发布时间：2022-04-21所属分类：工程师职称论文浏览：1次
摘 要： [ 摘 要] 稠油具有密度大、粘度高、轻油含量少的特点，使得开采和输送稠油的工艺难度大，增加了开采和输送的成本，为了能够合理、经济地开采和输送稠油，必须对其进行降粘。对目前稠油开采和输送中的降粘方法及应用概况进行了研究，包括开采中所应用的蒸汽吞吐、蒸汽驱
[ 摘 要] 稠油具有密度大、粘度高、轻油含量少的特点，使得开采和输送稠油的工艺难度大，增加了开采和输送的成本，为了能够合理、经济地开采和输送稠油，必须对其进行降粘。对目前稠油开采和输送中的降粘方法及应用概况进行了研究，包括开采中所应用的蒸汽吞吐、蒸汽驱、火驱法和输送中所应用的乳化降粘法、稀释法、低粘液环输送法、添加油溶性降粘剂法。
[ 关键词] 稠油;降粘;开采;输送
稠油即高粘度重质原油，国际上常称为重油。稠油是一种复杂的、多组分的均质有机混合物，主要是由烷烃、芳烃、胶质和沥青质组成。一般是以油层条件下或油层温度下的脱气原油粘度为主，粘度在 50 mPa·s 以上叫稠油。粘度在 50～10 000 mPa·s 称为普通稠油;粘度在 10 000～50 000 mPa·s 称为特稠油;粘度>50 000 mPa·s 称为超稠油或天然沥青。
在世界稀油资源紧缺的局面下，稠油将成为石油资源的重要接替，我国原油主要是以稠油油藏为主，稠油中胶质、沥青质含量过高是稠油高粘度的原因，对稠油开采和输送工艺难度相当大，针对不同稠油油品选择合理的降粘方法将变得至关重要。否则将影响稠油正常开采和输送，从而增加开采、输送的成本，降低经济效益。
1 稠油开采工艺中的降粘方法[1]
1. 1 热力降粘开采法[ 2]
热力开采是应用了稠油对温度的高敏感性，即温度越高稠油粘度越小。应用工艺手段使稠油油层温度提高，降低油层中稠油的粘度，提高油层的流动性来开采稠油。主要的方法有蒸汽吞吐、蒸汽驱、火驱法。
1. 1. 1 循环蒸汽吞吐采油
又叫周期性注汽或循环注蒸汽法采油(CCS)，在单井中分阶段实施的开采方法。作用机理是向稠油油井注进高温、高压、湿饱和蒸汽，加热油层原油，使稠油粘度降低进行开采。最早采用此方法的是加拿大艾伯塔省冷湖油田(Cold Lake)，循环蒸汽吞吐采油在我国稠油开采方法上已经是比较成熟的技术，应用于各大油田。
1. 1. 2 蒸汽驱
在多井之间进行，由注汽井注入油藏的蒸汽，加热原油并将它驱向生产井中，由于重力分离作用，蒸汽向油层顶部超覆，热水将进入油层下部，注入油藏的蒸汽，由注入井推向生产井进行采收。作用机理是通过降低原油粘度，提高原油的流动性。国外应用比较广泛，该技术在国内已经进入了大规模的工业应用阶段。面临挑战有低密度蒸汽重力上窜、储层的非均质性等问题。
1. 1. 3 火烧油层
火烧油层也叫火驱，是一种用来驱动高粘度稠油的方法，也需要在多井之间进行。它是将含氧气体(空气)用高压注入油层，通过燃烧裂解油层部分重质油分，采出轻质油分，并借助生成的热降低未燃烧稠油粘度，促使其生产出来。因实施工艺难度大，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。许多油田都尝试过火烧油层，发现这种方法不稳定，在英国巴斯大学研发在水平井上应用的水平段注空气技术(THAI)系统,使得该技术有了新的应用前景。
1. 2 化学降粘开采法
化学降粘法[3]是油田应用最广、有效的降粘方法，在稠油开采和集输工艺中都有应用。国内外在这方面的研究也取得了很大的进展。目前国内研究比较多的是稠油水热催化裂解降粘法、添加油溶性降粘剂进行稠油开采两种方法，添加油溶性降粘剂的方法在原油输送中应用的比较多，目前尚无在稠油开采上应用的报道。
1. 2. 1 稠油水热催化裂解降粘法[4]
