國內(nèi)外稠油降粘劑發(fā)展現(xiàn)狀及展望

1、國內(nèi)外稠油降粘劑發(fā)展現(xiàn)狀及展望1、概述稠油，國外叫重質(zhì)原油，是指在油層條件下，原油粘度大于50mPa - s或 者在油層溫度下脫氣原油粘度大于100mPa s，密度大于0.934g/cm3的原油。 近年來各國石油專家認(rèn)為，輕質(zhì)原油的開發(fā)受儲(chǔ)量的限制，不會(huì)有太多的輕質(zhì) 原油儲(chǔ)量供我們?nèi)ラ_采。據(jù)有關(guān)資料估計(jì)，全世界輕質(zhì)原油資源為3600億噸。 可采儲(chǔ)量為1350億噸，而重質(zhì)原油的資源有9000億噸，可采儲(chǔ)量為1800億 噸。我國現(xiàn)已探明和開發(fā)的稠油油田已有20多個(gè)。主要有勝利油田的孤島油 田，勝坨東營組、單家寺、草橋等油田，大港油田的棗園、羊三木上油組、孔 店等油田，新疆的克拉瑪依六東區(qū)、黑油山油

2、田，吉林的扶余油田。遼河油田 稠油儲(chǔ)量占全國第一位，產(chǎn)量占遼河油田年產(chǎn)1500萬噸的一半以上，主要分 布在遼河油田的高升油田、曙一區(qū)、歡17塊、錦45塊、齊40塊、錦7塊、 冷43.37塊、牛心坨、海外河及小洼油田。有的區(qū)塊稠油粘度高達(dá) 13 X 104mPa s。稠油之所以稠，主要由于油中膠質(zhì)、瀝青質(zhì)含量高所致，從表1中可看出， 原油中的膠質(zhì)、瀝青質(zhì)含量越高、油的粘度就越大。長(zhǎng)期以來，世界各國關(guān)于重質(zhì)原油（稠油）和瀝青的定義、分類標(biāo)準(zhǔn)及評(píng) 價(jià)的說法不完全一致。1982年2月在委內(nèi)瑞拉召開的第二屆重質(zhì)原油及瀝青 砂學(xué)術(shù)會(huì)上正式提出了這一定義和標(biāo)準(zhǔn)，聯(lián)合國開發(fā)訓(xùn)練署推薦的分類標(biāo)準(zhǔn)見 表2。上述由

3、聯(lián)合國開發(fā)訓(xùn)練署推薦的分類標(biāo)準(zhǔn)，主要是針對(duì)重質(zhì)原油和瀝青的 差異，也包括了重質(zhì)原油與普通原油界限，但比較粗。根據(jù)我國稠油特點(diǎn)和開 發(fā)的需要，石油總公司勘探開發(fā)研究院提出了我國稠油分類標(biāo)準(zhǔn)見表3。遼河油田參照國內(nèi)外稠油分類標(biāo)準(zhǔn)和本油田實(shí)際及開采工藝，將稠油分為 以下四類見表4。由于稠油粘度大，流動(dòng)性差，有的在地層溫度下根本無法流動(dòng)，給開采帶 來許多困難：1）、由于油稠，所以抽油機(jī)的負(fù)荷很大，這不僅耗電量大，而且機(jī)械事 故（如斷抽油桿，斷懸繩等）也隨著增加，作業(yè)頻繁；2）、由于油稠，有時(shí)連抽油桿也下不去，影響正常生產(chǎn)；3）、由于油稠，地面管線回壓很高，增加了原油外輸困難；4）、由于有的油特稠，在地

4、層條件下無法流動(dòng)，不采取措施根本無法生產(chǎn)。為了開采稠油，國內(nèi)外石油科技工作者做了大量的科學(xué)研究。三十年代美 國已開始試驗(yàn)。美國、加拿大、委內(nèi)瑞拉、西德、荷蘭、法國、印度尼西亞、 土耳其等國廣泛采取注蒸氣加熱油層，開采稠油的技術(shù)，我國從“六、五”期 間開始研究采取注蒸汽（蒸汽吞吐、蒸汽驅(qū)）開采稠油，取得很好的效果，但 是這一技術(shù)需要耗費(fèi)大量資金和能源。每年用與燒鍋爐產(chǎn)生過熱蒸汽要燒掉大 量原油（或煤）。遼河油田每年需要燒掉總產(chǎn)量10%左右的原油用于制造蒸 汽。2、乳化漿粘開采稠油的機(jī)理可用乳化劑，乳化降粘法開采稠油，這一方法是將活性劑水溶液注到井下， 在適當(dāng)?shù)臏囟群蛿嚢钘l件下，使稠油以微小的油珠

