第一篇：碳酸鹽巖油藏稠油井筒降粘工藝技術(shù)研究

摘要

s碳酸鹽巖稠油油藏一般埋藏較深，油藏溫度達(dá)126℃，原油粘度一般均在3000mPa·（50℃）以上。由于埋藏深、油藏溫度高，原油地層條件下，粘度較小，原油在地層條件下，能成功地流入井筒，而在井底向地面流動(dòng)的過(guò)程中，由于溫度不斷降低，原油粘度不斷升高；同時(shí)壓力的降低，造成原油中的氣體、輕質(zhì)成分不斷分異，原油的粘度進(jìn)一步增大，流動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的摩阻使得原油在地層能量下舉升到一定高度后無(wú)法流動(dòng)到地面。本文通過(guò)國(guó)內(nèi)外井筒降粘工藝的調(diào)研，井筒的溫度場(chǎng)、壓力場(chǎng)和粘度沿井筒分布的研究，確定了最佳的井筒降粘深度點(diǎn)，開(kāi)展了摻稀、化學(xué)降粘和電加熱等降粘工藝的優(yōu)化，針對(duì)不同的原油粘度配套了相關(guān)的井筒降粘工藝。

關(guān)鍵詞：碳酸鹽巖，稠油，降粘，舉升

目

錄

目

錄..................................................................................................................................2 第1章 前言..............................................................................................................................1 1.1 研究的目的及意義......................................................................................................1 1.2 研究?jī)?nèi)容......................................................................................................................1 第2章 稠油降粘工藝國(guó)內(nèi)外調(diào)研..........................................................................................2 2.1 井筒化學(xué)降粘原理......................................................................................................2 2.2 電加熱降粘原理..........................................................................................................2 第3章 井筒能量平衡與井筒的流態(tài)特征..............................................................................3 3.1.井筒中的能量平衡......................................................................................................3 3.2 井筒的流態(tài)特征...........................................................................................................5 第4章 井筒摻稀油降粘工藝計(jì)算..........................................................................................6 4.1 摻稀油降原理與規(guī)律..................................................................................................6 4.1.1 降粘原理............................................................................................................6 4.1.2 降粘規(guī)律............................................................................................................6 第5章 結(jié)論..............................................................................................................................7 參考文獻(xiàn)....................................................................................................................................8 致

謝..................................................................................................錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽。

第1章 前言

1.1 研究的目的及意義

最近幾年之內(nèi)，碳酸鹽巖油藏勘探開(kāi)發(fā)在國(guó)內(nèi)儲(chǔ)層勘探中取得了突破，成為我國(guó)陸地石油開(kāi)發(fā)的主要上產(chǎn)陣地。在多數(shù)已經(jīng)探明的碳酸鹽巖油藏中，中至重質(zhì)原油占比例交大。由于油藏埋藏深、成藏的多批次及碳酸鹽巖油藏的特殊性，造成油井原油物性差異變化大，相鄰油井的原油性質(zhì)即存在較大的差異，同一油井在不同的開(kāi)采階段，原油性質(zhì)也會(huì)發(fā)生一定的變化，對(duì)采油工藝制定和實(shí)施提出了更高的要求。

為適應(yīng)稠油油藏的開(kāi)發(fā)要求，先后形成了許多稠油開(kāi)采工藝技術(shù)系列，如摻稀自噴、摻稀機(jī)械采油工藝、電熱桿降粘工藝和水力噴射泵降粘舉升工藝、化學(xué)降粘輔助舉升工藝等。

隨著稠油井開(kāi)井?dāng)?shù)的不斷增加，對(duì)各種稠油采油工藝的配套和優(yōu)選的要求日益迫切。通過(guò)稠油開(kāi)采工藝室內(nèi)理論研究，將增加稠油開(kāi)采工藝的適用性，提高工藝的針對(duì)性，有效實(shí)現(xiàn)稠油油藏的高效開(kāi)發(fā)，實(shí)現(xiàn)開(kāi)發(fā)經(jīng)濟(jì)效益的最大化。

1.2 研究?jī)?nèi)容

通過(guò)國(guó)內(nèi)外稠油井筒降粘工藝的調(diào)研，結(jié)合稠油采油工藝現(xiàn)狀，開(kāi)展井筒降粘配套工藝技術(shù)研究，對(duì)目前降工藝進(jìn)行優(yōu)化和完善，形成適合于稠油降粘的稠油開(kāi)采工藝技術(shù)系列。

1）稠油降粘工藝國(guó)內(nèi)外調(diào)研

開(kāi)展國(guó)內(nèi)外稠油降粘工藝技術(shù)調(diào)研，了解國(guó)內(nèi)外稠油降粘工藝的研究的新進(jìn)展。2）原油組分及原油物性分析

對(duì)稠油開(kāi)展組分及原油物性分析，開(kāi)展原油粘溫關(guān)系、流變性及原油含水對(duì)粘度變化規(guī)律研究，確定最佳的原油降粘溫度、不同含水率下的降粘方式及最佳的井筒降粘深度。

3）井筒傳熱與流動(dòng)規(guī)律計(jì)算

開(kāi)展井筒傳熱方面的研究，建立井筒流態(tài)特征研究，確定電加熱降粘、摻稀油降粘的方式及降粘工藝參數(shù)。

4）不同降粘工藝的分析與評(píng)價(jià)

