油田化学-第6章-稠油降粘

第6章,稠油降粘,第二篇采油化学,（1）什么是稠油稠油是指在油层温度下脱气原油的粘度超过100mPas的原油。,6.1稠油,三个要素,油层温度,脱气原油,粘度界限,第6章稠油降粘,高凝油与高粘油？,（2）稠油的分类：普通稠油：粘度1001104mPa.s；相对密度0.920特稠油：粘度11045104mPa.s；相对密度0.950超稠油：粘度510410104mPa.s；相对密度0.980特超稠油：粘度10104mPa.s；相对密度1.000,第6章稠油降粘,6.1稠油,“稠油的粘度对温度极其敏感，准确测定稠油粘温关系数据对于提高稠油油藏开发方案选择与数值模拟结果的可靠性是十分重要的。”,摘自“稠油油藏流体物性分析方法-原油粘度测定，SY/T6316-1997”前言,第6章稠油降粘,6.1稠油,稠油粘温曲线,稠油的粘度受温度影响很大,油层中有溶解气，可以降低原油粘度。,稠油井井下取样非常困难，取样时往往会损失溶解气，而将油样恢复到相似状态困难、成本高。,第6章稠油降粘,6.1稠油,（3）稠油的特点,二个特点,粘度高,密度大,粘度从100mPas到几十万mPas,相对密度可超过1.0,第6章稠油降粘,6.1稠油,稠油物性参数,采油技术手册，第八分册，P37,第6章稠油降粘,我国稠油储量丰富,（4）稠油粘度大的原因,沥青质,胶质,一般把石油中不溶于非极性的小分子正构烷烃而溶于苯的物质称为沥青质，它是石油中分子量最大、极性最强的非烃组分。,主要是因为稠油中胶质、沥青质含量高造成的。,胶质是石油中分子量及极性均仅次于沥青质的大分子非烃化合物，具有很大的多分散性与沥青质和芳香烃之间并没有截然的界限。,第6章稠油降粘,6.1稠油,胶质沥青质单元片结构示意图,单元薄片,似晶缔合体微粒,胶束,超分子,稠环芳香环,环烷环,烷基链,杂原子,沥青质似晶缔合体结构示意图,单元薄片,似晶缔合体微粒,胶束,超分子,芳香盘,环烷环及烷基链,胶质沥青状组分超分子结构模型,单元薄片,似晶缔合体微粒,胶束,超分子,胶束,微粒,侧链束,原油的胶体模型,从稠油粘度与胶质沥青质含量的相关曲线可以看出：胶质沥青质含量越高，原油粘度越大（Fuel,87(13-14),2008,3065-3070）,（5）稠油粘度大对开发的影响,影响油层采收率,影响井筒举升,影响地面输送,影响三个环节,剥离难、易指进,抽油机负荷大、耗电量多，机械事故多,输送困难、麻烦,第6章稠油降粘,6.1稠油,第6章稠油降粘,6.2升温降粘法,稠油粘度，mPas；T热力学温度；A,B常数。,粘度随温度的变化规律可用Andrade公式表示。,稠油热采,第6章稠油降粘,6.3稀释降粘法,加入稀油降低稠油粘度的方法。稀释后的粘度可用下面的经验公式计算：lg(lgd)=xlg(lgl)+(1-x)lg(lgv),d稠油稀释后粘度，mPas；l稀油的粘度，mPas；x稠油的粘度，mPas；x稀油与稠油的质量比。,在表面活性剂作用下，将稠油乳化成水包油（O/W）乳状液，粘度可以大大降低。,稠油开发的关键：降低粘度，改善流动性,（1）稠油乳化降粘开采的机理,第6章稠油降粘,6.4乳化降粘法,（2）Richardson公式,乳状液粘度，mPas0分散介质粘度，mPas乳状液中分散相所占体积百分数，%k常数：0.74时，k为7.0，当0.74时，k为8.0；,第6章稠油降粘,6.4乳化降粘法,（2）Richardson公式,（1）乳状液粘度取决于分散介质粘度。,（2）乳状液粘度取决于分散相所占体积分数。