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油田稠油降粘技术探析

【作    者】 田桂清
【出    处】 《石油石化物资采购》2019年第12期
【标    签】 石油工程  稠油  工艺技术  油田 
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油田稠油降粘技术探析

田桂清

中国石化胜利油田分公司现河采油厂
 
【摘 要】数据统计,我国中重质油占世界总的石油资源为20%-30%,而且我国的海上稠油资源较为丰富。由国内外油田稠油的降粘开采经验来说,大多数专业人士一致认为稠油热采将成为海洋石油开发油田稠油的重要途径,然而目前我们的油藏处于开发初期状态,所以油藏压力较大,蒸汽注入困难,且在开采过程中胶质、沥青质常靠近井地带,容易析出沉淀,造成出油堵塞,因此稠油降粘技术成为油田稠油开发初期有效开采的必要阶段。本文将对研究油田稠油降粘技术进行探析。
 
【关键词】油田稠油;石油资源;降粘技术
 
由于稠油中含有胶质、沥青质分子等,这其中又由于存在可形成氢键的羟基、氨基、羧基、羰基等,故此胶质分子之间、沥青质分子之间及两者间有较为强烈的氢键发挥作用,让胶质分子以芳杂稠环平面在沥青质粒子表面重叠堆砌,然后被氢键作用固定住,以此形成富含沥青质粒子的包覆层。而且这种粒子还会通过与氢键相互连接,造成原油高粘现象。
 
一、稠油降粘技术分析
 
1.加热降粘技术。稠油粘度对温度有很强的依赖性,稠油中胶质与沥青质分子在一起相互作用,让稠油整体形成了Π键、氢键,当这一体系获得充足的高能时,Π键、氢键就会被破坏,促使稠油粘度大大下降,尤其是对较低超稠油和特稠油的效果较为明显。这样的降粘技术可应用的范围广,但是其耗能也高,可以让总输量的1%及其以上的超稠油被损毁,提取效果是不令人满意的。
 
2.学掺稀油降粘技术。掺稀油降粘技术的原理是向油田井内注入较小粘度的稀油,使稀油能在井筒内和稠油一起混合,从而让油井产出粘度被降低的流体,这样做的不仅可以增强流体的流动性,还可以让机械采油系统管柱载荷受力状况得到较好的改善,从而使开采效果得到提升。这样的技术通常有两种操作方法:空心抽油油杆掺稀油和油套环空掺稀油。
 
3.水热催化裂解降粘技术。水热催化裂解降粘技术的原理是利用稠油与水蒸汽间发生的水热裂解反应,然后在催化剂的作用下,使高碳数的稠油发生部分裂解而成为轻质油,这样就不可逆地降低了稠油的粘度。稠油中有机硫化物硫键在金属离子的催化下裂解,使稠油中的沥青质含量降低,稠油分子变小,相对分子质量也减小,稠油粘度因此降低,这是油水热裂解中较为关键的反应所需步骤。这样的技术效果好,成本低。而且催化剂将是以后的主要研究方向,对此技术很有帮助。由于技术需要热驱动作用,需要在碱性环境下控制催化剂的使用效果。
 
4.乳化降粘技术。乳化降粘技术的操作是催化作用下让在表面活性剂的稠油乳状液W/O型转化成O/W型,从而这样一种转化方式来实现降粘效果。这种技术的优点是降粘效率高,由于稠油乳化性较好,能够形成相对稳定的O/W乳状液。但是需要注意的是,这种情况下形成的乳状液不能太稳定,不然就会影响到下一步操作的脱水效果。而且稠油乳化降粘的表面活性剂具有其本身的专属性,通常对于某特定的表面活性剂来说,它只适用于一种稠油,所以稠油的差异使乳化降粘方法的适用范围受到限制。即使科技再多进步我们也还是不知道乳化降粘剂结构与性能的关系。随着采油深度增加和,条件的复杂化对乳化降粘剂提出了更高的要求,要求其需要具有低界面张力而且要求它抗矿盐,耐高低温的能力。
 
5.微生物降粘技术。微生物降粘技术是一项利用微生物的自身新陈代谢活动,对稠油起到降解的作用,而且它的代谢产物能够很好的帮助原油的溶解能力得到提升,是油井产量或原油采收率提升的综合性技术。
 
6.超声波降粘技术。使用超声波来降低抽油的粘度技术的原理是由于超声波自身的空化作用,它可以改变原油内部结构,使原油的部分大分子断裂为小分子,使部分被乳化,来达到原油粘度降低的效果,而且降粘的效果与采用的超声声强及频率有密切联系。也由于其自身的机械振动作用,机械振动作用让稠油中的小分子与惰性的大分子链两者之间发生相对运动从而增强分子间的摩擦力,打断碳碳双键,破碎大分子团,而起到降粘的作用。超声波还能在原油中传播的时候让原油介质达到吸收声能转化为热能的形式。这样一来在不同介质的分界面处、边界摩擦产生热:空化作用在气泡崩溃时产生热使原油温度升高从而使原油降粘。也是利用乳化的原理,反相乳化,使其W/0变成0/W,以此降低稠油的粘性程度。
 
7.电场降粘技术。电场降粘技术是由于纯净的石油电池为中性液体电介质,既无偶极分子,也不以离子结构为主,所以不易被极化。但是水是强极性电介质,在外电场的作用下,它以偶极分子的转向极化为主。而且由田中的水,会以两种状态存在,一种是以分子状态溶解于油中,这种状态的水对油的耐电性不够大,另外一种则是以乳化状态悬浮在油中,此种状态下的水对油的耐电性的影响较大。这种技术对环境没有危害,而且操作技术也比较方便,易于管理,有效利用于安全生产和提高油田生产现代化水质管理。
 
8.微波加热降粘技术。微波是频率大约在300-300000MHZ、波长在1000.1cm范围内的电磁波。微波加热在一定程度上比传统加热存在无法超越的优点,比如说它的能量利用效率远远超于传统加热,它可以通过瞬间加热,对混合物质中各个组分具有选择地加热,并且加热无滞后效应。这种加热不同于一般的外部热源由表及里的传导方式加热,而是让材料在磁场中由于介质内部的功率损耗而引起的体积加热。非热效应是在微波作用下,反应体系温度远低于常规加热时的温度,与常规加热具有相同的产率或更快的化学反应速度。微波化学反应相对于常规加热反应速度快,而且有时候还会伴有新物质的生产,在常规加热条件下不能进行的化学反应,在微波加热的作用下就可以变得容易。这种降粘技术是一种理想的方法,可以很快达到降粘的目的,可以改善稠油的流变性,且清洁无污染。
 
二、结束语
 
稠油降粘技术是多种学科基础的综合结合的一门技术,上述降粘技术有的已经在生产上广泛应用,有的仍然在实验性的阶段。我国海上石油资源较为丰富,因此油藏地质也较为复杂,所以需根据具体的油藏地质条件,合理选择有效降粘措。通过对上述油田稠油降粘的一些技术的作用机理和优缺点,我们可以在今后的开采中根据所处情况而采取相应的降粘技术来实现低成本、高效率的目的,这也为今后研究方向,新能源、技术的发展奠定了基石。
 
参考文献:
 
[1]李萍,刘志龙,邹剑等.渤海旅大27-2油田蒸汽吞吐先导试验注采工程[J].石油学报,2016.

[2]王旭.辽河油区稠油开采技术及下步技术攻关方向探讨[J].石油勘探与开发,2006.
 
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