稠油降黏方法综述.doc

稠油降黏方法综述邱小华摘 要：稠油是沥青质和胶质含量较高、粘度较大的原油。通常把地面密度大于0.943、地下粘度大于50厘泊的原油叫稠油。因为稠油的密度大，也叫做重油。我们习惯称之为稠油。稠油在世界油气资源比例中占据较大的比例，在世界稀油资源紧缺的局面下，重油将成为石油资源的重要接替。据统计，世界稠油、超稠油和天然沥青的储量约为1000108t。稠油资源丰富的国家有加拿大、委内瑞拉、美国、前苏联、中国、印度尼西亚等，因此,因此研究稠油降黏对稠油的开采具有重要的意义。关键词：稠油 高黏度 降黏方法 1 稠油的基本特点 稠油中富含胶质、沥青质，且含有较多的硫、氧、氮等元素和镍、钒等金属化合物【1】,轻质馏分含量较低，稠油中含蜡量极低，即使稠油中的蜡全部析出，也不至于形成以蜡晶为主体的原油结构，因此引起稠油搞黏度的实质是其本身分子在体系各种力相互作用下形成的复杂大分子结构。稠油是一种胶体系统，沥青质是分散相，胶质为胶溶剂，油分为分散介质。稠油中所含的超分子结构是其即使在较高的温度下也具有较高黏度的根本原因【2】。根据目前的研究，稠油降黏主要从以下两个方面入手：降低原油中金属杂原子及其赖以存在的沥青质与胶质的含量，或减少体系中大分子的数量，。2 稠油热采技术稠油热采是应用了稠油对温度的高敏感性。温度升高稠油黏度降低。升高温度可以降低稠油的黏度，提高油层的流动性。目前的热采方法主要有：蒸汽吞吐法、蒸汽驱法、火烧油层法。2.1蒸汽吞吐采油蒸汽吞吐就是先向油井注入一定量的蒸汽，关井一段时间，待蒸汽的热能向油层扩散后，再开井生产的一种开采重油的增产方法。蒸汽吞吐作业的过程可分为三个阶段，即注汽、焖井及回采。由于稠油对温度的敏感性，当向油层注入250350高温高压蒸汽和热水后，近井地带相当距离内的油层和原油被加热。这样形成的加热带中的原油黏度将由几千到几万毫帕秒降低到几毫帕秒，原油流向井底的阻力大大减小，流动系数（Kh/）成几十倍地增加，油井产量必然增加许多倍。2.2 蒸汽驱采油蒸汽驱采油是稠油油藏经过蒸汽吞吐采油之后，为进一步提高采收率而采取的一项热采方法，因为蒸汽吞吐采油只能采出各个油井附近油层中的原油，在油井与油井之间还留有大量的死油区。蒸汽驱采油，就是由注入井连续不断地往油层中注入高干度的蒸汽，蒸汽不断地加热油层，从而大大降低了地层原油的黏度。注入的蒸汽在地层中变为热的流体，将原油驱赶到生产井的周围，并被采到地面上来。2.3 火烧油层采油火烧油层是一种用电的、化学的等方法使油层温度达到原油燃点，并向油层注入空气或氧气使油层原油持续燃烧的采油方法。但实施工艺难度大，不易控制地下燃烧，同时高压注入大量空气的成本又十分昂贵，因此，虽然此种方法的采收率很高，甚至高达80%以上，但油田很少采用。3.化学降黏法采油化学降黏法【3】是油田应用最广、最有效的降黏方法，在稠油开采和集输工艺中都有应用。目前国内在这方面的研究也取得了较大进展。目前研究较多的是稠油水热催化裂解降黏法、添加油溶性降黏剂这两种方法。3.1稠油水热催化裂解降黏法【4-5】该方法是在蒸汽吞吐的过程中将适当的催化剂及其他助剂随同注入油层，让稠油在水热条件下发生催化裂解，不可逆的 降低重质组分含量或者改变稠油中超分子的结构，使其黏度降低。另外稠油在水化裂解过程中会产生H2，是部分分子发生井下加氢反应，改善稠油质量。稠油水化裂解降黏技术的关键是使用高效的催化剂，在稠油油藏中，由于复杂的地层条件，催化剂易发生中毒而失效，因此催化剂的研究仍处于探索阶段，深入分析稠油组成及复杂的地层条件及其配伍性，开发廉价、高效催化剂是该技术今后的研究方向。