YH第6章稠油降粘

1、1第第 6 6 章章稠油降粘稠油降粘第二篇第二篇 采油化学采油化学 （1 1）什么是稠油）什么是稠油 稠油是指在稠油是指在油层温度油层温度下下脱气原油脱气原油的粘度超过的粘度超过 100100mpampas s的原油。的原油。6.1 6.1 稠油稠油三三个个要要素素油层温度油层温度脱气原油脱气原油粘度界限粘度界限第第6 6章章 稠油降粘稠油降粘高凝油与高粘油？高凝油与高粘油？（2）稠油的分类：）稠油的分类：普通稠油普通稠油：粘度：粘度1001104mpa.s；相对密度；相对密度0.920特稠油特稠油：粘度：粘度11045104mpa.s；相对密度；相对密度 0.950超稠油超稠油：粘度：粘度5

2、10410104mpa.s；相对密度；相对密度 0.980特超稠油特超稠油：粘度：粘度10104mpa.s；相对密度；相对密度 1.000第第6 6章章 稠油降粘稠油降粘6.1 6.1 稠油稠油 “ “稠稠 油油 的粘的粘 度度 对对 温温 度度 极其敏感，准确测定稠油极其敏感，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。结果的可靠性是十分重要的。”摘自摘自“稠油油藏流体物性分析方法稠油油藏流体物性分析方法-原原 油油 粘粘 度测定，度测定，sy/t 6316-1997”前言前言第第6 6章章 稠油降

3、粘稠油降粘6.1 6.1 稠油稠油稠稠油油粘粘温温曲曲线线30405060708090100102103104105 粘度，mpa.s温度， 塔河tk1055 胜利陈庄13-15 辽河齐40 塔河tk1244稠油的粘度受温度影响很大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。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、成失溶解气，而将油样恢复到相似状态困难、成本高。本高。第第6 6章章 稠油降粘稠油降粘6.1 6.1 稠油稠油（3 3）稠油的特点）稠油的特点二二个个特特点点粘度

4、高粘度高密度大密度大粘度从粘度从100mpas到几十万到几十万mpas相对密度可超过相对密度可超过1.01.0第第6 6章章 稠油降粘稠油降粘6.1 6.1 稠油稠油稠油物性参数稠油物性参数采油技术手册，第八分册，p37第第6 6章章 稠油降粘稠油降粘我国稠油储量丰富我国稠油储量丰富（4 4）稠油粘度大的原因）稠油粘度大的原因沥青质沥青质胶胶 质质一般把石油中一般把石油中不溶于非极性不溶于非极性的小分子正构烷烃而的小分子正构烷烃而溶于苯溶于苯的物质称为沥青质，它是石的物质称为沥青质，它是石油中分子量最大、极性最强油中分子量最大、极性最强的非烃组分。的非烃组分。主要是因为稠油中主要是因为稠油中胶

5、质、沥青质胶质、沥青质含量高造成的。含量高造成的。胶质是石油中分子量及极性胶质是石油中分子量及极性均仅次于沥青质的大分子非均仅次于沥青质的大分子非烃化合物，具有很大的多分烃化合物，具有很大的多分散性与沥青质和芳香烃之散性与沥青质和芳香烃之间并没有截然的界限。间并没有截然的界限。第第6 6章章 稠油降粘稠油降粘6.1 6.1 稠油稠油胶质沥青质单元片结构示意图胶质沥青质单元片结构示意图单元薄片单元薄片似晶缔合似晶缔合体微粒体微粒胶胶 束束超分子超分子 稠环芳稠环芳 香环香环环烷环环烷环烷基链烷基链杂原子杂原子沥青质似晶缔合体结构示意图沥青质似晶缔合体结构示意图单元薄片单元薄片似晶缔合似晶缔合体微

6、粒体微粒胶胶 束束超分子超分子芳香盘芳香盘环烷环及烷基链环烷环及烷基链胶质沥青状组分超分子结构模型胶质沥青状组分超分子结构模型单元薄片单元薄片似晶缔合似晶缔合体微粒体微粒胶胶 束束超分子超分子 胶束胶束 微粒微粒 侧链束侧链束原油的胶体模型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：从稠油粘度与胶质沥青质含量的相关曲线可以看出：胶质沥青质胶质沥青质含量越高，原油粘度越大（含量越高，原油粘度越大（ fuel, 87(13-14), 2008, 3065-3070fuel, 87(13-14), 2008, 3065-3070 ） （5 5）稠油粘度大对开发的影响）稠油粘度大对开发

