化学稠油开采技术研究

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  摘要:目前为止,我国已形成了稠油热采技术(主要包括蒸汽吞吐、蒸汽驱、火烧油层、蒸汽辅助重力泄油技术、水平压裂辅助蒸汽驱技术等)、稠油冷采技术(主要包括碱驱、聚合物驱、混相驱、化学吞吐、化学降粘、微生物采油、溶剂萃取、电喷泵开采等技术)。尤其是稠油热采技术已成功用于各大油田。
  关键词:化学降粘,化学吞吐,高温调剖,化学驱油,混相驱
  【分类号】TE345
  1 前言
  稠油在世界油气资源中占有较大的比例。据统计,世界稠油、超稠油和天然沥青的储量约为1000亿吨。就目前化学辅助稠油开采的方法而言,主要包括化学降粘、化学吞吐、微生物采油、调剖剂封堵技术以及水热裂解等等。下面我们就对各种化学方法进行具体的阐述。
  2 化学降粘开采技术
  目前常用的稠油降粘方法有掺稀油降粘、加热降粘、稠油改质降粘(通过改变稠油性质来降粘)以及化学降粘等四种,掺稀油降粘存在着稀油短缺及稠油与稀油间价格上的差异等不利因素;加热降粘则要消耗大量的热能,存在着较高的能量损耗和经济损失;改质降粘要求较为苛刻的反应条件,同时使用范围较窄;而化学降粘使用范围相对较宽,同时工艺简单,成本较低,易于实现。而且许多油藏因区块分散,含油面积小,油层薄等原因不能用常规方法开采,或者不能经济地用蒸汽吞吐或电热等方法开采,因此,为了提高稠油开采的经济效益,化学降粘开采稠油是一种很有前途的方法。
  稠油化学降粘技术主要用于油层解堵、蒸汽吞吐、井筒降粘及输油管降粘等,在稠油中的开采最为重要。
  2.1 乳化降粘
  稠油乳化降粘是采用一定的乳化降粘剂和矿化水配成活性水(根据原油含水量来确定加水的多少,一般含水量应大于20%,否则易形成油包水,反而有增粘效果),按一定比例注入稠油中,使稠油、降粘剂和水充分混合,形成以稠油为分散相,水为连续相的O/W型乳状液,从而阻止了油滴的聚结,由于连续相水的粘度很低,在流动的过程中稠油间相互内摩擦变为水与水之间的内摩擦;稠油与管壁间的摩擦变为水与管壁间的摩擦,这样,就大大降低油管内液体的阻力,液体粘度和摩擦阻力大幅度降低,井口回压也显著降低,动力消耗减少,从而大大提高油井的原油产量。
  但是,乳化降粘技术存在许多难以克服的缺点:①掺水量大(至少30%以上,对超稠油则超过50%),加大了后续污水处理设备的负荷,处理工艺难度增加;②乳状液稳定性难以控制;③O/W乳状液的腐蚀问题不容忽视;④脱出的含油和含各种化学剂的污水量大,增加了对污水进行杀菌、缓蚀、阻垢、絮凝和过滤等处理的负担,大大增加了药剂、设备和运行的费用等。
  尤其是稠油伴生水矿化度较高时,通常要用加入牺牲剂,提高加剂量或选用抗盐表面活性剂等办法加以解决,但是水质矿化度太高时,如超过200000mg/L,通常所用的方法已无法解决,其原因是:①由于含盐量太高,易于破乳,而不易乳化;②即使能够乳化,但加入的剂量或牺牲剂量太大,成本过高,失去意义;③目前国内价格合理抗盐达200000mg/L矿化度的乳化剂尚不多见。
  胜利油田采用新型乳化降粘剂SB-2(主剂为阴离子型表面活性剂)对桩西139井1920-1930m井段稠油进行了乳化降粘室内研究和现场试验,该油藏原油含蜡5.1%,胶质39.72%,沥青质7.1%,凝固点8.00C,500C脱水脱气原油粘度7835mPa.s。采用注蒸汽+电加热辅助井筒举升的方式进行生产,注入800吨蒸汽,转抽后以4.2×2生产制度进行生产。该井由于高造斜、井身长和反向乳化严重,出现光杆下行缓慢的问题,导致油井不能正常生产。在油套环空注入乳化降粘剂SB-2,使其在泵下与原油混合并产生乳化作用,使稠油降粘,解决了光杆下行缓慢的问题,以4.2×3生产制度进行生产,日产液量43吨,日产油量25吨,达到了增产的目的[7]。
