淺談進(jìn)行稠油降粘的方法

王龍江　王峰　魏海

【摘 要】目前常用的稠油降粘方法的降粘原理及其優(yōu)缺點(diǎn)。摻稀油降粘存在著稀油短缺及稠油與稀油間價(jià)格上的差異等不利因素；加熱降粘則要消耗大量的熱能，存在著較高的能量損耗和經(jīng)濟(jì)損失；改質(zhì)降粘要求較為苛刻的反應(yīng)條件，同時(shí)使用范圍較窄；化學(xué)降粘使用范圍相對(duì)較寬，同時(shí)工藝簡(jiǎn)單，成本較低，易于實(shí)現(xiàn)。分析認(rèn)為，采用化學(xué)降粘方法進(jìn)行稠油降粘具有一定的優(yōu)勢(shì)，建議優(yōu)先考慮。

【關(guān)鍵詞】稠油；降粘方法；稀油；表面活性劑；改質(zhì)；加熱

稠油是指在油層溫度下粘度大于100mPa#s的脫氣原油，但通常都在1Pa#s以上。稠油由于粘度高，流動(dòng)阻力大，不易開采，其突出的特點(diǎn)是含瀝青質(zhì)、膠質(zhì)較高。目前國(guó)內(nèi)外在稠油開采過程中常用的降粘方法有：加熱法、摻稀油法、稠油改質(zhì)降粘及化學(xué)藥劑降粘法。

1.摻稀油降粘

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)， 摻稀油降粘的實(shí)測(cè)值與計(jì)算值接近。我國(guó)遼河高升油田的稠油中，摻入1P3的稀油量，50e時(shí)粘度由2～4Pa#s降為150～200mPa#s。

1.2降粘規(guī)律

（1）輕油摻入稠油后可起到降凝降粘作用，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）一般來說，稠油與輕油的混合溫度越低，降粘效果越好?；旌蠝囟葢?yīng)高于混合油的凝固點(diǎn)3～5e，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油后可改變稠油流型，使其從屈服假塑性體或假塑性體轉(zhuǎn)變?yōu)榕ｎD流體。

1.3 優(yōu)缺點(diǎn)

輕質(zhì)稀原油不僅有好的降粘效果，且能增加產(chǎn)油量，并對(duì)低產(chǎn)、間隙油井輸送更有利。在油井含水升高后，總液量增加，摻輸管可改作出油管，能適應(yīng)油田的變化。因此，在有稀油源的油田，輕油稀釋降粘，具有更好的經(jīng)濟(jì)性和適應(yīng)性。

采用此種方法大規(guī)模地開采稠油時(shí)，選用的稀釋劑必然是稀原油，因?yàn)橄≡蛠碓磸V泛，可提供的數(shù)量大，因此也帶來一些問題。首先，稀原油摻入前，必須經(jīng)過脫水處理，而摻入后，又變成混合含水油，需再次脫水，這就增加了能源消耗；其次，稀原油作為稀釋劑摻入稠油后，降低了稀油的物性。稠油與稀油混合共管外輸時(shí)，增加了輸量，并對(duì)煉油廠工藝流程及技術(shù)設(shè)施產(chǎn)生不利影響；此外，鑒于稠油與稀油在價(jià)格等方面存在的差異，采用摻稀油降粘存在經(jīng)濟(jì)方面的損失。因此，高粘原油加烴類稀釋劑進(jìn)行降粘集輸，并非完善的方法，應(yīng)綜合考慮其經(jīng)濟(jì)性、可行性，必要時(shí)可采用別的更好的方法。

2.加熱降粘

2.1降粘原理

根據(jù)八面河、勝利孤島、克拉瑪依九區(qū)、江漢潛一段高粘原油的粘溫實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，粘度和溫度的關(guān)系為，隨著溫度的升高，原油粘度呈明顯下降的趨勢(shì)，即加熱可達(dá)到降粘效果。

2.2降粘規(guī)律

高粘原油和一般原油也有明顯差別：（1）高粘原油的粘度對(duì)溫度更敏感；（2）高粘原油的凝固過程是隨溫度降低，稠度增大，最后失去流動(dòng)性的漸變過程，而一般原油在反常點(diǎn)以下呈突變過程，這表明：a）高粘原油的加熱降粘效果比一般原油更顯著，采用加熱降粘處理是經(jīng)濟(jì)的；b）高粘原油的低溫流動(dòng)性和在低溫下輸送的安全性比一般原油好，而且粘度受流態(tài)影響也較小，宜于采用大管徑、低流速輸送。

3.化學(xué)降粘

化學(xué)降粘是向原油中加入某種藥劑通過藥劑的作用達(dá)到降低原油粘度的方法。目前對(duì)于任何原油，不管什么條件都能降粘的化學(xué)藥劑尚末發(fā)現(xiàn)，只能對(duì)不同的原油物性和不同的油井生產(chǎn)情況，采取相應(yīng)的降粘措施。

3.1 蠟晶改進(jìn)劑（降凝劑）降凝降粘對(duì)于石蠟基原油，由于原油中蠟含量高，引起原油凝固點(diǎn)高，此類原油在其凝固點(diǎn)以上溫度時(shí)原油粘度并不大，而且對(duì)溫度不敏感，但當(dāng)溫度降到原油凝固點(diǎn)以下時(shí)，粘度急驟上升，所以如能將原油凝固點(diǎn)降低，就能大幅度降低粘度。

