【文章內(nèi)容簡介】 層中注入新的蒸汽熱量僅能彌補向項、底蓋層熱損失時，加熱半徑，加熱面積不再擴大，向境地滲流的液體僅僅來源于一有限的加熱區(qū)，導(dǎo)致單井產(chǎn)量以及油氣比迅速遞減，經(jīng)濟效益差。蒸汽驅(qū)[20,21]是通過適當(dāng)?shù)淖⒉删W(wǎng)，從注入井連續(xù)注入蒸汽，加熱并驅(qū)替原油的采油法。在理想的條件下，隨著蒸汽從注入井向生產(chǎn)井的逐步推進(jìn)，蒸汽驅(qū)形成三個帶：蒸汽帶、熱水帶和油水帶。蒸汽帶是在注入井周圍形成的，它隨著蒸汽的不斷注入而膨脹，其溫度接近蒸汽溫度。在蒸汽帶，輕烴的蒸發(fā)驅(qū)動原油，并冷凝成可溶油的液體，同時蒸汽還提供一定的氣驅(qū)能量。當(dāng)蒸汽向前推進(jìn)到油層溫度較低處時，蒸汽變成了熱水，形成熱水帶。在熱水帶，通過原油的受熱膨脹、降粘和熱水驅(qū)來驅(qū)動原油于生產(chǎn)井中采出。蒸汽驅(qū)的作用原理：。，冷凝區(qū)的混合物的粘度比蒸汽粘性大，提高驅(qū)替和清洗效率。，注入的蒸汽不斷向地層散熱，干度下降，水分增加，形成氣液聯(lián)合驅(qū)動。蒸汽驅(qū)最大的缺點是成本高，使用范圍有限制。如生產(chǎn)井與注入井的井距比常規(guī)井距小，一般為100150米。目前蒸汽驅(qū)還沒有形成規(guī)模?；馃蛯右卜Q火驅(qū)法[22]，是油層本身產(chǎn)生熱的一種熱力采油方法?；馃蛯邮菍⒛撤N形式的氧化劑注入油層，使其內(nèi)部的油自燃或點燃，隨后注入的氧化劑便會使燃燒帶在油藏中擴展。燃燒帶產(chǎn)生大量的熱量，加熱油層和油層中的流體，將油層加熱降低原油粘度?；馃蛯幼畲蟮膯栴}在于，氧化過程在油藏中維持的時間以及氧化范圍。通常，火燒油層工作特性與空氣流量有關(guān)，使工作過程很難控制；熱損失導(dǎo)致油大部分餾分冷凝而難以采出；燃燒產(chǎn)出的氣體污染空氣，不利于環(huán)保；另外用大功率高壓空壓機注空氣，技術(shù)要求高，成本大。 我國稠油資源分布十分廣泛, 已在12個盆地發(fā)現(xiàn)了70多個重質(zhì)油田, 預(yù)計資源量可達(dá)以上。隨著輕質(zhì)油可采儲量的減少以及石油開采技術(shù)的不斷提高, 21世紀(jì)開采稠油所占的比重將會不斷增大。稠油具有特殊的高粘度和高凝固點特性, 高含量的膠質(zhì)和瀝青質(zhì)是造成稠油粘度高的主要原因。解決稠油的粘度問題, 對稠油開采和管輸?shù)扔兄匾囊饬x。目前, 稠油降粘方法主要分為物理降粘和化學(xué)降粘兩大類。物理降粘主要有摻稀油降粘、加熱降粘、微波降粘等方法?；瘜W(xué)降粘包括以油溶性降粘劑、表面活性劑、催化降粘等。微生物降解作為新型降粘技術(shù), 越來越受到關(guān)注。這些方法各有其優(yōu)缺點, 方法的選用要依據(jù)油田特性和管輸?shù)囊蟆?摻稀油降粘一般當(dāng)稠油和稀油的粘度指數(shù)接近時, 混合油粘度符合下式: 式中: , , 分別為混合油、稀油及稠油在同一溫度的粘度,k為摻入稀油比例。 輕油摻入稠油后可起到降凝降粘的作用。對于含蠟量和凝固點較低而膠質(zhì)和瀝青質(zhì)含量較高的高粘原油,其降凝降粘作用比較顯著。而對于含蠟量和凝固點都比較高的原油,其降凝降粘作用較差。所摻輕油的相對密度和粘度越小,降凝降粘效果也越好,摻入量越大,降凝降粘作用也越顯著。一般地,稠油與輕油的混合溫度越低,降粘效果越好。但是,混合溫度應(yīng)高于混合油的凝固點35℃,等于或低于混合油凝固點時,降粘效果反而變差。在低溫下,摻入輕油后可改變稠油流型,使其從屈服假塑性體或假塑性體轉(zhuǎn)變?yōu)榕ｎD流體。該法可以直接利用常規(guī)的原油輸送系統(tǒng)來輸送稠油。 