降低原油运动粘度提高油井生产时率

2022-11-30

所谓稠油指的就是粘度大于50MPa.S, 其相对密度超过0.92的原油。目前来讲, 世界石油资源中以稠油最为丰富, 在地质中探明的储量为15500亿吨, 而且遍布几乎世界上所有的石油生产国。中国在这方面的资源储量同样十分丰富, 现在主要在吐鲁番盆地、松辽盆地、四川盆地、渤海湾盆地、准格尔盆地、塔里木盆地、江汉盆地、珠江口盆地等几大盆地有大量油藏被发现。最近几年随着稠油开发技术的进步, 加上传统原油供应紧张, 价格持续上涨, 对稠油油藏带来了极大的机遇。传统的原油储量严重不足的现象愈发严重, 我国在没有探明新的常规原有储量的客观条件之下, 眼下对稠油资源的开发与利用就是缓解我国将来石油短缺的重要战略措施。

对稠油进行大规模开发利用的过程中经常会遇到的问题就是稠油的流动性差, 导致产出率不高:一方面, 由于原油粘度过高, 进行输送时会产生较大的油流阻力, 原油从油层进入井底较为困难;另一方面, 原油进入井底之后, 从底部到口部的运输阶段会由于出现降压脱气和温度流失等现象导致原油粘度增加, 会对原油生产和运输造成严重影响。所以, 提高生产率的关键技术问题就是要降低稠油粘度。要想真正提高油井产量, 那么对原油粘度的处理显得格外重要。

1 原油的化学组成及其粘度升高原因

原油的粘度从根本上来讲就是因为其自身的化学成分的影响, 若处在常温常压条件下, 原油并不是单纯的状态, 而是集合了固液气三相的胶状悬浮状物质。若其内部所含的重质烃、胶质和沥青质含量越多, 就会造成分子间的摩擦增大, 表现为粘度增大, 出现非牛顿流体的状态。造成原油出现变形异常的通常是以下三类物质:沥青、脂类和蜡。这里讨论的稠油并不是含蜡原油, 稠油中的蜡含量相对较低, 更多的是胶质和沥青。由于地质结构的不同就会使得不同地区的油源的化学成分和物理性质的存在差异。国内的稠油通常可以分为普通稠油、特稠油、超稠油三类。不同的组分、温度、溶解比和压力等条件都会影响原油的粘度。

1.1 温度下降, 分子运动迟缓, 分子间作用力增加, 表现为粘度上升。

1.2 溶解比减小, 即原油溶解气比例下降, 内部液体摩擦增大, 表现为粘度上升。

1.3若压力低于饱和压力, 压力在降低的同时气体会从原油中分离出来, 造成原油粘度的急剧增加。若压力高于饱和压力, 压力在降低的同时原油体积膨胀, 表现为粘度下降。若压力和饱和压力平衡, 此时油量达到最大值, 原油粘度也达到最小值。

2 稠油油藏常用降粘技术

现在业内对原油粘度过高的处理办法通常以物理降粘和化学降粘两大类为主。

2.1 物理降粘

2.1.1 掺稀油降粘

掺稀降粘技术的根本原理就是有机物相似相溶, 添加一定量的轻质稀油到稠油中可以起到降低稠油粘度, 提高流动性的目的。通过减少沥青质、胶质的相对浓度, 能够使稠油内部物质的相互作用减弱, 达到大幅度降低粘度的目标。此外, 这种方法要求设置特殊的管道将稀油运送到调合地点, 除此之外还会一定程度上降低稀油的物理性质, 对重质和轻质油的油性影响很大, 不利于后期的精炼操作, 因此难以有效地利用重油和轻质原油资源, 不利于这种方法的推广和应用。

2.1.2 加热降粘

通过对稠油研究发现, 其粘度对温度变动比较敏感, 由此就可以利用改变温度的方式来降低重质油的粘度。加热降粘技术从本质上来说就是运用了这种原理。在开采过程中, 几类常见的热力开采就是通过加热来降低粘度, 改善原油的流动性, 以便挖掘。但是使用这种加热降粘的方法需要大量消耗能源, 继而会造成巨大的经济投入, 效率不高。

2.1.3 微波降粘

使用常规的加热降粘度, 往往会因为稠油本身较差的导热性, 导致加热速度慢, 热效率低下, 通过微波加热, 可以大大提高加热效率, 迅速升温。通常使用的微波其频率一般在300MHz---300GHz之间, 微波加热相对于常规加热方法而言, 其对能量的利用率高, 可以分别对混合物中的不同组分进行瞬时选择性加热。

2.1.4 磁降粘

这种降粘方式的原理通常解释为对蜡晶间分子排列和磁场进行增强, 改变磁场作用下粒子的聚集和分散程度。

2.2 化学降粘

2.2.1 表面活性剂降粘

经常使用的表面活性剂主要原理有以下几种: (1) 乳化作用, 添加表面活性剂之后, 稠油和水溶液混合之后, 可以实现油包水的 (W/O) 乳液形态到水包油 (O/W) 型乳状液的转换, 从而实现降粘; (2) 破乳作用, 也就是说在活性剂的作用下让W/O型乳液直接成为自由水, 从而降低粘度; (3) 吸附作用, 管壁间隙中吸附活性物质之后就能长期降低摩擦阻力, 进而降低粘度。上述几种降粘方法通常是一同使用的, 具体应用需要根据实际情况进行分析决定。

2.2.2 油溶性降粘

油溶性降粘剂的研发建立在传统降凝剂的基础上的, 主要是通过焦质、沥青质的积累, 伴以高温或者有机溶剂的作用, 形成的具有孔洞的物质, 这种油溶性降粘剂分子能够深入到胶质或沥青分子层之间, 从根本上解决粘度大的问题。

2.2.3 加碱降粘

开采出来的原油往往并不纯净, 通常包含一些酸性物质, 以各类环烷酸、脂肪酸、沥青酸为主, 可以通过加碱性物质的方式来活化这些潜在的表面活性剂, 加碱操作得到的表面活性物质能够通过将地层中原油进行乳化, 使残余油同水形成水包油 (0/W) 乳化液。常加入的碱有:Na OH、Na HC03、Na2CO3、KOH、Na2Si03等。

摘要：中国的石油资源分布非常广, 而且储量也相当大, 目前由于对常规石油采集的持续进行, 可采储量不断减少, 因此对稠油资源的开发利用显得愈发重要。不过, 稠油粘度高, 流动性差, 大大增加原油的开采成本, 影响出油效益, 为原油的挖掘和运输增加了诸多困难。本文就如何降低原油粘度进行了研究, 以期为提高生产率作出贡献。

关键词：原油粘度,降粘,经济效益