稠油降粘工藝技術(shù)研究

陳文超（哈爾濱石油學(xué)院石油工程系，黑龍江 哈爾濱 150027）

稠油一般是指油層溫度下脫氣原油的粘度超過100mPa·s，密度大于0.92g·cm-3的原油。在油田稀油資源緊缺的局面下，稠油將成為石油資源重要的接替資源[1]，我國的稠油資源豐富，但由于粘度高，流動性差，增加了稠油開采和集輸?shù)睦щy，為了改善稠油的開采和集輸，必須研究稠油的性質(zhì)和稠油的降粘工藝技術(shù)。

稠油之所以稠，主要是稠油中的膠質(zhì)、瀝青質(zhì)含量高，膠質(zhì)、瀝青質(zhì)含量越高，油的粘度也就越高，即油越稠。原油中的膠質(zhì)、瀝青質(zhì)并不是單一物質(zhì)，它們是結(jié)構(gòu)復(fù)雜的非烴化合物的混合物，膠質(zhì)的相對分子質(zhì)量較低，溶于油，而瀝青質(zhì)的相對分子質(zhì)量較高，是膠質(zhì)的進(jìn)一步縮合物，不溶于油，分子中稠環(huán)部分成片狀。

1 加熱降粘技術(shù)

稠油熱力降粘開采是應(yīng)用了稠油對溫度高敏感性，即稠油溫度越高粘度越小，即應(yīng)用工藝手段使稠油油層溫度提高，膠質(zhì)分子間、瀝青質(zhì)分散相間和膠質(zhì)分子與瀝青質(zhì)分散相間通過氫鍵和分子糾纏而產(chǎn)生結(jié)構(gòu)的作用力減弱，稠油中的結(jié)構(gòu)被破壞，使粘度明顯降低，提高油層流動性來開采稠油[2]，在一定溫度的范圍內(nèi)，溫度升高稠油粘度將明顯下降，即溫度每升高10℃，稠油的粘度約下降一半；當(dāng)結(jié)構(gòu)完全被破壞時(shí)，稠油粘度就隨溫度的升高而降低得很小，即超過一定溫度范圍，溫度繼續(xù)升高，稠油的粘度降低很小[3]。

2 稠油摻稀油降粘技術(shù)

利用有機(jī)溶劑“相似相溶”的原理，在稠油入管道前，將稀油（如煤油、柴油、輕質(zhì)油等）作為稀釋劑，加入稀油后稠油的粘度大幅度降低，其稀油的作用機(jī)理是由于稀油的加入增加了膠質(zhì)、瀝青質(zhì)分散體之間的距離，減小了它們之間的相互作用力，從而使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生一定程度的破壞而起到降粘。

該方法的優(yōu)點(diǎn)是可直接利用常規(guī)原油輸送系統(tǒng)來輸送稠油，而缺點(diǎn)是需要專門管線把稀油產(chǎn)地輸至油田與稠油摻混，并且摻入稀油后稀油的品質(zhì)發(fā)生改變，其經(jīng)濟(jì)效益不理想。

3 稠油乳化降粘技術(shù)

在一定油水比的條件下，用水溶性的表面活性劑可將稠油從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，其降粘機(jī)理主要是乳化降粘和潤濕降阻[5]。乳化降粘所用得水溶性較好的表面活性劑作為乳化劑，加入后使原油分散而形成O/W型乳狀液，這樣就把原油流動時(shí)油膜與油膜之間的摩擦變?yōu)樗づc水膜之間的摩擦，粘度和摩擦阻力將大幅度的降低；而潤濕降阻則是破壞稠油膜，使表面發(fā)生潤濕反轉(zhuǎn)，即由親油性反轉(zhuǎn)變?yōu)橛H水性，從而減小輸送過程中原油流動的阻力。

雖然目前研究乳化劑的配方很多，但乳化降粘技術(shù)存在許多難以克服的缺點(diǎn)：①稠油采出后破乳困難；②摻水量大，至少30%以上，對于超稠油則超過50%，加大了后續(xù)污水處理，使得處理工藝難度增加；③由于稠油組成的差異，乳化劑對稠油的選擇性強(qiáng)；④O/W乳狀液的腐蝕問題不容忽視；⑤降粘劑的高抗溫、抗鹽、抗礦化度的能力有限，即使效果較好，但成本比較高、不經(jīng)濟(jì)。

4 油溶性降粘劑降粘技術(shù)

油溶性降粘劑降粘是在降凝劑技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種新型降粘技術(shù)，同時(shí)也是克服乳化降粘技術(shù)缺陷的一種稠油降粘方法。使用時(shí)，將配好的油溶性降粘劑溶液從井筒的環(huán)形空間定期定量注入井內(nèi)，通過泵的作用，使藥劑與稠油充分混溶，針對膠質(zhì)、瀝青質(zhì)分子呈層次堆積狀態(tài)，油溶性降粘劑溶解瀝青等重質(zhì)成分通過滲透、分散直至剝離，即降粘劑分子滲入到膠質(zhì)或?yàn)r青質(zhì)分子層之間，其作用類似于粘土水化的過程，從而降低了稠油的粘度[6]。

油溶性降粘劑品種基本上可歸結(jié)為兩類：一類是縮合物型，另一類是不飽和單體的均聚物或共聚物。

5 稠油催化水熱裂解降粘技術(shù)

稠油催化水熱裂解是指在高溫和催化劑存在的條件下，稠油中的活性組分（指稠環(huán)部分連接的碳鏈中有硫鍵的膠質(zhì)、瀝青質(zhì)）與水發(fā)生導(dǎo)致稠油降粘的一系列反應(yīng)。常用的稠油催化劑主要有FeSO4、NiSO4、FeCl3、A1C13等，在蒸汽驅(qū)或蒸汽吞吐的注蒸汽階段加入這些催化劑，稠油受熱裂解，由于碳-硫鍵鍵能低，即在稠油中膠質(zhì)和瀝青質(zhì)碳-硫鍵鍵處斷裂，裂解后稠油中的膠質(zhì)、瀝青質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)均降低，從而達(dá)到降粘的目的。

6 氧化降粘技術(shù)

在稠油中加入氧化劑，可使瀝青質(zhì)中稠環(huán)部分間連接的碳鏈或含雜原子碳鏈通過氧化反應(yīng)斷裂，減小瀝青質(zhì)形成結(jié)構(gòu)的能力，達(dá)到稠油降粘的目的，氧化劑（主劑）為NaIO4和30%H2O2，提供H+的助劑為NaH2PO4和CH3COOH，稠油發(fā)生氧化反應(yīng)后，不但使瀝青質(zhì)相對分子質(zhì)量降低，同時(shí)也降低稠油的粘度。

[1]白潔,王華良,金梅.稠油降粘方法及應(yīng)用情況研究[J].中國化工貿(mào)易,2014,6(29):88.

[2]黃世偉.稠油微生物開采在新疆油田的現(xiàn)場應(yīng)用[J].新疆地質(zhì),2006,24(1):84-87.

[3]黃麗仙,劉小平,盂蓮香,等.稠油乳化降粘劑的研究及應(yīng)用[J].石油化工應(yīng)用,2013,32(5):109-111.

[4]于連東.世界稠油資源的分布及開采技術(shù)的現(xiàn)狀與展望[J].特種油氣藏,2001,8(2):98-103.

[5]孟科全.稠油降粘技術(shù)研究進(jìn)展[J].石油與天然氣,2009,27(6):30-34.

[6]常運(yùn)星,張新軍.稠油油溶性降粘劑降粘機(jī)理研究[J].油氣田地面工程,2006,25(4):8-9.