結(jié)合原油流變性、井筒溫度場(chǎng)、壓力場(chǎng)研究結(jié)果，結(jié)合不同降粘工藝的模擬研究結(jié)果，對(duì)井筒降粘工藝進(jìn)行分析評(píng)價(jià)，并對(duì)工藝進(jìn)行完善和配套。

第2章 稠油降粘工藝國(guó)內(nèi)外調(diào)研

目前國(guó)內(nèi)外在稠油開(kāi)采過(guò)程中常用的井筒降粘工藝主要有：摻化學(xué)劑乳化降粘工藝、電加熱降粘工藝及摻稀油降粘工藝。

2.1 井筒化學(xué)降粘原理

井筒化學(xué)降粘技術(shù)是通過(guò)向井筒流體加入化學(xué)藥劑，使流體粘度降低的稠油開(kāi)采技術(shù)。其作用原理是：在井筒流體中加入一定量的水溶性表面活性劑溶液，使原油以微小的油珠分散在活性水中，形成水包油乳狀液或水包油型粗分散體系，同時(shí)活性劑溶液在油管壁和抽油桿表面形成一層活性水膜，起到乳化降粘和潤(rùn)濕降阻的作用。

其主要的降粘機(jī)理如下：

由于原油中含有天然乳化劑（膠質(zhì)、瀝青質(zhì)等），當(dāng)原油含水后，易形成W/O型乳狀液，使原油粘度急驟增加。原油乳狀液的粘度可用Richarson公式表示：

?????0

（2-1）

式中，?為乳狀液粘度；?0為外相粘度；?為內(nèi)相所占體積分?jǐn)?shù)；?為常數(shù)，取決于?，當(dāng)?≤0.74時(shí)?為7，?≥0.74時(shí)?為8。

從式中可看出，對(duì)于W/O型乳狀液，由于乳狀液的粘度與油的粘度成正比，并隨含水率的增加而呈指數(shù)增加，所以含水原油乳狀液的粘度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)不含水原油的粘度；而O/W型乳狀液，由于乳狀液的粘度與水的粘度成正比，與原油含水率的增加成反比，而水在50℃的粘度僅為0.55mPa.s，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于原油的粘度，而且含水越高，原油乳狀液粘度越小。所以如果能設(shè)法將W/O型乳狀液轉(zhuǎn)變成O/W型乳狀液，則乳狀液的粘度將大幅度降低。

對(duì)于原油來(lái)說(shuō)，含水小于25.98%時(shí)形成穩(wěn)定的W/O型乳狀液，含水大于74.02%時(shí)形成穩(wěn)定的O/W型乳狀液，在25.98%～74.02%范圍內(nèi)，屬于不穩(wěn)定區(qū)域，可形成W/O型，也可形成O/W型。但由于原油存在天然的W/O型乳化劑，所以一般形成W/O型單方面液，使原油粘度大幅度增加。乳化降粘就是添加一種表面活性劑或利用稠油中所含有的有機(jī)酸與堿反應(yīng)，生成表面活性劑，其活性大于原油中天然乳化劑的活性，使W/O型乳狀液轉(zhuǎn)變成O/W型乳狀液，從而達(dá)到降粘的目的。

2.2 電加熱降粘原理

目前國(guó)內(nèi)外油田應(yīng)用的電加熱采油方式主要有電熱桿加熱、電纜加熱、電熱油管加熱三種方式。其工作原理是通過(guò)對(duì)井下電加熱工具供電，將電能轉(zhuǎn)化為熱能，使井下電

加熱工具發(fā)熱，提高井筒原油的溫度，利用稠油粘度的溫度敏感性，降低原油的粘度，提高原油的流動(dòng)性，使油井恢復(fù)生產(chǎn)能力。

產(chǎn)液粘度（mPa.s）

未電熱產(chǎn)液粘度（mPa.s）******9601280井深（m）電加熱160000未電熱***000電加熱3206409601280井深（m）圖2-2 電加熱降粘工藝對(duì)溫度及粘度的影響

一般而言，高粘原油的粘度對(duì)溫度更敏感，隨著溫度的升高，原油粘度呈明顯下降的趨勢(shì)。在通常的油藏加熱溫度范圍內(nèi)，溫度升高10℃，稠油的粘度下降50%。另外，高粘原油的凝固過(guò)程是隨溫度降低，粘度增大，最后失去流動(dòng)性的漸變過(guò)程，而一般原油在反常點(diǎn)以下呈突變過(guò)程，這表明高粘原油的加熱降粘效果比一般原油更顯著。

在電加熱降粘技術(shù)采油設(shè)計(jì)中，關(guān)鍵是確定加熱深度和加熱功率及電加熱降粘技術(shù)對(duì)油井的適應(yīng)性。

電加熱選井時(shí)，應(yīng)選擇含水較低的井，發(fā)揮電加熱優(yōu)勢(shì)，提高加熱井的經(jīng)濟(jì)效益。

第3章 井筒能量平衡與井筒的流態(tài)特征

3.1.井筒中的能量平衡

油層產(chǎn)出的油氣混合物從井底上升時(shí)，歷經(jīng)散熱、脫氣及氣體膨脹、析蠟等過(guò)程，產(chǎn)液的粘度、密度和產(chǎn)出氣的體積、粘度等隨著產(chǎn)液在井筒的流動(dòng)相應(yīng)的發(fā)生變化，所以，有必要對(duì)產(chǎn)液在井筒的流動(dòng)規(guī)律（即壓力和溫度的分布）進(jìn)行精確計(jì)算。