7、的影响影响油层采收率影响油层采收率影响井筒举升影响井筒举升影响地面输送影响地面输送影响三个环节影响三个环节剥离难、易指进剥离难、易指进抽油机负荷大、耗电量抽油机负荷大、耗电量多，机械事故多多，机械事故多输送困难、麻烦输送困难、麻烦第第6 6章章 稠油降粘稠油降粘6.1 6.1 稠油稠油第第6 6章章 稠油降粘稠油降粘6.2 6.2 升温降粘法升温降粘法b bt tm mae= =稠油粘度，稠油粘度，mpas；t热力学温度；热力学温度；a,b常数。常数。粘度随温度的变化规粘度随温度的变化规律可用律可用andrade公式公式表示。表示。稠油热采稠油热采第第6 6章章 稠油降粘稠油降粘6.3 6.3

8、 稀释降粘法稀释降粘法加入稀油降低稠油粘度的方法。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：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，稠油稀释后粘度，mpas； l l稀油的粘度稀油的粘度，mpas； x x稠油的粘度，稠油的粘度，mpas； x 稀油与稠油的质量比。稀油与稠油的质量比。 在表面活性剂作用下，将稠油乳化成在表面活性剂作用下，将稠油乳化成水包水包油（油（o/wo/w）乳状液，粘度可以大大降低。乳状液，粘度可以大大降低。稠油开发的关键：稠油开发的关键： 降低粘度，改善流动性降低粘度，改善流

9、动性（1 1）稠油乳化降粘开采的机理）稠油乳化降粘开采的机理第第6 6章章 稠油降粘稠油降粘6.4 6.4 乳化降粘法乳化降粘法（2）richardson公式公式 乳状液粘度，乳状液粘度，mpas0分散介质粘度，分散介质粘度，mpas乳状液中分散相所占体积百分数，乳状液中分散相所占体积百分数，%k 常数：常数： 0.74时，时，k为为 7.0， 当当0.74时，时，k为为 8.0； m mm mke0= =第第6 6章章 稠油降粘稠油降粘6.4 6.4 乳化降粘法乳化降粘法（2）richardson公式公式 m mm mke0= =（1 1）乳状液粘度取决于分散介质粘度。）乳状液粘度取决于分散

10、介质粘度。（2 2）乳状液粘度取决于分散相所占体积分数。）乳状液粘度取决于分散相所占体积分数。启启示示第第6 6章章 稠油降粘稠油降粘6.4 6.4 乳化降粘法乳化降粘法 （2）richardson公式公式 m mm mke0= =50时稠油的粘度为时稠油的粘度为2000mpas，水的粘度为，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。在表面活性剂的作用，将稠油乳化成水包油乳状液，状液，求分散相质量分数求分散相质量分数分别为分别为0.7和和0.8时所形成乳状液的时所形成乳状液的粘度。粘度。练习：练习：（1）若）若=0.70,则则k=7.0 =0.55mpas 2.71

11、87.0 0.7=73 mpas（2）若）若=0.80，则则k=8.0 =0.55mpas 2.7188.0 0.80=3.3102 mpas第第6 6章章 稠油降粘稠油降粘6.4 6.4 乳化降粘法乳化降粘法 （3 3）稠油乳化降粘技术的关键）稠油乳化降粘技术的关键（1 1）必须形成水包油（）必须形成水包油（o/w)o/w)乳状液乳状液 油井产出液含水率大于油井产出液含水率大于10%10%适应条件适应条件两个关键两个关键（2 2）产出液必须有一定含水率）产出液必须有一定含水率第第6 6章章 稠油降粘稠油降粘6.4 6.4 乳化降粘法乳化降粘法防止反型防止反型乳化！乳化！a.a.主要成分是表面

12、活性剂主要成分是表面活性剂oc9h19ch2och210h聚氧乙烯壬基苯酚醚聚氧乙烯壬基苯酚醚-10-10十八酸钠十八酸钠十二烷基苯磺酸钠十二烷基苯磺酸钠c12h25so3nac17h35coona第第6 6章章 稠油降粘稠油降粘6.4 6.4 乳化降粘法乳化降粘法 a.a.主要成分是表面活性剂主要成分是表面活性剂oc9h19ch2so3naoch210羧甲基聚氧乙烯壬基苯酚醚羧甲基聚氧乙烯壬基苯酚醚-10-10聚氧乙烯壬基苯酚醚硫酸酯钠盐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聚氧乙烯壬基苯酚醚乙基磺酸钠-4-4oc9h19ch2och210ch2coonaoc9h19