,启示,第6章稠油降粘,6.4乳化降粘法,（2）Richardson公式,50时稠油的粘度为2000mPaS，水的粘度为0.55mPaS。在表面活性剂的作用，将稠油乳化成水包油乳状液，求分散相质量分数分别为0.7和0.8时所形成乳状液的粘度。,练习：,（1）若=0.70,则k=7.0=0.55mPaS2.7187.00.7=73mPaS,（2）若=0.80，则k=8.0=0.55mPaS2.7188.00.80=3.3102mPaS,第6章稠油降粘,6.4乳化降粘法,（3）稠油乳化降粘技术的关键,（1）必须形成水包油（O/W)乳状液,油井产出液含水率大于10%,适应条件,两个关键,（2）产出液必须有一定含水率,第6章稠油降粘,6.4乳化降粘法,防止反型乳化！,A.主要成分是表面活性剂,聚氧乙烯壬基苯酚醚-10,十八酸钠,十二烷基苯磺酸钠,第6章稠油降粘,6.4乳化降粘法,A.主要成分是表面活性剂,羧甲基聚氧乙烯壬基苯酚醚-10,聚氧乙烯壬基苯酚醚硫酸酯钠盐-10,聚氧乙烯壬基苯酚醚乙基磺酸钠-4,第6章稠油降粘,6.4乳化降粘法,-烯烃磺酸盐,（1）非离子表面活性剂主要适应温度不高、粘度不大的普通稠油降粘。,（2）一些羧酸盐和磺酸盐表面活性剂具有较高的耐温、耐盐能力。,说明,第6章稠油降粘,6.4乳化降粘法,（3）表面活性剂在水溶液中的质量分数一般是0.02%0.5%。,（4）好的稠油降粘剂和表面活性剂的HLB值、油水界面张力没有对应关系。,-烯烃磺酸盐对几种稠油的界面张力,好的稠油降粘剂应达到的要求：,（1）流动分散；（2）静止分层,容易乳化和破乳,B.碱性物质也可以作为乳化降粘剂,NaOH、Na2CO3、复合碱、造纸黑液等,碱可以和原油中的石油酸反应，生成石油酸盐，起到乳化剂的作用。,可用的碱性物质,乳化降粘的机理,第6章稠油降粘,6.4乳化降粘法,乳化剂0.2-0.5%,稠油：水70：3080：20,说明,碱是发现最早的稠油降粘剂。,碱和外加的表面活性剂往往产生协同效应。,碱的降粘作用具有广谱性。,碱有最佳使用浓度，有时会形成油包水乳状液。,在碱的作用下形成的乳状液往往比较稳定。,第6章稠油降粘,6.4乳化降粘法,（4）稠油降粘剂的使用工艺,A.地面加药方式,（1）人工间歇加药,三种方式,（2）井口加药装置加药,（3）集中配置、管线注入,第6章稠油降粘,6.4乳化降粘法,连续自滴加药装置示意图,1总阀门；2套管阀；3排放阀；4进气阀；5连通阀；6加药阀；7放空阀,第6章稠油降粘,降粘剂集中配置示意图,第6章稠油降粘,B.井筒加药部位,（1）环空加入,两种方式,（2）空心杆加入,第6章稠油降粘,6.4乳化降粘法,图7-9环空掺化学剂举升工艺示意图（1）,泵,抽油杆,喇叭口,89mm油管,油层,人工井底,环空掺入,6.4乳化降粘法,第6章稠油降粘,环空掺入,第6章稠油降粘,空心杆掺入,第6章稠油降粘,6.5氧化降粘法,原理：加入氧化剂，使沥青质中稠环部分间连接的碳链或含杂原子碳链断裂，减小其形成结构的能力，达到降粘的目的。氧化产物产生醇醛酸。常用的氧化剂（主剂）NaIO4（高碘酸钠、过碘酸钠、偏高碘酸钠）和30的H2O2。助剂：可提供H+物质加速氧化反应的进行，NaH2PO4、CH3COOH。如：NaIO4NaH2PO41：130的H2O2CH3COOH1：10,第6章稠油降粘,6.6催化水热裂解降粘法,原理：在高温和催化剂的作用下，稠油中的活性组份（稠环部分连接的碳链中有硫键的胶质和沥青质）与水发生一系列反应，导致粘度的降低。催化剂：FeSO4、NiSO4、VOSO4（硫酸氧钒）等。适用温度：250300。产物检测：二氧化碳、氢、硫化氢和烃气等。,（1）电热