在井筒上截取dl長(zhǎng)的微元，并坐標(biāo)l的正方向向上，進(jìn)行能量平衡的分析（如圖3-1）。假設(shè)脫氣及氣體膨脹做功與油氣的舉升相抵消，又假設(shè)析蠟放出的熱均勻分布于全井筒，并作為內(nèi)熱源，則可寫(xiě)出能量平衡方程式：

向地層散熱量＋舉升功－析蠟放熱＝產(chǎn)液內(nèi)能的改變量

k?d???t?ml?dl??Gf?Gg?gdl?qdl???GfCf?GgCg?d?

（3-1a）'o???又可簡(jiǎn)化為：

kl?? ??'to?mldl??Gf?Gg?gdl?qdl??Wd?

（3-1）

???

圖3-1 井筒微元之能量平衡

式中：kl為從油管中的流體至地層間單位管長(zhǎng)的傳熱系數(shù)，W/(m·℃)，kl?k?d，k也是傳熱系數(shù)，但針對(duì)1m2油管表面積而言，W/(m2·℃)；?為油管中油氣混合物的溫'度，℃；to為井底原始地層溫度，℃；m為地溫梯度，℃/m，通常，m=0.02～0.035℃/m；l為從井底至井中某一深度的垂直距離；q為通過(guò)油管的石油析蠟釋放出的溶解熱，作

?為內(nèi)熱源強(qiáng)度，對(duì)含蠟很高的原油，內(nèi)熱源作用不可忽略，W/m；Gf,Gg為產(chǎn)出石油和伴生氣通過(guò)油管的質(zhì)量流率，Kg/s；?Gf?Gg?gdl為油氣混合物的舉升功，實(shí)際上可忽略不計(jì)；W?GfCf?GgCg為稱(chēng)為水當(dāng)量，而Cf,Cg相應(yīng)為石油及伴生氣的比熱，J/(Kg·℃)。

在忽略舉升功后，上式的解為：

???CekllW'?to?ml???Wm?kq

（3-2）

l?l'上式的邊界條件是，在井底，l?0,??t0，而

C??Wm?q

lklWm???而，??qlklkl??'?1??Wl??to?ml

（3-2a）e??????實(shí)際上，一般的原油中的含蠟量不超過(guò)30%，析蠟的影響可忽略不計(jì)，得到：

kWm??ll?'???1?eW??to?ml

（3-2b）??kl???? 4

對(duì)于斜直井，井筒中產(chǎn)出的流體溫度分布仍按(3-2a)式計(jì)算，仍取垂直方向長(zhǎng)度l為自變量，但同樣垂直長(zhǎng)度，傾斜的井筒散熱表面積要比垂直 的大，這可在傳熱系數(shù)上加以修正，即用kL代替kl，這里kL?kl。同理，水平井的彎曲段可以把它分為若干cos?個(gè)傾斜的直線(xiàn)段，分段按斜直井的方法計(jì)算溫度的變化。

3.2 井筒的流態(tài)特征

3.2.1 氣體的粘度（游離氣）

氣體的粘度隨壓力和溫度變化：

??

（3-29）?g?K?10?4exp?x?gx?3.5?547.78?0.01M

（3-30）TM?28.96?g

（3-31）

1.5?9.4?0.02M??1.8T?

（3-32）K?209?19M?1.8T??2.4?0.2x

（3-35）

式中，?g為氣體的相對(duì)（干空氣）密度；T為氣體的絕對(duì)溫度，K。3.2.2混合物的粘度（油、氣、水）

?m??lEl??g?1?El?

（3-36）

El?ql

（3-37）ql?qg

（3-38）

qg?p0TZ?Rp?Rs?q086400PT0ql?q0B0

（3-39）86400式中，Z為天然氣壓縮因子；

P0、T0為標(biāo)準(zhǔn)狀況下的壓力(MPa)、溫度(K)；

P、T為計(jì)算段的平均壓力(MPa)、溫度(K)；

q0為日產(chǎn)量，m3/d。

在采用摻稀降粘工藝計(jì)算井筒流態(tài)特征時(shí)，先計(jì)算稠油與稀油混合時(shí)的混合物的粘度，再計(jì)算油、水混合物的粘度，計(jì)算油、氣、水三相流的粘度。一般當(dāng)稠油和稀油的 5

粘度指數(shù)接近時(shí)，混合油粘度符合下式。

lglg?混?xlglg?稀?(1?x)lglg?稠

（3-40）

式中，?混、?稀、?稠分別為混合油、稀油及稠油在同一溫度的粘度，mPa·s；x為稀油的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

