 87(13-14), 2008, 3065-3070fuel, 87(13-14), 2008, 3065-3070 ） （5 5）稠油粘度大對開發(fā)的影響）稠油粘度大對開發(fā)

7、的影響影響油層采收率影響油層采收率影響井筒舉升影響井筒舉升影響地面輸送影響地面輸送影響三個環(huán)節(jié)影響三個環(huán)節(jié)剝離難、易指進剝離難、易指進抽油機負荷大、耗電量抽油機負荷大、耗電量多，機械事故多多，機械事故多輸送困難、麻煩輸送困難、麻煩第第6 6章章 稠油降粘稠油降粘6.1 6.1 稠油稠油第第6 6章章 稠油降粘稠油降粘6.2 6.2 升溫降粘法升溫降粘法b bt tm mae= =稠油粘度，稠油粘度，mpas；t熱力學溫度；熱力學溫度；a,b常數(shù)。常數(shù)。粘度隨溫度的變化規(guī)粘度隨溫度的變化規(guī)律可用律可用andrade公式公式表示。表示。稠油熱采稠油熱采第第6 6章章 稠油降粘稠油降粘6.3 6.3

8、 稀釋降粘法稀釋降粘法加入稀油降低稠油粘度的方法。加入稀油降低稠油粘度的方法。稀釋后的粘度可用下面的經(jīng)驗公式計算：稀釋后的粘度可用下面的經(jīng)驗公式計算： lg(lgd)=xlg(lgl)+(1-x)lg(lgv)d稠油稀釋后粘度，稠油稀釋后粘度，mpas； l l稀油的粘度稀油的粘度，mpas； x x稠油的粘度，稠油的粘度，mpas； x 稀油與稠油的質(zhì)量比。稀油與稠油的質(zhì)量比。 在表面活性劑作用下，將稠油乳化成在表面活性劑作用下，將稠油乳化成水包水包油（油（o/wo/w）乳狀液，粘度可以大大降低。乳狀液，粘度可以大大降低。稠油開發(fā)的關(guān)鍵：稠油開發(fā)的關(guān)鍵： 降低粘度，改善流動性降低粘度，改善流

9、動性（1 1）稠油乳化降粘開采的機理）稠油乳化降粘開采的機理第第6 6章章 稠油降粘稠油降粘6.4 6.4 乳化降粘法乳化降粘法（2）richardson公式公式 乳狀液粘度，乳狀液粘度，mpas0分散介質(zhì)粘度，分散介質(zhì)粘度，mpas乳狀液中分散相所占體積百分數(shù)，乳狀液中分散相所占體積百分數(shù)，%k 常數(shù)：常數(shù)： 0.74時，時，k為為 7.0， 當當0.74時，時，k為為 8.0； m mm mke0= =第第6 6章章 稠油降粘稠油降粘6.4 6.4 乳化降粘法乳化降粘法（2）richardson公式公式 m mm mke0= =（1 1）乳狀液粘度取決于分散介質(zhì)粘度。）乳狀液粘度取決于分散

10、介質(zhì)粘度。（2 2）乳狀液粘度取決于分散相所占體積分數(shù)。）乳狀液粘度取決于分散相所占體積分數(shù)。啟啟示示第第6 6章章 稠油降粘稠油降粘6.4 6.4 乳化降粘法乳化降粘法 （2）richardson公式公式 m mm mke0= =50時稠油的粘度為時稠油的粘度為2000mpas，水的粘度為，水的粘度為0.55mpas。在表面活性劑的作用，將稠油乳化成水包油乳。在表面活性劑的作用，將稠油乳化成水包油乳狀液，狀液，求分散相質(zhì)量分數(shù)求分散相質(zhì)量分數(shù)分別為分別為0.7和和0.8時所形成乳狀液的時所形成乳狀液的粘度。粘度。練習：練習：（1）若）若=0.70,則則k=7.0 =0.55mpas 2.71