在蒸汽吞吐不变的情况下，将适当的催化剂及其他助剂随同蒸汽注入油层，使稠油在水热条件下发生催化裂解，不可逆地降低重质组分含量或改变其分子结构，降低稠油粘度的方法。该技术首先是 Hyne 等在研究加拿大稠油时发现的，研究发现经水热裂解反应后稠油的粘度大幅度降低，硫、氧、氮等杂原子的含量降低。国内首例水热裂解方法实施是在辽河油田，进行了 7 口井的现场试验，取得了较好的效果。刘永建、蒋生健等认为水热裂解开采稠油技术具有很高的潜在价值,是未来经济高效开采稠油的新途径，可根据具体稠油中所含的组分，选择研制成本低、活性和选择性高、反应条件宽的催化剂。
1. 3 其他降粘开采方法
1. 3. 1 超声波降粘开采法[5]
降粘机理是综合了超声波的空化作用、热作用、机械振动作用。空化作用产生强大的冲击力或高速微波射流能使原油中长链蜡烃分子、胶质、沥青质分子断裂，分子量减小，起到降粘的作用。超声波在原油中传播时被吸收，声能转化为热能，产生热能;在不同介质的分界上摩擦产生热能;空化作用在气泡崩溃时释放出大量的热能;在原油与结蜡层、管壁及岩石的分界处，因振动速度的巨大差异而产生摩擦，会产生局部高温，产生的这些热能对原油起到加热降粘的作用。
国内从现场试验中得出声波的参数组合中频率、作用时间、声强之间的配伍效果好，原油降粘的效果好。而且超声波在油温低的情况下比油温高时的降粘还要好。将超声波应用于稠油开采工艺上，是近几年迅速发展起来的一项新技术，这种方法具有操作简单、作用面广、成本低廉、对地层造成的危害少、能耗低的特点，越来越受到重视。
1. 3. 2 微生物降粘法[6]
微生物对稠油的降粘作用：(1)微生物向石蜡、胶质、沥青质等碳氢化合物游动，以碳氢化合物为食物，将原油中长链碳氢化合物降解，降低原油粘度及含蜡量，从而达到降粘和抑制石蜡沉积的目的。(2)微生物在地层代谢过程中，产生生物表面活性剂及其他有机物，使油水界面张力降低，改善油藏润湿性，提高油藏原油的渗透性。(3)微生物中的产气菌在地层活动中，可生成大量的气体(如 CO2、N2、H2 )，使原油膨胀和降粘，具有一定的溶解汽驱作用。
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国外此项技术已经应用在油田开采上，国内也做了大量的研究试验，得出微生物降粘作为一种新兴的技术，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，尤其是在我国稠油油田正处在高含水、低采收率的情况下，将提高这些油田的开采量，降低采出油的油水比。还需要进一步做好菌种的筛选和培养、油藏的环境勘测、广谱型菌种的研发等，为大规模现场应用做好准备。
2 稠油输送工艺中的降粘方法
2. 1 乳化降粘法
降粘机理[7]是向原油中掺加一种含有少量表面活性剂的水溶液，使稠油由油包水(W/O)型乳状液转向水包油(O/W)型乳状液，由于表面活性剂水溶液的湿润作用，减少了液流流动阻力，形成表面活性剂在管壁上的水膜，使原油与管壁的摩擦变成了表面活性剂水溶液与管壁的摩擦，从而大幅度地降低稠油的表观粘度，减小了泵输送稠油所需要的功率。此项技术在美国、加拿大等应用已较成熟，国内 20 世纪 90 年代，对辽河、胜利、大港等油田也进行了此项技术的试验，取得了初步的成果。在掺入乳化剂后对乳状液的稳定性要求高，这样对脱水工艺会产生影响。因此在选用表面活性剂时应考虑:(1) 稠油具有较好的乳化作用，能形成稳定的(O/W)乳状液，降粘效率高;(2)形成的(O/W)乳状液不能太稳定。
目前有人提出将纳米技术应用到原油降粘当中，还在进一步的研究探索中。
2. 2 稀释降粘法