第4章 井筒摻稀油降粘工藝計(jì)算

摻稀工藝就是指通過(guò)油（套）管向井內(nèi)注入熱輕質(zhì)油，與井內(nèi)稠油混合，稀釋從地層流入井筒的原油，使稠油粘度降低，從而實(shí)現(xiàn)稠油開(kāi)采的目的。實(shí)施摻稀工藝的依據(jù)為：1）稠油在高溫下有較好的流動(dòng)性，能夠與稀油很好的混合；2）稠油摻稀后能大幅度降低粘度，減小井筒流動(dòng)阻力，緩解抽油設(shè)備的不適應(yīng)性。室內(nèi)摻稀實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，通過(guò)原油摻稀，稠油粘度能夠降低90%以上；3）用相應(yīng)管柱使稀油在井底與稠油混合，降低混合油粘度，并一定程度上降低了生產(chǎn)液的回壓，采取合理生產(chǎn)制度，使稠油能夠?qū)崿F(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)。

摻稀油降粘時(shí)，摻入稀油的比例、摻入溫度、混合效率等對(duì)降粘效果都有一定影響，摻入稀油的比例越高，溫度越高，混合時(shí)間越長(zhǎng)，降粘效果越好?？紤]到舉升成本，應(yīng)盡可能地減少稀釋比。

4.1 摻稀油降原理與規(guī)律 4.1.1 降粘原理

一般當(dāng)稠油和稀油的粘度指數(shù)接近時(shí)，混合油粘度符合式（4-1）。

lglg?混?xlglg?稀?(1?x)lglg?稠

（4-1）

式中，?混、?稀、?稠分別為混合油、稀油及稠油在同一溫度的粘度，mPa·s；

x為稀油的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

4.1.2 降粘規(guī)律

（1）輕油摻入稠油后可起到降粘降凝作用，但對(duì)于含蠟量和凝固點(diǎn)較低而膠質(zhì)、瀝青質(zhì)含量較高的高粘原油，其降凝降粘作用較差。

（2）所摻輕油的相對(duì)密度和粘度越小，降凝降粘效果也越好；摻入量越大，降凝降粘作用也越顯著。

（3）一般來(lái)說(shuō)，稠油與輕油混合溫度越低，降粘效果越好。混合溫度應(yīng)高于混合油的凝固點(diǎn)3~5℃，等于或低于混合油凝固點(diǎn)時(shí)，降粘效果反而變差。

（4）在低溫下?lián)饺胼p油后可改變稠油的流型，使其從屈服假塑性體或塑性體轉(zhuǎn)變

為牛頓流體。

第5章 結(jié)論

目前主要的機(jī)械采油工藝有螺桿采油、抽稠泵采油、電潛抽稠泵采油、管式泵采油和復(fù)合采油等工藝，從目前生產(chǎn)情況來(lái)看，自噴采油摻稀降粘效果好，但稀油資源有限，隨著稠油區(qū)的不斷探明將不能滿(mǎn)足需求。

1）國(guó)內(nèi)外調(diào)研分析表明：化學(xué)降粘、電加熱是目前主要的井筒降粘工藝，同時(shí)也適用于塔河油田稠油油藏的開(kāi)發(fā)。

2）通過(guò)井筒流動(dòng)與傳熱規(guī)律的研究，確定了不同降粘工藝參數(shù)的計(jì)算模型，為井筒降粘工藝設(shè)計(jì)提供了技術(shù)基礎(chǔ)。

3）不同降粘工藝的適應(yīng)性分析表明，目前采取的井筒摻稀油降粘工藝可行，摻入深度、摻入比合理。對(duì)于自噴井，采用套管摻、油管采的方式更合理。對(duì)于含水≥45%的機(jī)抽井，應(yīng)采用化學(xué)降粘工藝進(jìn)行井筒降粘。對(duì)于油田邊遠(yuǎn)的單獨(dú)油井，電加熱可作為主要的降粘工藝。

參考文獻(xiàn)

[1] 張琪.采油工程原理與設(shè)計(jì)[M].東營(yíng)：中國(guó)石油大學(xué)出版社，2006 [2] 王景瑞.塔河油田碳酸鹽巖油藏井筒降粘工藝技術(shù)研究[D]，2007 孫慧，張付生.稠油化學(xué)降粘研究進(jìn)展[J].精細(xì)與專(zhuān)用品化學(xué)，2005,13(23)：16-20.[3] 黃敏,李芳田,史足華.稠油降粘劑[J].油田化學(xué).2000,17(2)：137-139.[4] 羅玉合,孫艾茵,張文彪等.稠油出砂冷采技術(shù)研究[J].內(nèi)蒙古石油化工，2008(2)：73-75.[5] 范海濤,王秋霞,劉艷杰.稠油冷采技術(shù)在勝利油田應(yīng)用的可行性探討[J].特種油氣藏,2006,13(1)：81-85.[6] 劉文章,唐養(yǎng)吾等.國(guó)際重質(zhì)原油開(kāi)采論文選集(下)[C].北京：石油工業(yè)出版社,1988：278-286.[7] 胡紹彬,范洪富,劉水建,等.遼河油田超稠油水熱裂解采油現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)[J].大慶石油學(xué)院學(xué)報(bào)，2002，26(3)：99-101.[8] 王君,范毅.稠油油藏的開(kāi)采技術(shù)和方法[J].西部探礦工程,2006(7)：84-85.[9] 張廷山,蘭光志,鄧?yán)虻?微生物降解稠油及提高采收率實(shí)驗(yàn)研究[J].石油學(xué)報(bào),2001,22(1)：54-57.[10] 雷光倫.微生物采油技術(shù)的研究與應(yīng)用[J].石油學(xué)報(bào)，2001，22(2)：56-62.[11] 萬(wàn)仁溥，羅英俊主編.采油技術(shù)手冊(cè)(第八分冊(cè))[M].北京：石油工業(yè)出版社，1996.8