11、87.0 0.7=73 mpas（2）若）若=0.80，則則k=8.0 =0.55mpas 2.7188.0 0.80=3.3102 mpas第第6 6章章 稠油降粘稠油降粘6.4 6.4 乳化降粘法乳化降粘法 （3 3）稠油乳化降粘技術(shù)的關(guān)鍵）稠油乳化降粘技術(shù)的關(guān)鍵（1 1）必須形成水包油（）必須形成水包油（o/w)o/w)乳狀液乳狀液 油井產(chǎn)出液含水率大于油井產(chǎn)出液含水率大于10%10%適應條件適應條件兩個關(guān)鍵兩個關(guān)鍵（2 2）產(chǎn)出液必須有一定含水率）產(chǎn)出液必須有一定含水率第第6 6章章 稠油降粘稠油降粘6.4 6.4 乳化降粘法乳化降粘法防止反型防止反型乳化！乳化！a.a.主要成分是表面

12、活性劑主要成分是表面活性劑oc9h19ch2och210h聚氧乙烯壬基苯酚醚聚氧乙烯壬基苯酚醚-10-10十八酸鈉十八酸鈉十二烷基苯磺酸鈉十二烷基苯磺酸鈉c12h25so3nac17h35coona第第6 6章章 稠油降粘稠油降粘6.4 6.4 乳化降粘法乳化降粘法 a.a.主要成分是表面活性劑主要成分是表面活性劑oc9h19ch2so3naoch210羧甲基聚氧乙烯壬基苯酚醚羧甲基聚氧乙烯壬基苯酚醚-10-10聚氧乙烯壬基苯酚醚硫酸酯鈉鹽聚氧乙烯壬基苯酚醚硫酸酯鈉鹽-10聚氧乙烯壬基苯酚醚乙基磺酸鈉聚氧乙烯壬基苯酚醚乙基磺酸鈉-4-4oc9h19ch2och210ch2coonaoc9h19

13、ch2och24ch2ch2so3na第第6 6章章 稠油降粘稠油降粘6.4 6.4 乳化降粘法乳化降粘法- -烯烴磺酸鹽烯烴磺酸鹽（1 1）非離子表面活性劑主要適應溫度不高、粘度）非離子表面活性劑主要適應溫度不高、粘度不大的普通稠油降粘不大的普通稠油降粘。（2 2）一些羧酸鹽和磺酸鹽表面活性劑具有較高）一些羧酸鹽和磺酸鹽表面活性劑具有較高的耐溫、耐鹽能力。的耐溫、耐鹽能力。說說 明明第第6 6章章 稠油降粘稠油降粘6.4 6.4 乳化降粘法乳化降粘法（3 3）表面活性劑在水溶液中的質(zhì)量分數(shù)一般是）表面活性劑在水溶液中的質(zhì)量分數(shù)一般是0.02%0.5%0.02%0.5%。（4 4）好的稠油降粘

14、劑和表面活性劑的）好的稠油降粘劑和表面活性劑的hlbhlb值、油值、油水界面張力沒有對應關(guān)系。水界面張力沒有對應關(guān)系。- -烯烴磺酸鹽烯烴磺酸鹽對幾種稠油的界面張力對幾種稠油的界面張力0204060801001200.010.1110ift/（mn/m）t/min 勝利陳莊 勝利草橋 勝利樁西好的稠油降粘劑應達到的要求：好的稠油降粘劑應達到的要求：（1 1）流動分散；（）流動分散；（2 2）靜止分層）靜止分層振蕩一次振蕩一次振蕩二次振蕩二次靜止靜止5分鐘后分鐘后稠油稠油油絲油絲驅(qū)油劑驅(qū)油劑水溶液水溶液油滴油滴容易乳化和破乳容易乳化和破乳b.b.堿性物質(zhì)也可以作為乳化降粘劑堿性物質(zhì)也可以作為乳化

15、降粘劑 naoh、na2co3、復合堿、造紙黑液等、復合堿、造紙黑液等堿可以和原油中的石油酸反應，生成石油酸鹽，堿可以和原油中的石油酸反應，生成石油酸鹽，起到乳化劑的作用。起到乳化劑的作用。可用的堿性物質(zhì)可用的堿性物質(zhì)乳化降粘的機理乳化降粘的機理第第6 6章章 稠油降粘稠油降粘6.4 6.4 乳化降粘法乳化降粘法乳化劑乳化劑0.2-0.5%,稠油：水稠油：水70：3080：20說說 明明堿是發(fā)現(xiàn)最早的稠油降粘劑。堿是發(fā)現(xiàn)最早的稠油降粘劑。堿和外加的表面活性劑往往產(chǎn)生協(xié)同效應。堿和外加的表面活性劑往往產(chǎn)生協(xié)同效應。堿的降粘作用具有廣譜性。堿的降粘作用具有廣譜性。堿有最佳使用濃度，有時會形成油包水