稀释降粘法是将采出的稠油在地面进行稀释，降低稠油粘度，再通过管道以混合物的形式输送的方法。它是利用了有机溶剂的相似相溶的原理，一般是将一些低粘液态化合物作为稀释剂来使用，包括凝析油、石脑油、一些轻质油等。向稠油中掺入稀油，得到的混合物的粘度与稀油的掺入量之间成指数关系。因此稀释剂的掺入量主要取决于稠油相溶性。例如，掺入到稠油中的凝析油的比例为 5%～35%(体积)，而轻质油的掺入量更大。稀释法的优点是可以直接利用常规的原油输送系统来输送稠油;在停输期间不会发生稠油凝固现象。但是稀油的来源必须有保障;需要专门建管线把稀油产地输至油田与稠油掺混;掺入稀油后稀油的品质发生改变，经济效益不理想。
稀释降粘法已在国内外得到了广泛的应用，我国辽河油田设计院[8]在掺稀油降粘集输工艺的研究与应用上在国内处于领先。
2. 3 低粘液环输送法
低粘液环的方法[9]是向稠油中掺入一定量的低粘度不相溶液体(一般为水)，在输送过程中，将油流的速度控制在某一范围内，可形成环状流，即油流被一层水环环绕着，这层水环能吸收管壁和流体之间存在的剪切应力，从而减小了流动阻力。此项技术在经过大量室内和现场试验，是稠油在输送中最经济的方法。
国内外在这方面的试验有委内瑞拉，在长 1 km、管径 203 mm 的水环试验环道上进行了数年试验。当含水率为 8%、油粘度为 60 Pa·s、流速为 0.5 m/s 时，环道总压降是 19 kPa;在纯油输送时总压降将高达 38 MPa。国内在胜利油田清河采油区的一条稠油集输管线上初步应用了水环工艺，获得了比较满意的结果。
它的优点有：(1)容易实现稠油常温输送。(2)掺水率低，原油不乳化，油水易分离。分离的水可循环使用或注入注水井。(3)不需要加热和保温，减阻效果明显，管线建设费用和运营费用都低。缺点：水环的稳定性较差，容易遭到破坏。目前主要应用在各油田内部管线的短距离输送。
2. 4 添加油溶性降粘剂法
油溶性降粘剂降粘方法[10]是在研究了稠油结构后得出的，稠油中胶质、沥青质分子呈层次堆积状态，油溶性降粘剂借助高温或溶剂作用下堆积层隙疏松的特点，将降粘剂分子渗入胶质或沥青质分子层之间，起到降低稠油粘度的作用。降粘剂的降粘机理尚无明确的报道，常运兴等经过研究提出了油溶性降粘剂作用机理表现为降粘剂分子与胶质、沥青质分子之间的相互作用;降粘剂分子的溶剂化作用;降粘剂分子的溶剂作用;降粘剂分子与蜡晶的作用等都会对稠油起到降低粘度的作用。
油溶性降粘剂的发展[11]也是在近几年才兴起的一项技术，国内在这方面也有很多应用报道。但降粘机理不明确、对不同油品降粘剂适应性差等都是今后研究的方向。——论文作者：王晓宇, 宋天民
[ 参 考 文 献]
[1]王 君.稠油油藏的开采技术和方法[J].西部探矿工程,2006,(7): 84-85.
[2]唐春燕.稠油热采综述[J].内蒙古石油化工,2007,(6):128-130.
[3]范晓娟,等.稠油化学降粘方法研究进展[J].化工时刊,2007,21 (3):46-49.
[4]范洪富,等.地下水热催化裂化降粘开采稠油新技术研究[J].油田化学,2001,18(1):13-16.
[5]王阳恩.超声波在稠油输送中的应用[J].油气储运,1999,18(4): 10-11.
[6]黄世伟,等.稠油微生物开采在新疆油田的现场应用[J].新疆地质, 2006,24(1):84-87.
[7]吴本芳,等.辽河超稠油乳化降粘研究[J].油田化学,2003,20(4): 377-379.
[8]伍东林,刘亚江.辽河油田稠油集输技术现状及发展方向[J].油气储运,2005,24(6):13-15.
[9]刘天佑.粘稠油水环输送现场应用试验[J].油气储运,1991,10(1): 32-40.
[10]吴本芳.稠油油溶性降粘剂研究进展概况[J].油气储运,2003,22 (2):1-4.
[11]谷俊标,申龙涉.稠油降粘技术在采油工艺上的应用[J].辽宁化工,2003,32(10):430-432.
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