5、分散在活性水中形成水包油 型O/W乳狀液，油珠被活性水膜包圍，其外相是水，使稠油分子間的摩擦變 為水的摩擦，使粘度大幅度下降、從而使高粘度的稠油變?yōu)榈驼扯鹊乃托?乳化液采出。3、乳化液的性質(zhì)及影響因素水包油型乳狀液的粘度可用下面的經(jīng)驗(yàn)公式來表示：0ek式中水 包油型乳狀液的粘度；叩一一水的粘度；中一一油在乳狀液中所占的體積分?jǐn)?shù)； k一常數(shù)，決定于中，當(dāng)中低于或等于0.74時(shí)為7.0，當(dāng)中超過0.74時(shí)為 8.0； e自然對(duì)數(shù)的低，即2.718從式中可以看出：3.1、水包油型乳狀液的粘度只與水的粘度（50C時(shí)為0.55mPas）有關(guān)， 而與油的粘度無關(guān)，這是由于水是處在連續(xù)相狀態(tài)，而油是處在

6、分散相狀態(tài)。3.2、水包油型乳狀液的粘度隨油在乳狀液中所占的本積分?jǐn)?shù)增加而指數(shù) 也增加，即乳狀液粘度受油在乳狀液中所占的體積分?jǐn)?shù)的影響很大?？梢姡?使稠油乳化后能夠降粘，必要條件是要求它乳化后能形成水包油型乳狀液，而 充分條件是要求油在乳狀液中所占的體積分?jǐn)?shù)（或油對(duì)水的體積比）不能太大， 否則，即使形成水包油型乳狀液，它的粘度也會(huì)很高。稠油對(duì)水的體積比一般 是70： 3080： 20。在實(shí)際生產(chǎn)中，不可能完全形成理想的乳狀液，原油多 呈較大顆粒分散在活性水中，形成一種水包油型粗分散體系，也可以大大降低 流動(dòng)阻力。另一方面，在油管壁和抽油桿壁上，形成一層活性水膜，使稠油與 管壁、抽油桿的摩擦變

7、成與水膜的摩擦，減小了摩擦阻力。大面積摻活性水降 粘生產(chǎn)的降粘機(jī)理主要屬于潤濕減阻。3.3、水包油乳狀液的粘度與溫度有關(guān)，乳狀液的粘度隨溫度升高而下降。4、乳化劑的選擇及注入工藝4.1、乳化劑的選擇乳化劑在稠油摻水降粘中起著重要作用。乳狀液形成的類型，穩(wěn)定性都與 乳化劑本身的性質(zhì)有直接關(guān)系。選用乳化劑一般按親水親油平衡值（HLB）來 確定，通常形成O/W型乳狀液乙烯聚氧丙烯多烯多胺；聚氧乙烯聚氧丙烯烷 基苯酚醚；選擇乳化劑的原則是必須保證O/W乳狀液在不同條件下的穩(wěn)定性，在地 面原油脫水處理時(shí)應(yīng)容易分離，在井下條件下，離子和非離子型表面活性劑都 可形成低粘度的水包油型乳狀液。一般情況下都選用非

8、離子表面活性劑，因?yàn)?非離子表面活性劑比較便宜、不受產(chǎn)出水影響。而且這類表面活性劑乳化效率 高，降粘幅度大，不受介質(zhì)PH值及硬離子濃度影響，加熱時(shí)油水易分離，分 離后的活性水還可重復(fù)使用。委內(nèi)瑞拉INIEVEP研究院在奧里諾科稠油區(qū)試驗(yàn)研究中，為了找到適合 于形成穩(wěn)定的水包油型乳狀液的表面活性劑對(duì)500多種化學(xué)劑進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，其中 包括離子型和非離子型及陽離子表面活性劑的試驗(yàn)研究，結(jié)果見表5。表5中 列出一系列表面活性劑在形成溫度，礦化度，原油類型等一組固定參數(shù)下得到 的部分結(jié)果，從表中看出非離子表面活性劑（HLB14）產(chǎn)生的乳狀液所形成 油滴直徑小均勻，從而具有較好的穩(wěn)定性。遼河油田在篩選大量乳

9、化劑同時(shí)， 提出采用復(fù)配方式解決乳化、解堵、防膨等綜合技術(shù)問題，近年來研究出耐高 溫（340C ）的乳化劑。目前生產(chǎn)乳化劑的工廠有五、六個(gè)。年產(chǎn)上萬噸。4.2、乳狀液的配制及注入工藝選擇適合的表面活性劑后，按一定重量加入水里，配成活性水。一般加量 在0.02%1.00% （wt%）范圍。對(duì)特稠油加入量要高些。在一定溫度下（0-90C ）把活性水注入井下，通過機(jī)械攪拌形成低粘度的水包油型乳狀液。目前國內(nèi)外，以計(jì)量站和轉(zhuǎn)油站為中心建成稠油摻活性水系統(tǒng)工程。這些 流程簡(jiǎn)單。易于操作，便于管理。5、稠油乳化降粘技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀及效果根據(jù)國內(nèi)外一些稠油油田乳化降粘技術(shù)效果表明：確定合適的乳化劑和加 入量，在