16、乳狀液。堿有最佳使用濃度，有時會形成油包水乳狀液。在堿的作用下形成的乳狀液往往比較穩(wěn)定。在堿的作用下形成的乳狀液往往比較穩(wěn)定。第第6 6章章 稠油降粘稠油降粘6.4 6.4 乳化降粘法乳化降粘法（4 4）稠油降粘劑的使用工藝）稠油降粘劑的使用工藝 a.a.地面加藥方式地面加藥方式（1 1）人工間歇加藥）人工間歇加藥三種方式三種方式（2 2）井口加藥裝置加藥）井口加藥裝置加藥（3 3）集中配置、管線注入）集中配置、管線注入第第6 6章章 稠油降粘稠油降粘6.4 6.4 乳化降粘法乳化降粘法連續(xù)自滴加藥裝置示意圖連續(xù)自滴加藥裝置示意圖1總閥門；總閥門；2套管閥；套管閥；3排放閥；排放閥；4進氣閥；

17、進氣閥；5連通閥；連通閥；6加藥閥；加藥閥；7放空閥放空閥1237654第第6 6章章 稠油降粘稠油降粘降粘劑集中配置示意圖降粘劑集中配置示意圖1342管線管線水水至聯(lián)合站至聯(lián)合站中間中間處理器處理器561 1、計量間、計量間 2 2、降粘劑配制計量罐、降粘劑配制計量罐 3 3、潛油泵、潛油泵 4 4、降粘劑配制罐、降粘劑配制罐 5 5、降粘劑管線、降粘劑管線 6 6、采油管線、采油管線第第6 6章章 稠油降粘稠油降粘b.b.井筒加藥部位井筒加藥部位（1 1）環(huán)空加入）環(huán)空加入兩種方式兩種方式（2 2）空心桿加入）空心桿加入第第6 6章章 稠油降粘稠油降粘6.4 6.4 乳化降粘法乳化降粘法圖

18、7-9 環(huán)空摻化學劑舉升工藝示意圖（1）泵泵抽油桿抽油桿喇叭口喇叭口89mm89mm油管油管油油 層層人工井底人工井底 環(huán)環(huán)空空摻摻入入6.4 6.4 乳化降粘法乳化降粘法第第6 6章章 稠油降粘稠油降粘 井下?lián)剿幯b置井下?lián)剿幯b置油管油管封隔器封隔器抽油泵抽油泵油油 層層注入液注入液混合產(chǎn)出混合產(chǎn)出人工井底人工井底環(huán)環(huán)空空摻摻入入第第6 6章章 稠油降粘稠油降粘36366mm6mm空心桿空心桿89mm89mm油油 管管實心桿實心桿抽油泵抽油泵油油 層層注入液注入液混合產(chǎn)出混合產(chǎn)出空空心心桿桿摻摻入入第第6 6章章 稠油降粘稠油降粘6.5 6.5 氧化降粘法氧化降粘法 原理：原理： 加入氧化劑，使瀝青質(zhì)中稠環(huán)部分間連接的碳鏈或含雜原加入氧化劑，使瀝青質(zhì)中稠環(huán)部分間連接的碳鏈或含雜原子子碳鏈斷裂碳鏈斷裂，減小其形成結(jié)構(gòu)的能力，達到降粘的目的。，減小其形成結(jié)構(gòu)的能力，達到降粘的目的。 氧化產(chǎn)物產(chǎn)生醇醛酸。氧化產(chǎn)物產(chǎn)生醇醛酸。 常用的氧化劑常用的氧化劑（主劑）（主劑）naio4（高碘酸鈉、過碘酸鈉、偏高碘酸鈉）和和30的的h2o2。 助劑：助劑：可提供可提供h+物質(zhì)加速氧化反應的進行，物質(zhì)加速氧化反應的進行，nah2po4、ch3coo