稠油降粘工艺技术研究

稠油一般是指油层温度下脱气原油的粘度超过100m Pa·s, 密度大于00..9922gg··ccmm--33的原油。在油田稀油资源紧缺的局面下, 稠油将成为石油资源重要的接替资源[[11]], 我国的稠油资源丰富, 但由于粘度高, 流动性差, 增加了稠油开采和集输的困难, 为了改善稠油的开采和集输, 必须研究稠油的性质和稠油的降粘工艺技术。

稠油之所以稠, 主要是稠油中的胶质、沥青质含量高, 胶质、沥青质含量越高, 油的粘度也就越高, 即油越稠。原油中的胶质、沥青质并不是单一物质, 它们是结构复杂的非烃化合物的混合物, 胶质的相对分子质量较低, 溶于油, 而沥青质的相对分子质量较高, 是胶质的进一步缩合物, 不溶于油, 分子中稠环部分成片状。

1 加热降粘技术

稠油热力降粘开采是应用了稠油对温度高敏感性, 即稠油温度越高粘度越小, 即应用工艺手段使稠油油层温度提高, 胶质分子间、沥青质分散相间和胶质分子与沥青质分散相间通过氢键和分子纠缠而产生结构的作用力减弱, 稠油中的结构被破坏, 使粘度明显降低, 提高油层流动性来开采稠油[2], 在一定温度的范围内, 温度升高稠油粘度将明显下降, 即温度每升高10℃, 稠油的粘度约下降一半;当结构完全被破坏时, 稠油粘度就随温度的升高而降低得很小, 即超过一定温度范围, 温度继续升高, 稠油的粘度降低很小[3]。

2 稠油掺稀油降粘技术

利用有机溶剂“相似相溶”的原理, 在稠油入管道前, 将稀油 (如煤油、柴油、轻质油等) 作为稀释剂, 加入稀油后稠油的粘度大幅度降低, 其稀油的作用机理是由于稀油的加入增加了胶质、沥青质分散体之间的距离, 减小了它们之间的相互作用力, 从而使结构产生一定程度的破坏而起到降粘。

该方法的优点是可直接利用常规原油输送系统来输送稠油, 而缺点是需要专门管线把稀油产地输至油田与稠油掺混, 并且掺入稀油后稀油的品质发生改变, 其经济效益不理想。

3 稠油乳化降粘技术

在一定油水比的条件下, 用水溶性的表面活性剂可将稠油从W/O型乳状液转变成O/W型乳状液, 从而达到降粘的目的, 其降粘机理主要是乳化降粘和润湿降阻[5]。乳化降粘所用得水溶性较好的表面活性剂作为乳化剂, 加入后使原油分散而形成O/W型乳状液, 这样就把原油流动时油膜与油膜之间的摩擦变为水膜与水膜之间的摩擦, 粘度和摩擦阻力将大幅度的降低;而润湿降阻则是破坏稠油膜, 使表面发生润湿反转, 即由亲油性反转变为亲水性, 从而减小输送过程中原油流动的阻力。

虽然目前研究乳化剂的配方很多, 但乳化降粘技术存在许多难以克服的缺点: (1) 稠油采出后破乳困难; (2) 掺水量大, 至少30%以上, 对于超稠油则超过50%, 加大了后续污水处理, 使得处理工艺难度增加; (3) 由于稠油组成的差异, 乳化剂对稠油的选择性强; (4) O/W乳状液的腐蚀问题不容忽视; (5) 降粘剂的高抗温、抗盐、抗矿化度的能力有限, 即使效果较好, 但成本比较高、不经济。

4 油溶性降粘剂降粘技术

油溶性降粘剂降粘是在降凝剂技术的基础上发展起来的一种新型降粘技术, 同时也是克服乳化降粘技术缺陷的一种稠油降粘方法。使用时, 将配好的油溶性降粘剂溶液从井筒的环形空间定期定量注入井内, 通过泵的作用, 使药剂与稠油充分混溶, 针对胶质、沥青质分子呈层次堆积状态, 油溶性降粘剂溶解沥青等重质成分通过渗透、分散直至剥离, 即降粘剂分子渗入到胶质或沥青质分子层之间, 其作用类似于粘土水化的过程, 从而降低了稠油的粘度[6]。

油溶性降粘剂品种基本上可归结为两类:一类是缩合物型, 另一类是不饱和单体的均聚物或共聚物。

5 稠油催化水热裂解降粘技术

稠油催化水热裂解是指在高温和催化剂存在的条件下, 稠油中的活性组分 (指稠环部分连接的碳链中有硫键的胶质、沥青质) 与水发生导致稠油降粘的一系列反应。常用的稠油催化剂主要有Fe SO4、Ni SO4、Fe Cl3、A1C13等, 在蒸汽驱或蒸汽吞吐的注蒸汽阶段加入这些催化剂, 稠油受热裂解, 由于碳-硫键键能低, 即在稠油中胶质和沥青质碳-硫键键处断裂, 裂解后稠油中的胶质、沥青质的质量分数均降低, 从而达到降粘的目的。

6 氧化降粘技术

在稠油中加入氧化剂, 可使沥青质中稠环部分间连接的碳链或含杂原子碳链通过氧化反应断裂, 减小沥青质形成结构的能力, 达到稠油降粘的目的, 氧化剂 (主剂) 为Na IO4和30%H2O2, 提供H+的助剂为Na H2PO4和CH3COOH, 稠油发生氧化反应后, 不但使沥青质相对分子质量降低, 同时也降低稠油的粘度。

摘要：稠油在世界油气资源中占有较大的比例, 近年来稠油的开采和集输问题越来越引起人们的关注。本文叙述了稠油的现状及性质, 在此基础上介绍了稠油降粘工艺技术, 通过深入研究稠油降粘技术, 以此为我国稠油油田原油的开发提供有力手段。

关键词：稠油,降粘,机理

参考文献

[1] 白洁, 王华良, 金梅.稠油降粘方法及应用情况研究[J].中国化工贸易, 2014, 6 (29) :88.

[2] 黄世伟.稠油微生物开采在新疆油田的现场应用[J].新疆地质, 2006, 24 (1) :84-87.

[3] 黄丽仙, 刘小平, 盂莲香, 等.稠油乳化降粘剂的研究及应用[J].石油化工应用, 2013, 32 (5) :109-111.

[4] 于连东.世界稠油资源的分布及开采技术的现状与展望[J].特种油气藏, 2001, 8 (2) :98-103.

[5] 孟科全.稠油降粘技术研究进展[J].石油与天然气, 2009, 27 (6) :30-34.

[6] 常运星, 张新军.稠油油溶性降粘剂降粘机理研究[J].油气田地面工程, 2006, 25 (4) :8-9.