  马文辉等人用BL-1(阴离子-非离子表面活性剂组合物与碱构成的复合体系)对大庆黑帝庙浅稠油井进行了室内研究,油藏温度150C,稠油酸值0.818mg KOH/g,密度(200C)0.9168g/cm3,粘度(150C)2680mPa.s。实验结果表明,在油水比为70/30时,BL-1型降粘剂于低温下可形成相对稳定的O/W型乳状液,油水比减少时形成的乳状液稳定性变差。而且在低温下,BL-1型降粘剂对黑帝庙稠油的降粘效果明显,降粘率可达94%以上。后来又在黑帝庙葡浅5-6稠油井进行了BL-1型降粘剂矿场应用试验,该井于1995年完井,同年夏季进行了第一轮注汽,1997年停采,1999年10月进行了第二轮注汽,试验时已处于该轮生产后期,产液量低,井筒及管线流压大,计量流程已无法检测其在线流量。注入BL-1型降粘剂后在线流量明显增加,两轮降粘试验(每轮15天)过程中,含水率呈下降趋势,平均下降6.6%[8、9]。
  2.2 油溶性降粘剂降粘
  油溶性降粘剂降粘是克服乳化降粘技术缺陷的一种稠油降粘方法。主要是基于原油降凝剂开发技术,针对胶质、沥青质分子呈层次堆积状态,借助高温或溶剂作用下堆积层隙“疏松”的特点,使降粘剂分子“渗”入胶质或沥青质分子层之间(类似于粘土水化的过程和作用),起到降低稠油粘度的作用。
  油溶性降粘剂品种基本上可归结为两类:一类是缩合物型,如Paraflow等。另一类是不饱和单体的均聚物或共聚物,典型聚合物有乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)、(甲基)丙烯酸高碳醇酯衍生物、马来酸酯衍生物的聚合物等。它们都是不饱和酸酯的聚合物或不饱和酸酯与不饱和单体的共聚物。就目前研究与实际应用情况看,合成降粘剂的典型单体是乙烯、醋酸乙烯酯、苯乙烯、马来酸酐、(甲基)丙烯酸酯及α-烯烃等。在结构上主要是各种类型二元或多元共聚物及其复配物。
  但是,开发油溶性降粘剂难度大,目前对稠油的降粘率还不够高,国外少有人研究,国内研究进展缓慢。不过已经有针对地开发了一些专门用于降粘的油溶性降粘剂,这些降粘剂与降凝剂的最大不同在于它的结构中含有极性较大的官能团和(或)具有表面活性剂的官能团,有时还要与表面活性剂或溶剂复配使用。文献[13]已经报道,用室内样品EVA和MVA(顺丁烯二酐- 醋酸乙烯酯- 丙烯酸长链烷基酯三元共聚物)与工业样品表面活性剂复配成的复合型降粘剂EMS对粘度为1289-3423mPa.s的几种普通稠油的降粘效果,在200mg/L加量下可降粘71%-90%。文献 研究了用聚丙烯酸酯、丙烯酸酯(与苯乙烯、马来酸酐、醋酸乙烯酯等)共聚物、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物和表面活性剂复配而成的含蜡原油作改进剂,可使粘度485-14764mPa.s的几种原油粘度下降37%-95%。王彪等人指出,国内外文献中未见报道专门用于稠油开采的油基降粘剂。
  但是油溶性降粘剂只有在保证充分与稠油的胶质、沥青质分子相互作用的情况下才能起到明显降粘的作用,井下混合条件对其应用有很大影响。尽管已有井下混液器产品,但受其可靠性影响,现场使用并不多。
  在国内外文献中也尚未见单一使用油溶性降粘剂进行稠油降粘开采的报道。较为可行的方法是把油溶性降粘剂与稀释剂或乳化剂或热力方法配合使用,作为降低降粘费用或提高降粘效率的一种辅助手段。
  3结论与展望
  (1)世界稠油资源极其丰富,随着石油工业的发展,稠油的开采和加工利用将越来越受到重视。尤其是化学辅助稠油开采技术以其开采稠油的优越性,将会更加受到石油工作者的重视。同时,稠油开采技术的不断发展和创新,为人们合理开采稠油提供了技术保障。
  (2)化学降粘、化学吞吐以及高温调剖剂在国内得到了广泛的应用,并且取得了很好的效果。以成为改善稠油、超稠油开采效果的一项重要技术。
  参考文献
  [1] 于连东.世界稠油资源的分布及开采技术的现状与展望[J].特种油气藏,2001;8(2):98-103.
  [2] 孙东明,荣耀森,高益桁,等.稠油开采技术和油品利用近况[J].世界石油工艺,2000;7(11):49-52.
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