第二篇：稠油降粘冷采處理劑

HMD-11稠油降粘冷采處理劑使用說(shuō)明

HMD-11稠油降粘冷采處理劑是我公司專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員根據(jù)國(guó)內(nèi)各油田稠油油品性質(zhì)，結(jié)合多年的稠油現(xiàn)場(chǎng)處理經(jīng)驗(yàn)自主研發(fā)的高新技術(shù)產(chǎn)品，它以特殊枝節(jié)改性合成的特種表面活性劑為主要原料，配合專(zhuān)用滲透剝離劑、潤(rùn)濕分散劑及其他助劑復(fù)合而成。

一、產(chǎn)品特點(diǎn)及應(yīng)用范圍

由于產(chǎn)品組分的特異性，使得該產(chǎn)品在油田注汽、采油、注水等多個(gè)領(lǐng)域有其廣泛且高效的應(yīng)用特性。

1.產(chǎn)品具有耐高溫特性，其中的特效表面活性劑可耐370℃高溫；

2.產(chǎn)品具有抗鹽特性，在高礦化度、高電解質(zhì)地層條件下仍具有良好的驅(qū)油效能； 3.產(chǎn)品具有耐低溫下可使用的特性，在稍高于原油凝固點(diǎn)以上的溫度下可保持油水良好的潤(rùn)濕分散，原油在水中一般以粒狀分散（超稠油可用肉眼看到分散粒子）；

室內(nèi)實(shí)驗(yàn)及現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)均表明該產(chǎn)品可在28℃-95℃，電解質(zhì)0-15萬(wàn)mg/L，硬度0-4萬(wàn)mg/L條件下應(yīng)用，并且具有良好的冷采驅(qū)油性能（該性能在藥劑耐受250℃高溫條件后仍不會(huì)改變）。

HMD-11應(yīng)用范圍如下：

1.可實(shí)現(xiàn)替代稠油電加熱桿加降粘劑的開(kāi)采模式，真正實(shí)現(xiàn)冷采； 2.可應(yīng)用于常規(guī)的稠油井筒降粘處理；

3.可應(yīng)用于稠油油藏驅(qū)油，可與水驅(qū)驅(qū)油、蒸汽驅(qū)驅(qū)油相結(jié)合使（可增加原油采出量，實(shí)現(xiàn)原油穩(wěn)定增產(chǎn)）；也可配置成5%的水溶液進(jìn)行活性水驅(qū)驅(qū)油。

二、產(chǎn)品應(yīng)用作用機(jī)理

1.冷采機(jī)理

原油機(jī)采抽提過(guò)程的負(fù)荷由油水自身重量，油水與油管壁及抽桿桿作用力及井口外輸管線(xiàn)內(nèi)原油對(duì)油管內(nèi)原油反作用形成。抽油機(jī)上行過(guò)程，抽油桿與油相對(duì)靜止，油水與油管相對(duì)運(yùn)動(dòng)，下行過(guò)程油管內(nèi)油水與油管相對(duì)靜止，抽油桿與油水相對(duì)運(yùn)動(dòng)。

由于該產(chǎn)品具有的特效潤(rùn)濕作用，在水溶液作用下可有效地降低油水界面張力和選擇性接觸角，從而增強(qiáng)了對(duì)油管壁的潤(rùn)濕性，使油滴變形，降低了油與油管間的吸附功，促使吸附油從油管壁脫落，然后活性水吸附于油管及抽油桿壁上，形成了一層活性水膜，從而使抽油機(jī)上行過(guò)程中，油水與油管的固相摩擦變?yōu)橛团c水膜間的摩擦，從而顯著降低了摩擦阻力；下行過(guò)程中，同樣由于活性水膜的作用，使原油與抽油桿固相摩擦轉(zhuǎn)變?yōu)橛团c活性水膜的摩擦，同樣顯著降低了摩擦阻力。同時(shí)由于產(chǎn)品具有高效降粘及油水分散作用，可以有效降低管道層間流動(dòng)阻力，降低了回壓及管輸油對(duì)采出油的反作用力，達(dá)到顯著降低抽油機(jī)負(fù)荷的目的，從而實(shí)現(xiàn)稠油冷采。

2.驅(qū)油機(jī)理 2-1 HMD-11稠油降粘冷采處理劑進(jìn)入地層后，降低了油水界而張力和選擇性接觸角，從而降低了地層巖砂對(duì)原油的束縛能，同時(shí)增強(qiáng)了水對(duì)巖砂的潤(rùn)濕能力，使原來(lái)油潤(rùn)濕巖砂轉(zhuǎn)變?yōu)樗疂?rùn)濕，在低界面張力條件下，吸附于巖砂的油滴容易變形，從而降低了原油流經(jīng)孔隙喉道排出所做的功，提高了原油在地層中的移動(dòng)速度。