蠟晶改進(jìn)劑作用機(jī)理蠟晶改進(jìn)劑是一種分子結(jié)構(gòu)中具有和原油中蠟分子結(jié)構(gòu)相同或相近的正構(gòu)烷烴，并帶有極性基團(tuán)的高分子化合物。它的作用是在熔點(diǎn)溫度下分子排列發(fā)生變化，對(duì)石蠟結(jié)晶產(chǎn)生特殊改進(jìn)作用，即在成核和蠟晶生長(zhǎng)過程中阻止蠟晶的生長(zhǎng)，或在生長(zhǎng)中的蠟晶邊側(cè)結(jié)合上一個(gè)蠟晶改進(jìn)劑。其作用機(jī)理的解釋可歸納為三點(diǎn)：

（1）分散作用。蠟晶改進(jìn)劑在原油析蠟點(diǎn)溫度以上析出，起晶核作用，成為蠟分子吸附生長(zhǎng)的中心，使原油中生成的小顆粒蠟增多。

（2）共晶作用。蠟晶改進(jìn)劑在原油析蠟點(diǎn)溫度時(shí)析出，與蠟共晶，破壞石蠟結(jié)晶的方向性，生成分枝的“過濾殘晶形態(tài)”。

（3）吸附作用。蠟晶改進(jìn)劑在略低于析蠟溫度以下析出，被吸附在蠟晶上改變蠟結(jié)晶的方向性，降低晶體間的粘附作用。

由于石蠟結(jié)晶過程是一個(gè)連續(xù)的過程，原油中的蠟和加入的結(jié)晶改進(jìn)劑又是不同分子結(jié)構(gòu)和大小的混合物，所以蠟晶改進(jìn)劑的作用過程也是一個(gè)連續(xù)的過程，作用機(jī)理不同，蠟晶上存在的蠟晶改進(jìn)劑分子位置不同，結(jié)晶形態(tài)也不同，原油的傾點(diǎn)，屈服值和表觀粘度也不同，試驗(yàn)證明，蠟晶改進(jìn)劑作為晶核或與蠟共晶時(shí)原油流動(dòng)性好，而起吸附作用時(shí)流動(dòng)性差。

3.2稠油催化降粘

在蒸汽驅(qū)或者蒸汽吞吐的注蒸汽階段油層溫度達(dá)150～300e，若在此溫度范圍內(nèi)，加入少量的催化劑如VOSO4，NiSO4，AlCl3，F(xiàn)eCl3等，可使稠油中的膠質(zhì)，瀝青質(zhì)在硫鍵處斷裂產(chǎn)生理想的降粘效果。

3.3表面活性劑降粘

3.3.1降粘原理

表面活性劑降粘通常歸結(jié)為三種機(jī)理：

（1）乳化降粘，即在活性劑作用下使油包水型乳狀液反相成為水包油型乳狀液而降粘。

（2）破乳降粘，即活性劑使油包水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。

（3）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(jī)理往往同時(shí)存在，但活性劑不同和條件不同時(shí)，起主導(dǎo)作用的降粘機(jī)理也不同。

3.3.2常用乳化降粘劑

國(guó)內(nèi)常用的乳化降粘劑有AE1910、J-50、GY-1、BN-99、HRV等。稠油摻活性水所用的表面活性劑有：烷基磺酸鈉、烷基苯磺酸鈉、OP-10等。抽油機(jī)井所用的乳化降粘劑應(yīng)具有低溫快速的性能，摻活性水所用的降粘劑應(yīng)具有在高溫下的水中溶解性和一定的乳化性能。抽油機(jī)井加藥降粘通常采用井口加藥，管道破乳輸送和脫水相結(jié)合的“一條龍”工藝技術(shù)。實(shí)踐證明“一條龍”工藝技術(shù)效果很好。

3.4稠油加堿降粘

由于稠油中有機(jī)酸含量較高，可采用加堿的方法，使堿與有機(jī)酸反應(yīng)生成表面活性物質(zhì)，該活性物質(zhì)是天然的O3W型乳化劑，在該乳化劑的作用下，稠油與水形成O3W型乳狀液，可大幅度降粘。

在稠油開采中，國(guó)內(nèi)外用堿水驅(qū)油的較多，但是至今還沒有系統(tǒng)地研究過與堿水驅(qū)油有關(guān)的乳狀液類型及特征，也沒有具體方法根據(jù)乳狀液特性選擇堿水配方。在堿水降粘方面研究的更少，國(guó)內(nèi)僅對(duì)少數(shù)油進(jìn)行過嘗試。例如，大港孔店油田，采用雷米邦B燒堿=5B1作為降粘劑，投藥量為1000mgPL，可使原油粘度從5000mPa·s（下轉(zhuǎn)第87頁(yè)）（上接第32頁(yè)）降至50mPa·s以下，達(dá)到了輸送目的，但加了降粘劑后的原油采用同一種破乳劑在相同藥量和脫水條件下，油中含水高達(dá)17.5%，水中含油大于87600mgPL，使該項(xiàng)技術(shù)無(wú)法推廣應(yīng)用。

4.結(jié)束語(yǔ)

高粘原油的降粘措施，應(yīng)優(yōu)先考慮化學(xué)降粘，并把降粘輸送和大站處理統(tǒng)一考慮，達(dá)到“一劑多用”。在有稀油可摻的油田，應(yīng)以輕油稀釋降粘為主。加熱降粘主要用于大站處理中的脫水脫氣，達(dá)到“一熱多用”。合理選擇降粘措施對(duì)高粘油集輸、處理有明顯的節(jié)能效果和經(jīng)濟(jì)效益。 [科]

【參考文獻(xiàn)】

[1]羅敬義.遼河油田稠油集輸工藝.石油規(guī)劃設(shè)計(jì)，1992，3.

[2]曲占慶，邢建華，張紅玲等.深層稠油摻稀油舉升方法研究.油氣采收率技術(shù)，2000，7.