10、一定溫度下，使其溶液在井下與地層流體充分混合就會(huì)形成低粘度的 水包油型乳狀液，這種乳狀液可大幅度降低稠油粘度。乳化降粘技術(shù)的應(yīng)用可 以解決抽油機(jī)負(fù)荷大和抽油桿下不去避免機(jī)械事故，減少動(dòng)力消耗，提高泵效 增加泵的沖程數(shù)提高原油產(chǎn)量。從經(jīng)濟(jì)上分析，乳化漿粘技術(shù)使用的表面活性 劑用量少費(fèi)用低，可大幅度降低生產(chǎn)稠油的成本。Lind bergh （林德伯洛）油田，原油粘度20000mPas （20C ）油的色度為 API 11C采用乳化降粘技術(shù)后原油粘度大幅度下降，產(chǎn)量有很大提高。表6是 林德伯洛油田某井乳化前后原油粘度比較情況。表7是某油井乳化前后諸生產(chǎn) 參數(shù)對(duì)比情況。抽油桿的最大負(fù)荷約為5850kg

11、，最小負(fù)荷為0。從井下乳化技 術(shù)應(yīng)用后總的能耗比井下乳化技術(shù)應(yīng)用前有了減少，最大負(fù)荷減少。最小負(fù)荷 增加。井下乳化技術(shù)不僅能減少機(jī)械負(fù)荷，還能增加設(shè)備的機(jī)械壽命。亭廷頓油田原油粘度為30000mPas，油田每產(chǎn)出一桶原油向環(huán)空加入 0.45kg的乙氧基化苯酚非離子表面活性劑，在井下形成水包油型乳狀液，井下 溫度130F（54.5C ）粘度為10mPas，再由油管抽到地面。通過測(cè)試比較注入或未注入表面活性劑水溶液情況下產(chǎn)量，泵運(yùn)轉(zhuǎn)性能、 液面、壓力降和產(chǎn)出油、水分離特征，得出注入表面活性劑水溶液后乳化作用 效果顯著。1）、泵溶劑效率由47%增加到60%； 2）、環(huán)空液面下降到90m； 3）、 升

12、舉效率由21%增到47%； 4）、光油桿馬力降低1/3； 5）、地面出油管壓降 由5.8MPa降至0 0.1MPa； 6）、抽油桿下降摩阻力從1070kg降到180kg； 7）、 變速箱最大扭矩由6214.17N.m降至3389.5N.m； 8）、乳化后產(chǎn)油量增加10%。可恩河油田原油粘度42000MPas，試驗(yàn)中是往油管套管環(huán)空加入0.2% （wt% ）的乙氧基壬基酚（乙氧基數(shù)15）水溶液，在井下形成低粘度的水包 油乳狀液（80F5mPas）每產(chǎn)出一桶原油加0.04kg表面活性劑，效果顯著。1）、泵沖次由8 次/min增到12 次/min；2）、總產(chǎn)油量比加活性劑前提高34%Bodo油田原油

13、粘度50000mPas以上，抽油桿下不去，泵效低，注表面 活性劑（SRCK1）水溶液后，提高了抽油桿下降速度沖次由不足1 次/min 增至5.7 次/min，產(chǎn)油是由注劑前1.6t/d增至11t/d。遼河油田冷14井，原油粘度13000mPas，采用由油套環(huán)空加活性水，在 井下形成水包油型乳狀液，達(dá)到增產(chǎn)的目的，不加活性水降粘，抽油桿下不去， 產(chǎn)量為0，加活性水降粘后，日產(chǎn)達(dá)26t/d，最高達(dá)62t/d。錦252828井，50C時(shí)原油粘度為47560mPa-s, 92年4月蒸汽吞吐，開井生產(chǎn)67天，累計(jì)產(chǎn)油225t, 92年6月再次注汽日產(chǎn)油降至2t,采用活性水200m3進(jìn)行處理后， 日產(chǎn)油上

14、升至17.5t,回采水率提高至70.6%。錦2568井50C時(shí)原油粘度 10450mPas，蒸汽吞吐后95天累計(jì)產(chǎn)油1840t后再注汽日產(chǎn)油7t/d。采用活 性水處理后，日產(chǎn)油增至30t/d,效果十分顯著。6、結(jié)論和展望6.1、稠油乳化降粘是一種稠油開采和集輸?shù)挠行Ъ夹g(shù)，據(jù)國內(nèi)外實(shí)踐證 明，乳化降粘工藝設(shè)備簡(jiǎn)單，已建成以計(jì)量站、轉(zhuǎn)油站為中心的摻活性水系統(tǒng) 工程，所用乳化劑貨源廣，價(jià)格便宜。采用這一技術(shù)可大幅度降低原油開采成 本。6.2、從國內(nèi)外乳化降粘趨勢(shì)看，對(duì)采用復(fù)配乳化劑而少用單一乳化劑， 效果更顯著，降粘率達(dá)90%以上。6.3、乳化降粘技術(shù)多和蒸汽吞吐結(jié)合起來應(yīng)用。已不局限井筒降粘和地 面集輸，把活性水?dāng)D入油層，使表活性劑能夠在油層溫度下玻璃清洗解除巖石 表面的油膜增加儲(chǔ)層的滲透率，同時(shí)，這種活性水又可形成水包油型乳狀液降