公式:W=δ（1-COSQ）中，δ為界面張力，Q為接解角，W原油在巖石表面吸附功。δ、Q的降低總起來(lái)導(dǎo)致吸附功W的降低，這樣原油在相同驅(qū)動(dòng)力作用下更容易地向井口運(yùn)移。

2-2 由于Q接解角的強(qiáng)烈變小，巖石由原來(lái)油潤(rùn)濕變成水潤(rùn)濕，從而造成油水在巖層中相對(duì)滲透率的改變，油相滲透率相對(duì)變高，水相滲透率相對(duì)變小，從而提高了巖層油相滲透率，在相同驅(qū)動(dòng)力的作用下，更多的原油可流向井口，提高驅(qū)替效率。

2-3 地層原油與藥水作用，形成水外相分散體系，增加了流動(dòng)性，減少了流動(dòng)阻力。2-4 由于該產(chǎn)品具有很大的溫度適應(yīng)范圍，故可配合熱水驅(qū)、蒸汽驅(qū)油提高驅(qū)替效率，提高原油產(chǎn)量。

三、HMD-11稠油降粘冷采處理劑使用方法

1.套管環(huán)空加藥降低油井負(fù)荷及替代電加熱實(shí)現(xiàn)冷采

1-1 視產(chǎn)液量及含水量情況，一般產(chǎn)液含水大于30%，直接加入產(chǎn)液量1%的產(chǎn)品即可，每天加藥劑一次；含水較低，低于25%時(shí)應(yīng)補(bǔ)充適量水（補(bǔ)水量越多，效果越好，一般補(bǔ)至油水比7：3即可）。

1-2 油井液壓面較低時(shí)，不可直接加藥（因?yàn)榧铀幒笏巹┖芸毂坏叵掠捅贸槲?，不利于形成活化水膜），必須在油井旁安裝一個(gè)小型的加藥罐，將藥劑倒入加藥罐中，倒入一定量水，使藥水連接流入套管環(huán)空，控制24小時(shí)流完（水量控制使產(chǎn)液總量含水不少于30%），水源條件不允許時(shí)，可以在油井附近打一口地表小水井（成本約300元），用自吸泵抽取定量水到加藥罐中，再行配置即可（定量冷水不影響藥劑性能）。

1-3 當(dāng)采出原油為完全乳化原油時(shí)或原油含水少于30%時(shí)必須補(bǔ)充少量水，以利于破乳及活性水膜的形成（方法同2。）

2.作為驅(qū)油劑使用

2-1 選井條件：投產(chǎn)初期產(chǎn)量較高，后來(lái)產(chǎn)量明顯降低，地層能量充足，油層條件較好，無(wú)明顯出砂，生產(chǎn)管柱正常的油井。

2-2 根據(jù)地層條件配制5%的冷采處理劑水溶液，定量擠入地層（充分考慮到擠壓滲漏、地層吸附，地層水稀釋等多方面因素，故選擇遠(yuǎn)高于臨界濃度的藥劑水溶液），一般不少于200噸水，之后擠入20-30噸純水頂替液，燜井48小時(shí)，之后按正常工藝開(kāi)井采油。（也可作為段塞，繼續(xù)向井底注汽，按注汽工藝后開(kāi)采）

2-3 配藥用水要用地層熱污水，溫度不低于60℃，溫度越高越好，以利于增加地層能量及提高驅(qū)替效率。

四、產(chǎn)品現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用情況

HMD-11稠油降粘冷采處理劑先后在濱南采油廠31油區(qū)31-

2、31X-

10、31-5、17-

4、17-12等井，單

2、單56油區(qū)進(jìn)行停電加熱，冷采采油實(shí)驗(yàn)，應(yīng)用效果明顯；另外在東辛采油五礦、河口采油廠四礦油區(qū)進(jìn)行低溫井冷采采油實(shí)驗(yàn)都取得成功，有的井井口溫度28℃既可有效降低油井負(fù)荷，井口回壓從4.0Mpa降到0.6Mpa；2008年7月份進(jìn)行了配合蒸汽區(qū)驅(qū)油實(shí)驗(yàn)，在熱采三礦18-42#擠入200m，5%藥劑后燜井48小時(shí)注汽，回采時(shí)采油總量從第一周期采油量132噸，上升到1146噸，取得了巨大成功。

第三篇：稠油催化降粘體系及其作用機(jī)理

稠油催化降粘體系及其作用機(jī)理

摘要：稠油在中國(guó)的石油資源中所占比例較大，隨著常規(guī)油藏可采儲(chǔ)量的減少以及石油開(kāi)采技術(shù)的不斷提高,21世紀(jì)稠油開(kāi)采所占的比重不斷增大，但由于稠油粘度高使得稠油開(kāi)采非常困難，稠油改性降粘技術(shù)成為提高稠油油藏開(kāi)采效果的重要前提。特稠油或超稠油體系在蒸汽開(kāi)采中具有被催化降粘的可能性，不同催化劑體系的催化效果差別很大;催化劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)、催化反應(yīng)溫度和時(shí)間共同影響催化劑體系的降粘效果。當(dāng)溫度升高至一定程度時(shí)，稠油中的膠質(zhì)和瀝青質(zhì)等大分子化合物的化學(xué)結(jié)構(gòu)會(huì)發(fā)生改變，催化劑可降低這類(lèi)反應(yīng)發(fā)生的起始溫度，加快反應(yīng)速度。在稠油油藏注蒸汽開(kāi)發(fā)過(guò)程中，加入含有某些過(guò)渡金屬可溶性鹽使稠油粘度降低。

