【文章內(nèi)容簡介】 文 4 勻的吸附在已析出的蠟晶上或共大，加劇了稠油的凝固。稠油的溫度越低，其粘度越高，越不利于開采。 油井生產(chǎn)時油流從井底向井口的流動過程中，溫度是逐漸降低的。溫度降低的主要有兩個 :一個與地溫梯度有關(guān)，即油流上升過程中由于地層溫度是逐漸降低的，而油流通過油管和套管不 斷把熱量傳給地層，使油流本身溫度降低。另一個因素與稠油中氣體析出有關(guān)。當氣體從稠油中分離出來時，體積膨脹，流速增加，因而需要吸收一部分熱量，使稠油本身溫度降低。 溫度對稠油變性的影響 溫度是影響含水稠油流變特性的另一重要原因。從試驗研究可以看出，隨著溫度的降低，含水稠油的流變指數(shù)減?。ㄖ饾u偏離 1），剪切稀釋性越明顯；同時，含水率越高，流變指數(shù)隨溫度的變化幅度越大。這是因為，溫度越低，粒子的布朗運動越緩慢，越有利于雜亂卷曲分子沿剪切方向有序排列。進一步將含水稠油表觀粘度取自然對數(shù)后作粘溫曲線，發(fā)現(xiàn) 在半對數(shù)坐標中含水稠油的粘溫曲線基本上是直線，只不過剪切速率不同粘溫曲線的斜率也不同，剪切速率越小斜率越大。這就說明了含水稠油的表觀粘度與溫度呈對數(shù)關(guān)系，但又不是溫度的單一函數(shù)，還與剪切速率有關(guān)。 溫度特性 認識稠油的粘溫關(guān)系對熱采油田的開發(fā)和數(shù)值模擬非常重要。李向良等對勝利油田單 6 東稠油與鄰近油區(qū)特稠油、普通稠油的粘溫特性曲線進行了研究，對其中8 口井稠油樣品的粘溫關(guān)系進行了回歸分析，發(fā)現(xiàn)均能很好地符合阿侖尼烏斯（ Arrhenius）公式。從試驗得到的粘溫曲線來看，當溫度小于 70℃時含水 10%的各粘溫曲線呈放射狀，溫度大于 70℃后各粘溫曲線合并為同一曲線；含水 30%的粘溫曲線也呈放射狀，有匯于一點的趨勢。這說明在全粘溫曲線上必存在一直線段，在直線段上表觀粘度不隨剪切速率的變化而變化。造成這種現(xiàn)象的原因是，隨著剪切的進行，呈雜亂卷曲狀態(tài)長鏈分子細長纖維沿剪切方向有序排列起來，表觀粘度下降。當剪切速率足夠大時，這些雜亂卷曲分子已經(jīng)最大限度地伸展和定向，表觀粘度也達到了平衡，此時再加大剪切速率也不能改變表觀粘度。另外，含水為 10%的含水稠油的表觀粘度隨溫度下降幅度非常大，而含水 30%的含水稠油的表觀粘度遼寧石油化工大學繼續(xù)教育學院論文 5 下降幅度較小。主要原因是，含水 10%時油水分散體系為油包水型乳狀液，此時油為連續(xù)相；含水為 30%時油水分散體系已發(fā)生相轉(zhuǎn)變，為水包油型乳狀液，此時水為連續(xù)相。影響含水稠油的表觀粘度的主要因素是連續(xù)相粘度，而油的粘度隨溫度的變化幅度比水的粘度隨溫度變化幅度大得多。 剪切速率的影響 稠油粘度主要取決于溫度，同時也受剪切速率的影響。王風巖等根據(jù)生產(chǎn)實際情況分別計算出不同產(chǎn)量時的剪切速率，并分別不同的剪切速率對 3 組特（超特）稠油油樣進行 40～ 90℃粘溫測定。結(jié)果表明，隨溫度升高，剪切速率增大，粘度逐漸下 降，有兩組油樣粘溫曲線拐點基本在 55℃左右，另一組油樣在 65℃左右，說明在低于 55℃或 65℃時，原油的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)比較強，粘度與屈服應(yīng)力值較大。 稠油開采的難度 稠油的開采難度很大，用有桿抽油井開采，在開采稠油時，由于粘度過高，含蠟量大，使得油管的油流通道減小，抽油桿柱的上、下行阻力增加，下沖程時易出現(xiàn)驢頭“打架”現(xiàn)象，上沖程時驢頭負荷增加，嚴重時會使抽油桿卡死在油管中，甚至造成抽油桿斷裂的井下事故。此外，對于油層溫度較低的井，在抽油泵固定閥、固定閥罩及其以下部位由于壓力低，在生產(chǎn)過程中也容易形成堵井， 而要被迫進行修井。對于電潛泵生產(chǎn)井而言，由于電潛泵井排量大，吸入口處壓力低，當油層溫度較低時，此處容易結(jié)蠟并造成葉導輪流道堵塞，井液阻力增加，使泵的排量下降，同時會使電機負荷增加，嚴重的可造成電機經(jīng)常停機，使電泵機組不能正常運轉(zhuǎn)?？傊?，稠油的開采過程中有很多的困難，由于稠油的性質(zhì)造成開采中的井下事故及其費用，會使采油成本大幅度上升。因此，稠油降粘開采方法的研究對于減小井下事故的發(fā)生及降低稠油開采成本具有重要意義。 我國稠油的發(fā)展 我國發(fā)現(xiàn)的稠油油藏分布很廣，類型很多，埋藏深度變化很大，一般在 10～2020m 之間，主要儲層為砂巖。 