3.2 添加油溶性降黏剂降黏【5】降黏剂分子中含有极性基团侧链及高碳烷基主链，主碳链可使降黏剂分子溶于油中，侧链的极性基团可与胶质、沥青质的极性基团形成更强的氢键，通过分散、渗透作用进入胶质及沥青质的片状分子之间，部分拆散平面重叠堆砌而成的聚集体结构，形成片状分子无规则堆砌，结构变松散，并减少聚集体中所包含的胶质、沥青质的分子数目，降低原油内聚力，从而是原油黏度降低。 近几年对降黏剂的开发研制速度较快，新型降降黏剂经常出现，开发廉价、高效降黏剂是稠油降黏的重要发展方向。3.3 表面活性剂降黏【6-7】表面活性剂降黏通常可归纳为三种机理：乳化降黏，即在表面活性剂作用下使稠油形成O/W型乳状液而降黏；破乳降黏，即通过加入一定量的破乳剂，使W/O型乳状液破乳而生成游离水，根据“水套油心”，“悬浮油”，“水漂油”而降黏；吸附降黏，即活性剂分子吸附在管壁上或油层间而减少摩擦阻力。这三种降黏机理往往同时存在，但当表面活性剂不同和条件不同时，起主导作用的降黏机理可能不同。4 微生物降黏法采油【5-6】【9-10】利用微生物提高原油采收率已成为生物工程发展的主导方向之一。微生物采油利用微生物自身活动（降解作用）和代谢产物（表面活性剂）降低原油黏度和提高油井产量的综合技术。其降黏机理包括一下几个方面：微生物以碳氢化合物为食或者在生长过程中释放生物酶，这些酶可降解稠油中的大分子，使原油中的长碳链分子碳链断裂，高碳链变成低碳链，从而使稠油黏度降低；微生物在地层代谢过程中产生一些表面活性剂、生物气（如CO2、H2、CH4）、有机酸（如甲酸、丙酸等）及有机溶剂等代谢产物，这些产物能使原油乳化、分散，黏度降低，并有一定溶解气驱作用。国外此项技术已经成功的应用在油田开采上，国内也做了大量的研究试验。微生物降黏作为一种新兴的技术，相比其他技术具有施工方便、适应性强、产出液的后处理容易、不污染环境等特点，特别是在化学合成的表面活性剂的耐温、耐盐等方面具有很大优势。因此，做好菌种的研发、筛选、培养等具有重要意义。5 超声波降黏开采方法【5】【9-10】超声波降黏技术是近几年迅速发展起来的一项技术，综合运用了超声波的空化作用、热作用、机械震动作用。空化作用可以产生强大的冲击力或高速微波射流，从而使原油中的部分大分子断裂为小分子，使其黏度降低。超声波在原油中传播时，大部分能量是被靠近微波源处的油层岩石中的油和束缚水吸收，油温和水温升高，使稠油黏度降低。超声波在弹性介质中传播中，会显著提高弹性粒子的振幅、速度及加速度，使稠油中较小分子与大分子链间发生较大的相对运动，增加分子间的摩擦力，打断C-C键，使原油黏度降低。超声波降黏具有操作简便、作用面广、成本低廉、对地层造成的危害少、能耗低等特点，越来越烧到重视。6 结语目前各种降黏方法在国内都得到了推广应用，各种方法的适用性有一定的局限，因此，积极开展试验，研究多种方法同时作用时的协同作用是解决稠油高黏的根本途径。稠油在降黏过程中往往不是只使用一种方法，因此在考虑那种方法优先实施时应考虑后续施进行，如果能让优先实施的方法对后续措施有帮助作用则最好。目前关于稠油降黏的研究仍在不断进行，各种新技术不断出现，将多学科的知识在稠油中的应用有助于打破常规思维，因此稠油的开采应得到更多学者的重视。参考文献:1 王鸿膺，李玉星，陆新东.超稠油降黏输送试验研究J油气田地面工程，2004 ，23（9）：2021.2 常运兴 张新军。稀油油溶性降黏机理的研究J油气田地面工程，2006，25（4）3 范晓娟，等稠油化学降黏方法研究进展J化工时刊，2007,21(3)：46-494 范洪富，等地下水热催化裂化降枯开采稠油新技术研究明油田化学，2001。X8(1)：13-165 朱静 李传宪 杨飞 等。稠油降黏新技术的研究进展J 西安石油大学学报2012，27（1）6 包木太 范晓宁 曹秋芳 等 稠油降黏开