在停輸期間不會發(fā)生稠油凝固現(xiàn)象。但是稀油來源必須要有保障。 需要專用的管線將稀油從產(chǎn)地輸至油田與稠油摻混。 稠油中摻入稀油, 對稠油和稀油的油質(zhì)都會有較大的影響, 很難最有效地利用稠油和稀油資源。 摻入稀油(包括天然氣凝析液、原油的餾分油、石腦油等)稀釋一直是稠油降粘減阻輸送的主要方法。稀油來源方便并且充足時, 稀釋降粘技術(shù)是最簡單且有效的。目前, 稠油摻稀輸送方法已在加拿大、美國、委內(nèi)瑞拉得到了廣泛的應(yīng)用。在我國, 新疆油田、勝利油田、河南油田等國內(nèi)油田對距離較遠(yuǎn)的接轉(zhuǎn)站, 均采用摻稀油降粘流程。 加熱降粘 加熱法稠油的粘度對溫度的依賴性很強,隨油溫從高到低的變化,稠油會從牛頓流體轉(zhuǎn)變?yōu)榉桥ｎD流體,其粘度與溫度T的關(guān)系方程可用半對數(shù)方程表示 其中，A,B為常數(shù)，B為粘溫指數(shù)上式表明,隨溫度升高,稠油的粘度明顯呈下降趨勢,加熱可降低稠油的粘度。大量實驗數(shù)據(jù)結(jié)果表明,稠油的粘度比一般原油的粘度對溫度更敏感,稠油在凝固過程中,隨著溫度的降低,最后失去流動性,是一個漸變過程。加熱降粘法也存在一些問題,如能耗高,油品變差。加熱方式上, 主要有蒸氣熱水加熱法和電加熱法。近些年來, 電加熱法應(yīng)用得越來越廣泛。電加熱法具有以下優(yōu)點: 1. 可以在較大的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)溫度。 2. 可間歇加熱, 沿管線可以有不同的加溫強度。3. 熱效率高。 4. 適應(yīng)性強, 慣性小, 容易實現(xiàn)自動化運行。 5. 結(jié)構(gòu)緊湊, 金屬材料用量少。 6. 裝配簡單。在印尼蘇門答臘的扎姆魯?shù)糜吞镆殉晒?yīng)用多年。在國內(nèi), 解決了超稠油生產(chǎn)中原油輸送、儲存和外運的技術(shù)難題。但此法能耗高, 占輸量1%以上的原油被燒掉和損耗, 經(jīng)濟損失大。 當(dāng)管線溫度降至環(huán)境溫度時, 經(jīng)常會發(fā)生凝管事故。 微波降粘微波輻射具有熱效應(yīng)與非熱效應(yīng)兩種功能, 利用微波非熱效應(yīng)對稠油進(jìn)行改性, 改變稠油的化學(xué)組分, 不可逆地改善了稠油的流變性, 以達(dá)到快速降粘的目的。 由于稠油膠體結(jié)構(gòu)的微觀不均勻性、微波加熱的選擇性, 致使在微波加熱過程中, 稠油內(nèi)部溫度的宏觀分布和微觀分布的不均勻, 在稠油內(nèi)部的某些位置出現(xiàn)了瀝青質(zhì)膠粒的溫度超過膠質(zhì)瀝青質(zhì)的熱解溫度的局部過熱現(xiàn)象, 部分膠質(zhì)瀝青質(zhì)的熱解使其化學(xué)結(jié)構(gòu)變化和含量減小, 稠油其它組分增加。瀝青質(zhì)膠質(zhì)含量的變化導(dǎo)致了稠油的流變性改變,在大多數(shù)情況下, 這種變化有利于稠油的開發(fā)和集輸。 。 微波作用前后大港稠油的流變曲線和粘溫曲線 從曲線( a)可以看出, 未經(jīng)微波處理的稠油流變曲線呈現(xiàn)牛頓流體的特點, 即剪切應(yīng)力和剪切速率為線形關(guān)系。 而微波處理后呈現(xiàn)非牛頓流體的特點。這是因為未處理的稠油, 處于結(jié)構(gòu)粘度未破壞的階段, 而微波處理后的稠油由于結(jié)構(gòu)破壞極限應(yīng)力減低, 進(jìn)入結(jié)構(gòu)粘度逐漸破壞階段, 故出現(xiàn)非牛頓特性。且微波作用后的稠油流變曲線的斜率明顯小于微波作用前的流變曲線的斜率, 即微波處理后的稠油的表觀粘度明顯小于作用前的稠油表觀粘度。