稠油化学降粘剂介绍

发表时间:2019-10-14 09:10

  稠油是油气资源的重要组成部分,石油储量特别是轻质原油储量正迅速减少,而稠油资源相对丰富,我国稠油油藏目前绝大部分处于待开采状态。但稠油的组成比较复杂,含有大量的胶质和沥青质,导致其具有凝点高、粘度大、流动性差的特点,开采和运输困难大、成本高,因此降低稠油粘度,增强稠油流动性成为近年来油田开发的热点和难点问题。本期在简介稠油降粘技术的基础上重点介绍化学降粘法,为拓展纳米材料的应用方向提供参考。

一、稠油降粘技术简介

  目前,国内外使用的稠油降粘技术比较多,大体可划分为物理降粘技术、化学降粘技术、微生物降粘技术和复合降粘技术。

1.物理降粘技术

  物理法降粘是最基本的降粘技术,适用于井筒和近井地带的稠油降粘。该方法通过物理作用实现稠油的降粘,稠油组成未发生化学变化。按其降粘方式可分为热降粘、掺稀降粘和超声波降粘。

1)热降粘技术

  热降粘是最简单、最常规的一种技术。热降粘是利用稠油对温度敏感这一特点,通过向油层提供热力学能,提高油层岩石和流体的温度,降低稠油的粘度。热力法降粘按供热方式可分为注热流体降粘和火烧油层降粘。

稠油热力法降粘存在成本和能耗高的问题,能耗很大,而且井下设备昂贵,基建投资大,稠油粘度在一定程度上具有可逆性,导致采油成本较高。

2)掺稀油降粘技术

  掺稀油稀释降粘主要是利用相似相容原理,加入溶剂降低稠油粘度,改善其流动性。常用的溶剂有甲醇、乙醇、煤油、粗柴油、混苯等。但由于我国稀油资源同样难以满足需求,且增加了后续处理的难度,因此该方法在经济性上存在较大问题。

3)超声波降粘技术

  超声波采油技术是近几十年发展起来的三次采油技术之一。将超声波产生器置于井筒中作用于地层,通过机械作用、热作用和空化作用来提高稠油采收率。

2.化学降粘技术

  化学降粘法就是通过加入化学药剂通过药剂的作用达到降低原油粘度的方法。化学法根据其降粘原理不同可分为乳化降粘、油溶性降粘剂降粘。

1)乳化降粘技术

  该技术是将活性水按一定量注入井底,使高粘原油以粗油滴系分散于活性水中,与稠油形成低粘度的O/W型乳状液,将稠油的摩阻变成水的摩阻,达到降低稠油粘度的目的。乳化降粘技术具有降粘幅度大,工艺简单,投资少及见效快等优点得到广泛使用。但是乳化降粘用表面活性剂对原油具有一定的选择性,使用时加量要适当,否则会给原油后处理带来困难。

2)油溶性降粘剂降粘技术

  此技术适用于低含水稠油的开采及管输,特别是含水量小于15%的稠油。降粘剂分子中含极性基团侧链和高碳烷基主链,可减少胶质、沥青质分子数,降低原油的内聚力,起降粘作用。使用油溶性降粘剂可以避免采用乳化降粘法时产生的后处理问题,开发前景良好。

3)水溶性降粘剂降粘技术

  这种降粘剂极易溶于水,配制成一定的比例注入开采井中使稠油的粘度降低,由自然状态下的油包水变成水包油,从而大大降低了稠油的粘度,以便于稠油的开采和运输。这种降粘剂主要在取水方便的油区使用。

3.微生物降粘技术

  微生物降粘技术是指利用微生物的降解作用和代谢产物降低稠油粘度的技术,它主要应用在采油阶段。这种技术具有所需设备少,操作方便,不损害地层等优点,但也存在不耐高温高盐的使用局限性。

4.复合降粘技术

  稠油复合方法降粘就是将上面提到的降粘方法综合应用对稠油降粘的技术,目前这类方法有热化学降粘、超声波表面活性剂降粘等技术。复合方法降粘在现场取得了理想的结果,是未来稠油降粘技术发展的趋势之一。

二、稠油化学降粘剂降粘机理

1.水溶性降粘剂

  表面活性剂降粘机理通常归结为3种:(1)乳化降粘,即在活性剂作用下使油包水型乳状液反相成为水包油型乳状液而降粘,要求乳状液稳定,可以外加,也可以通过一些化学试剂与石油酸反应生成;(2)破乳降粘,即活性剂使油包水型乳状液破乳而生成游离水,根据游离水量和流速,形成水套油心水漂油悬浮油而达到降粘目的;(3)吸附降粘,即活性剂分子吸附于管壁上或油层间而减少摩擦阻力。这3种降粘机理一般同时存在相互作用,条件不同时,起主导作用的降粘机理也有所不同。

2.油溶性降粘剂

  油溶性降粘剂降粘主要通过分子相似相溶机理、分子间氢键作用和溶剂化作用。降粘剂分子借助氢键分散、渗透进入沥青质、胶质分子之间,拆散一些由重叠堆集的聚集杂环结构,形成片状分子进行无规则的堆集。使其结构变松散,减少聚集体中所包含的胶质、沥青质分子数目,原油内聚力,阻止重新聚集,充分利用降粘剂子中的长链烷基的结晶作用、苯环的抑制和吸附作用、极性基团的共晶作用。

      (胶质沥青质分子聚集体在降粘剂作用下松散)

三、稠油化学降粘剂研究进展

  国内对于稠油化学降凝剂和降粘剂的研究起步较晚,也是从对降凝剂的研究开始逐步发展而来,近年来逐渐研究出专门用于高粘稠油的化学降粘剂,与加热降粘、掺溶剂降粘等方法联合使用已经达到了现场应用的要求。关于稠油油溶性降粘剂的研究近年来报道较多,但种类大多都是在EVA和丙烯酸高碳醇酯多元共聚物的基础上进行改性得到的衍生物,降粘效果也难有突破性进展。

  纳米材料降粘剂是一种作用原理不同于油溶性降粘剂的新型化学降粘剂,它是利用纳米颗粒特殊的表面效应和小尺寸效应影响蜡晶的结晶行为和胶质、渐青质的聚集方式来起到降粘作用,它对于高蜡稠油原油效果尤其突出。

四、结束语

  稠油开采是未来的重点方向,其整个开采工艺本身要比常规原油的复杂,所以,要求其中降粘剂的加入工艺简单化、复合工艺协同化。发挥水溶性和油溶性降粘剂的优势完善现场的配套工艺。同时,针对不同稠油的组分特点,选择和研制匹配的降粘剂,满足实际开采和输送的需求,是未来稠油化学降粘剂研究的主要方向。

参考文献:

[1]毛金成,刘佳伟,李勇明,赵金洲. 超稠油化学降粘剂研究与进展[J]. 应用化,2016,45(07):1367-1371.

[2]张宏民. 纳米复合材料稠油降粘剂的研制与性能评价[D].山东大学,2015.

[3]王文清. 耐温耐盐稠油降粘剂研制与应用[D].中国石油大学,2007.


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