關(guān)鍵詞：稠油 催化降粘 催化劑 降粘率影響因素

目前，在稠油油藏開(kāi)發(fā)中，由于稠油的粘度高, 流動(dòng)性差，開(kāi)采難度大, 無(wú)法進(jìn)行常規(guī)開(kāi)采。蒸汽吞吐、蒸氣驅(qū)是通過(guò)高溫蒸氣提高稠油的溫度, 降低稠油分子間的作用力來(lái)降低粘度, 但地層溫度下降后，稠油粘度會(huì)大幅反彈, 降低蒸氣吞吐開(kāi)采的效果。雖然稠油區(qū)塊存在較大潛力, 但由于稠油粘度問(wèn)題, 限制了稠油區(qū)塊采收率的提高。稠油催化降粘技術(shù)是通過(guò)注入催化劑, 使蒸氣吞吐中的高溫水蒸氣與地層中的稠油發(fā)生水熱裂解反應(yīng), 從而不可逆地降低稠油的粘度, 改善稠油性質(zhì),增加稠油的流動(dòng)性, 達(dá)到提高稠油采收率的目的。

1.稠油催化降粘體系

1.1稠油體系的組成

稠油元素除C、H外, 還有O、S、N 等雜原子,它們主要分布在膠質(zhì)和

瀝青質(zhì)中, 對(duì)稠油的性質(zhì)影響最大。一般來(lái)說(shuō), 膠質(zhì)、瀝青質(zhì)含量越多, 粘度越大。稠油中主要的含硫有機(jī)物有硫醇類(lèi)(RSH)、硫醚類(lèi)(RSR)、噻吩類(lèi);主要的含氧有機(jī)物有(RCOOH)、酚(ArOH)、醚(ROR)、酮(RCOR)、醇(ROH)、醛(RCOH);其中酸、酚含量相對(duì)較多, 其他含量較少;主要的含氮有機(jī)物有喹啉類(lèi)、吡啶類(lèi)、吲哚類(lèi)、咔唑類(lèi)。1.2稠油催化降粘

催化降粘是一種通過(guò)向稠油添加催化劑,使稠油在地下發(fā)生催化反應(yīng)的方法，稠油催化改性降粘技術(shù)是在不改變目前蒸汽吞吐工藝條件下進(jìn)行的。催化劑 體系必須具有被水?dāng)y帶的良好水溶性、適應(yīng)蒸汽吞吐過(guò)程的良好耐溫性及耐 酸堿性、與地層水及復(fù)配催化劑間的良好配伍性等特點(diǎn)。1.3催化劑體系

國(guó)內(nèi)外已開(kāi)發(fā)的催化劑主要為水溶性過(guò)渡金屬鹽催化劑、油溶性過(guò)渡金屬鹽 催化劑、超強(qiáng)酸催化劑及雜多酸催化劑。催化劑種類(lèi)不同其催化能力不同，要取得最佳催化效果，需要將幾種具有不同催化能力的鹽進(jìn)行復(fù)配，并考 原料的易得性和成本。

2.稠油催化降粘機(jī)理

2.1由水中的氫結(jié)合到稠油中實(shí)現(xiàn)改質(zhì)

在200 ℃以上注蒸氣吞吐過(guò)程中, 水在250℃ 的離子負(fù)對(duì)數(shù)值是11, 而20 ℃時(shí)的值是14。當(dāng)水溫升高時(shí), 水變成了更強(qiáng)的酸和更強(qiáng)的堿, 除了動(dòng)力學(xué)速率隨溫度的自然增加外, 由水產(chǎn)生的酸、堿催化作用在高溫下也提高了。稠油中主要化學(xué)鍵的離解能如下: C-S< C-N < C-O< C-C。因C-S的離解能最低,最容易斷裂, 因此在高溫水蒸氣的條件下, 可使有機(jī)硫化合物發(fā)生水熱裂解反應(yīng), 同時(shí)還發(fā)生高溫環(huán)境下有機(jī)硫化物的熱裂解反應(yīng)。根據(jù)Hyne等的研究結(jié)果, 有機(jī)硫化合物中S-C鍵斷裂是稠油水熱裂解中的重要步驟, 其總的反應(yīng)方程式如下: RCH2CH2SCH3 + 2H2O→ RCH3 + CO2 + H2 + H2S+ CH4

其次弱堿性硫原子的質(zhì)子化可以產(chǎn)生活性中間體, 水最有可能進(jìn)攻活性中間體, 中間體中的正電荷可以通過(guò)結(jié)合脫去碳原子, 使其脫除H2S, 經(jīng)過(guò)分子重排生成醛。醛熱解生成CO 和烴, CO 與水蒸汽可發(fā)生水煤氣轉(zhuǎn)換反應(yīng), 生成CO2 和H2,H2 又參與稠油加氫裂解或加氫脫硫等改質(zhì)反應(yīng)。因此, 由水中的氫結(jié)合到稠油中實(shí)現(xiàn)改質(zhì)是水熱裂解反應(yīng)的重要步驟。2.2形成的中間體的歷程:

水作為親核試劑進(jìn)攻中間體的a碳, 導(dǎo)致S—C 鍵斷裂, 發(fā)生開(kāi)環(huán), 釋放出H2S 和CO, 產(chǎn)生的CO 參與水煤氣轉(zhuǎn)換反應(yīng)生成CO2 和H2。中間體發(fā)生熱解反應(yīng), 分解為H2S、MSx和小分子烴, 小分子烴可以進(jìn)一步發(fā)生聚合反應(yīng)。金屬離子與有機(jī)硫的絡(luò)合將削弱C—S鍵, 使得分子鏈斷裂, 從而使瀝青質(zhì)和膠質(zhì)等物質(zhì)生成較小的分子類(lèi), 或改變外形成為能降低粘度的分子類(lèi), 部分地降低稠油粘度。無(wú)論硫是在芳香烴中還是在脂肪烴中, 所有過(guò)渡金屬都加速了硫化物的分解。3.催化降粘效果的影響因素 3.1 催化劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)

催化劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)降粘效果影響較大，特別是當(dāng)催化劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于1．0% 后，降粘效果更為顯著。

3.2 催化反應(yīng)時(shí)間

圖1 催化反應(yīng)時(shí)間與降粘率的關(guān)系 由實(shí)驗(yàn)結(jié)果(圖1)可以看出:當(dāng)催化劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5%和1．0%時(shí)，降粘效果較好的反應(yīng)時(shí)間為100 ～150 h;當(dāng)催化劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.5%時(shí)，降粘效果較好的反應(yīng)時(shí)間為50 h 左右。因此，降粘裂解反應(yīng)存在一個(gè)最佳反應(yīng)時(shí)間段，這一點(diǎn)是取得現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)成功的關(guān)鍵因素之一。

3.3 催化反應(yīng)溫度

圖2 不同反應(yīng)時(shí)間下催化反應(yīng)溫度與降粘率的關(guān)系

實(shí)驗(yàn)結(jié)果(圖2)表明: 當(dāng)反應(yīng)溫度在150 ℃左右時(shí)，開(kāi)始發(fā)生改性降粘反應(yīng)，但是反應(yīng)程度較弱，所以降粘率較低;當(dāng)反應(yīng)溫度為280 ℃ 時(shí)，反應(yīng)時(shí)間大于20 h 時(shí)，降粘率較高，說(shuō)明此時(shí)反應(yīng)加劇，生成了較多的輕質(zhì)組分;隨著反應(yīng)溫度的進(jìn)一步升高，反應(yīng)更加劇烈，但當(dāng)反應(yīng)時(shí)間大于240 h 后，新縮聚反應(yīng)生成的瀝青質(zhì)開(kāi)始聚并，導(dǎo)致降粘率不升反降。結(jié)

果表明，當(dāng)反應(yīng)溫度達(dá)到280 ℃且反應(yīng)時(shí)間為120 h時(shí)，既可以得到較高的降粘率，又可以防止新生成瀝青質(zhì)的聚沉而導(dǎo)致的粘度再次升高。所以選取合適的反應(yīng)時(shí)間和反應(yīng)溫度對(duì)催化降粘效果尤為重要。3.4 油藏含水率

不同油藏或同一油藏在不同的開(kāi)發(fā)時(shí)期其含水率是不同的，當(dāng)含水率大于60%時(shí)，降粘率降低較快，這和稠油與水的接觸程度變差有關(guān)。3.5 pH 值

地層酸堿環(huán)境對(duì)催化劑的催化降粘效果影響較大，pH 值小于4 時(shí)，降粘效果較好;當(dāng)pH 值繼續(xù)增大，因催化劑大量沉淀，導(dǎo)致催化降粘效果變差。4.使用條件及注入方式

根據(jù)稠油催化降粘的機(jī)理及實(shí)驗(yàn), 篩選了以下選井條件:（2）1.稠油粘度較高(20000mPa.s 以上);（3）2.含硫2% 以上;（4）3.注汽溫度較高(300℃ 左右)。

（5）現(xiàn)場(chǎng)施工注人方式: 注蒸汽前將催化劑和助劑注人地層, 使之在隨后的蒸 汽作用下與稠油發(fā)生反應(yīng)。

參考文獻(xiàn)

［1］ 束青林，王宏，孫建芳． 孤島油田稠油油藏高輪次吞吐后提高采收率技術(shù)研究與實(shí)踐［J］． 油氣地質(zhì)與采收率，2010，17(6):61－64．

［2］ 柳興邦，李偉忠，李洪毅． 強(qiáng)水敏稠油油藏火燒驅(qū)油開(kāi)發(fā)試驗(yàn)效果評(píng)價(jià)———以王莊油田鄭408 塊沙三段油藏為例［J］． 油氣地質(zhì)與采收率，2010，17(4): 59－62．

［3］ 于連東． 世界稠油資源的分布及其開(kāi)采技術(shù)的現(xiàn)狀與展望［J］． 特種油氣藏，2002，8(2): 98－103．

［4］ 王勝，曲巖濤，韓春萍． 稠油油藏蒸汽吞吐后轉(zhuǎn)蒸汽驅(qū)驅(qū)油效率影響因素———以孤島油田中二北稠油油藏為例［J］． 油氣地質(zhì)與采收率，2011，18(1): 48－50．