這說明微波作用后稠油內(nèi)部瀝青質(zhì)膠粒結(jié)構(gòu)強度降低, 瀝青質(zhì)膠質(zhì)的含量比降低。曲線( b)所示, 低溫段( 20~ 50℃ 之間) , 微波處理后稠油的粘溫曲線明顯低于微波處理前稠油的粘溫曲線, 即在相同溫度時, 處理后稠油的表觀粘度明顯低于處理前稠油的表觀粘度。這種粘度的改變意味著瀝青質(zhì)膠質(zhì)的濃度和大小發(fā)生不可逆變化。在高溫段, 由于粘度較低, 兩條曲線幾乎重合在一起。 表面活性劑降粘 表面活性劑降粘常歸結(jié)為三種機理: a. 乳化降粘, 即在活性劑作用下使 W /O 型乳狀液反相成為O /W 型乳狀液而降粘。 b. 破乳降粘, 即活性劑使W /O 型乳狀液破乳而生成游離水, 根據(jù)游離水量和流速, 形成/ 水套油心, /懸浮油, / 水漂油而降粘。c. 吸附降粘, 即活性劑分子吸附于管壁上或油層間而減少摩擦阻力。這三種降粘機理往往同時存在,但活性劑和條件不同時, 起主導(dǎo)作用的降粘機理也不同。 目前表面活性劑大多根據(jù)協(xié)同作用原理, 采用多元復(fù)配型配方, 同時包含非離子型表面活性劑和離子型表面活性劑, 部分配方中還加入堿、C1 ~ C4醇、生物聚合物和冰點抑制劑等助劑 。目前表面活性劑降粘技術(shù)發(fā)展比較成熟, 已廣泛應(yīng)用于國內(nèi)外稠油開采和輸送, 文獻(xiàn)詳細(xì)報道了國內(nèi)外使用表面活性劑降粘的情況。近年來, 納米技術(shù)應(yīng)用于原油降粘中, 即在表面活性劑中加入一些改性的納米材料, 使油、水、表面活性劑和助表面活性劑一起形成納米乳液, 這種乳液具有熱穩(wěn)定性和各向同性的多組分分散體系。納米乳液與普通乳液相似, 但也有根本區(qū)別: 普通乳液的形成一般需要攪拌等外界提供能量, 而納米乳液則自動形成。 普通乳液是熱力學(xué)不穩(wěn)定體系, 而納米乳液是熱力學(xué)穩(wěn)定體系, 不易發(fā)生聚結(jié)。 目前, 表面活性劑降粘仍存在較多問題: , 污水處理難度大。 , 表面活性劑對稠油的選擇性差。 、抗鹽、抗礦化度的能力有限, 即使效果較好但成本較高, 不經(jīng)濟。因此研究廉價的耐鹽、耐高溫的表面活性劑是今后乳化降粘技術(shù)的一個重要方向。 油溶性降粘劑降粘 使用油溶性降粘劑是克服乳化降粘技術(shù)缺陷的一種很有前途的方法, 是在降凝劑技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種新技術(shù)。其機理是: 降粘劑分子借助強的形成氫鍵能力和滲透、分散作用進(jìn)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、有降粘劑分子參與(形成新的氫鍵)的聚集體, 從而降低稠油粘度。國外關(guān)于稠油油溶性降粘劑的報道極少,大多數(shù)是以降凝劑為主的流動性改進(jìn)劑成功應(yīng)用于高凝、, 有兩個問題亟待解決: 一是降粘劑的作用機理。 二是降粘劑對原油的選擇性。目前,使用油溶性降粘劑進(jìn)行稠油降粘開采較為可行的方法, 是將油溶性降粘劑與稀釋劑、乳化劑或熱力方法配合使用, 作為降低降粘費用或提高降粘效率的一種輔助手段。多種降粘劑及各類助劑復(fù)配使用既可擴大適用范圍, 也可改善降粘效果。對酯型降粘劑而言, 比較有前途的復(fù)配物是與原油石蠟烴碳數(shù)分布相匹配的酯型降粘劑、高分子表面活性劑及全氟表面活性劑 。 國內(nèi)降粘降凝劑 主要成分研制單位 原油種類及輸送管道 應(yīng)用效果EM S復(fù)合型原油降凝降粘劑石油勘探開發(fā)研究院油田化學(xué)所冀東油田104 5 區(qū)塊瀝青基稠油用