13、ch2och24ch2ch2so3na第第6 6章章 稠油降粘稠油降粘6.4 6.4 乳化降粘法乳化降粘法- -烯烃磺酸盐烯烃磺酸盐（1 1）非离子表面活性剂主要适应温度不高、粘度）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不大的普通稠油降粘。（2 2）一些羧酸盐和磺酸盐表面活性剂具有较高）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。的耐温、耐盐能力。说说 明明第第6 6章章 稠油降粘稠油降粘6.4 6.4 乳化降粘法乳化降粘法（3 3）表面活性剂在水溶液中的质量分数一般是）表面活性剂在水溶液中的质量分数一般是0.02%0.5%0.02%0.5%。（4 4）好的稠油降粘

14、剂和表面活性剂的）好的稠油降粘剂和表面活性剂的hlbhlb值、油值、油水界面张力没有对应关系。水界面张力没有对应关系。- -烯烃磺酸盐烯烃磺酸盐对几种稠油的界面张力对几种稠油的界面张力0204060801001200.010.1110ift/（mn/m）t/min 胜利陈庄 胜利草桥 胜利桩西好的稠油降粘剂应达到的要求：好的稠油降粘剂应达到的要求：（1 1）流动分散；（）流动分散；（2 2）静止分层）静止分层振荡一次振荡一次振荡二次振荡二次静止静止5分钟后分钟后稠油稠油油丝油丝驱油剂驱油剂水溶液水溶液油滴油滴容易乳化和破乳容易乳化和破乳b.b.碱性物质也可以作为乳化降粘剂碱性物质也可以作为乳化

15、降粘剂 naoh、na2co3、复合碱、造纸黑液等、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，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。起到乳化剂的作用。可用的碱性物质可用的碱性物质乳化降粘的机理乳化降粘的机理第第6 6章章 稠油降粘稠油降粘6.4 6.4 乳化降粘法乳化降粘法乳化剂乳化剂0.2-0.5%,稠油：水稠油：水70：3080：20说说 明明碱是发现最早的稠油降粘剂。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

16、乳状液。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。在碱的作用下形成的乳状液往往比较稳定。第第6 6章章 稠油降粘稠油降粘6.4 6.4 乳化降粘法乳化降粘法（4 4）稠油降粘剂的使用工艺）稠油降粘剂的使用工艺 a.a.地面加药方式地面加药方式（1 1）人工间歇加药）人工间歇加药三种方式三种方式（2 2）井口加药装置加药）井口加药装置加药（3 3）集中配置、管线注入）集中配置、管线注入第第6 6章章 稠油降粘稠油降粘6.4 6.4 乳化降粘法乳化降粘法连续自滴加药装置示意图连续自滴加药装置示意图1总阀门；总阀门；2套管阀；套管阀；3排放阀；排放阀；4进气阀；

17、进气阀；5连通阀；连通阀；6加药阀；加药阀；7放空阀放空阀1237654第第6 6章章 稠油降粘稠油降粘降粘剂集中配置示意图降粘剂集中配置示意图1342管线管线水水至联合站至联合站中间中间处理器处理器561 1、计量间、计量间 2 2、降粘剂配制计量罐、降粘剂配制计量罐 3 3、潜油泵、潜油泵 4 4、降粘剂配制罐、降粘剂配制罐 5 5、降粘剂管线、降粘剂管线 6 6、采油管线、采油管线第第6 6章章 稠油降粘稠油降粘b.b.井筒加药部位井筒加药部位（1 1）环空加入）环空加入两种方式两种方式（2 2）空心杆加入）空心杆加入第第6 6章章 稠油降粘稠油降粘6.4 6.4 乳化降粘法乳化降粘法图

18、7-9 环空掺化学剂举升工艺示意图（1）泵泵抽油杆抽油杆喇叭口喇叭口89mm89mm油管油管油油 层层人工井底人工井底 环环空空掺掺入入6.4 6.4 乳化降粘法乳化降粘法第第6 6章章 稠油降粘稠油降粘 井下掺药装置井下掺药装置油管油管封隔器封隔器抽油泵抽油泵油油 层层注入液注入液混合产出混合产出人工井底人工井底环环空空掺掺入入第第6 6章章 稠油降粘稠油降粘36366mm6mm空心杆空心杆89mm89mm油油 管管实心杆实心杆抽油泵抽油泵油油 层层注入液注入液混合产出混合产出空空心心杆杆掺掺入入第第6 6章章 稠油降粘稠油降粘6.5 6.5 氧化降粘法氧化降粘法 原理：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子碳链断裂碳链断裂，减小其形成结构的能力，达到降粘的目的。，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。氧化产物产生醇醛酸。 常用的氧化剂常用的氧化剂（主剂）（主剂）naio4（高碘酸钠、过碘酸钠、偏高碘酸钠）和和30的的h2o2。 助剂：助剂：可提供可提供h+物质加速氧化反应的进行，物质加速氧化反应的进行，nah2po4、ch3coo