常規(guī)原油的產(chǎn)量在上個世紀的最后二十年達到最高峰以后，預(yù)計將進入持續(xù)的下降階段，并且這種下降是大勢所趨。在這種條件下，一方面隨著人口的增長以及人們對能源需求量的增加，另一方面由于能源的短缺以及原油價格的不斷攀升，迫遼寧石油化工大學繼續(xù)教育學院論文 6 切要求提高非常規(guī)原油的開采量，使得稠油、高粘稠油在國民經(jīng)濟中承擔著越加重要的任務(wù)。 遼寧石油化工大學繼續(xù)教育學院論文 7 第 3 章 稠油降黏開采技術(shù) 井筒化學降粘技術(shù) 井筒化學降粘技術(shù)是指通過向井筒流體中摻入化學藥劑，從而使流體粘度降低的開采稠油及高粘油的技術(shù)。其作用機理是：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，同時活性劑溶液在油管壁和抽油桿柱表面形成一層活性水膜，起到乳化降粘和潤濕降阻的作用。 井筒熱力降黏技術(shù) 井筒熱力降粘技術(shù)是利用高粘油、稠油對溫度敏感這一特點，通過提高井筒流體的溫度，使井筒流體粘度降低的工藝技術(shù)。目前常用的井筒熱力降粘技術(shù)根據(jù)其加熱介質(zhì)可分為兩大類：即熱流體循環(huán)加熱降粘技術(shù)和電加熱降粘技術(shù)。 1．熱流體循環(huán)加熱降粘技術(shù) 熱流體循環(huán)加熱降粘技術(shù)應(yīng)用地面泵組，將高于井筒生產(chǎn)流 體溫度的油或水等熱流體，以一定的流量通過井下特殊管柱注入井筒中建立循環(huán)通道以伴熱井筒生產(chǎn)流體，從而達到提高井筒生產(chǎn)流體的溫度、降低粘度、改善其流動性目的的工藝技術(shù)。 電加熱降粘技術(shù)是利用電熱桿或伴電纜，將電能轉(zhuǎn)化為熱能，提高井筒生產(chǎn)流體溫度，以降低其粘度和改善其流動性。目前常用方法有電熱桿采油工藝和伴熱電纜采油工藝兩種技術(shù)。 油溶性降黏劑降黏 油溶性降黏劑降黏技術(shù)的降黏機理是 :降黏劑分子借助強的形成氫鍵能力和滲透、分散作用進入膠質(zhì)和瀝青質(zhì)片狀分子之間 ,部分拆散平面重疊堆砌而成 的聚集體 ,形成片狀分子無規(guī)則堆砌、結(jié)構(gòu)比較松散、有序程度較低、空間延伸度不大、有降黏劑分子參與 (形成新的氫鍵 )的聚集體 ,從而降低稠油黏度。油溶性降黏劑具有可以直接加劑降黏、避免乳化降黏后處理 (如脫水 )的優(yōu)點。 遼寧石油化工大學繼續(xù)教育學院論文 8 催化降黏 在蒸氣吞吐或蒸氣驅(qū)的注蒸氣階段 ,油層溫度達 150～ 300℃ ,若在此溫度范圍內(nèi)加入少量的催化劑如 VOSO NiSO AlCl FeCl3 等 ,可使稠油中的膠瀝青質(zhì)在硫鍵處斷裂 ,產(chǎn)生較好的降黏效果。但在加入催化劑前應(yīng)先除去稠油中的重金屬成分 ,以防止催化劑中毒而使催化效果迅速降低。 表面活性劑降黏 表面活性劑降黏通常歸結(jié)為三種機理 :乳化降黏 ,破乳降黏以及吸附降黏。這三種降黏機理往往同時存在 ,但表面活性劑不同和條件不同時 ,起主導作用的降黏機理可能不同。乳化降黏是在表面活性劑作用下使稠油形成 O/W 型乳狀液或?qū)?W/O 型乳狀液轉(zhuǎn)變成 O/W 型乳狀液。在稠油乳化降黏中 ,可使用 HLB 值 7～ 18 范圍的水溶性表面活性劑如烷基磺酸鈉、烷基苯磺酸鈉、聚氧乙烯烷基醇醚、聚氧乙烯烷基苯酚醚、聚氧乙烯聚氧丙烯丙二醇醚等表面活性劑作稠油乳化降黏劑。破乳降黏是通過加入一定量的破乳劑 ,使 W/O 型乳狀液破乳 而生成游離水。而吸附降黏是通過表面活性劑分子吸附于管壁或油層巖石表面而減小摩擦阻力。 遼寧石油化工大學繼續(xù)教育學院論文 9 第 4 章 高粘稠油冷采 稠油冷采是指不加熱而采用某種技術(shù)或?qū)Ｓ帽脤Τ碛陀筒剡M行進攻性開采的方法。它鼓勵伴隨采油產(chǎn)出大量地層砂，反過來出砂又導致原油產(chǎn)量大大提高。其中最主要的方法是用螺桿泵采油。加拿大有許多石油公司己成功的對稠油進行冷采，而不需注入蒸汽。在有些實例中，伴隨稠油的產(chǎn)出，初始含砂量很高，隨時間處長，含砂量降低，在產(chǎn)油量保持穩(wěn)定。也有些無砂子產(chǎn)出的實例。 無砂冷采技術(shù) 普通稠 油選擇有桿泵配合化學降粘工藝；特稠油井選擇皮帶機 +高強度抽油桿 +油管 +泵 +摻水加藥降粘工藝；高凝、高稠油油藏以及對熱敏感性強的稠油選擇電熱桿配合化學降粘工藝。無砂冷采技術(shù)可以采出 1