yh第6章_稠油降粘

1第6章稠油降粘第二篇采油化学（1）什么是稠油稠油是指在油层温度下脱气原油的粘度超过100mPa•s的原油。6.1稠油三个要素油层温度脱气原油粘度界限第6章稠油降粘高凝油与高粘油？（2）稠油的分类：普通稠油：粘度100－1×104mPa.s；相对密度0.920特稠油：粘度1×104－5×104mPa.s；相对密度0.950超稠油：粘度5×104－10×104mPa.s；相对密度0.980特超稠油：粘度＞10×104mPa.s；相对密度1.000第6章稠油降粘6.1稠油“稠油的粘度对温度极其敏感，准确测定稠油粘温关系数据对于提高稠油油藏开发方案选择与数值模拟结果的可靠性是十分重要的。”摘自“稠油油藏流体物性分析方法-原油粘度测定，SY/T6316-1997”前言第6章稠油降粘6.1稠油稠油粘温曲线30405060708090100102103104105粘度，mPa.s温度，℃塔河TK1055胜利陈庄13-15辽河齐40塔河TK1244稠油的粘度受温度影响影响很大油层中有溶解气，可以降低原油粘度。稠油井井下取样非常困难，取样时往往会损失溶解气，而将油样恢复到相似状态困难、成本高。第6章稠油降粘6.1稠油（3）稠油的特点二个特点粘度高密度大粘度从100mPa•s到几十万mPa•s相对密度可超过1.0第6章稠油降粘6.1稠油稠油物性参数采油技术手册，第八分册，P3~7第6章稠油降粘油田区块油层埋深密度粘度(50℃、脱气)杜84杜家台油层1122-15000.93320杜1-7-5大凌河油层950-10900.9830000-40000辽河杜84兴隆台油层650-7501.0032963（100℃）九区齐古组160-2300.924-0.9502300-15000（23℃）克拉玛依凤城全区齐古组150-5000.9377-0.961950000-170000（30℃）单家寺Ng1100-12000.98-0.998984-55880草桥Ng820-9600.9671-1.06110163-47223胜利孤岛Ng1200-14000.95-0.99250-5700羊三木明、馆1220-14300.95-0.96289-1073大港枣园枣北下第三纪孔一段1736-20360.92502262我国稠油储量丰富（4）稠油粘度大的原因沥青质胶质一般把石油中不溶于非极性的小分子正构烷烃而溶于苯的物质称为沥青质，它是石油中分子量最大、极性最强的非烃组分。主要是因为稠油中胶质、沥青质含量高造成的。胶质是石油中分子量及极性均仅次于沥青质的大分子非烃化合物，具有很大的多分散性．与沥青质和芳香烃之间并没有截然的界限。第6章稠油降粘6.1稠油胶质沥青质单元片结构示意图单元薄片似晶缔合体微粒胶束超分子稠环芳香环环烷环烷基链杂原子沥青质似晶缔合体结构示意图单元薄片似晶缔合体微粒胶束超分子芳香盘环烷环及烷基链胶质沥青状组分超分子结构模型单元薄片似晶缔合体微粒胶束超分子胶束微粒侧链束原油的胶体模型从稠油粘度与胶质沥青质含量的相关曲线可以看出：胶质沥青质含量越高，原油粘度越大（Fuel,87(13-14),2008,3065-3070）（5）稠油粘度大对开发的影响影响油层采收率影响井筒举升影响地面输送影响三个环节剥离难、易指进抽油机负荷大、耗电量多，机械事故多输送困难、麻烦第6章稠油降粘6.1稠油第6章稠油降粘6.2升温降粘法B／TmAe=μ——稠油粘度，mPa·s；T——热力学温度；A,B——常数。粘度随温度的变化规律可用Andrade公式表示。稠油热采第6章稠油降粘6.3稀释降粘法加入稀油降低稠油粘度的方法。稀释后的粘度可用下面的经验公式计算：lg(lgμd)=xlg(lgμl)+(1-x)lg(lgμv)μd——稠油稀释后粘度，mPa·s；μl——稀油的粘度，mPa·s；μx——稠油的粘度，mPa·s；x——稀油与稠油的质量比。在表面活性剂作用下，将稠油乳化成水包油（O/W）乳状液，粘度可以大大降低。稠油开发的关键：降低粘度，改善流动性（1）稠油乳化降粘开采的机理第6章稠油降粘6.4乳化降粘法（2）Richardson公式μ——乳状液粘度，mPa·sμ0——分散介质粘度，mPa·sΦ——乳状液中分散相所占体积百分数，%k——常数：•Φ≤0.74时，k为7.0，•当φ0.74时，k为8.0；mmke0=第6章稠油降粘6.4乳化降粘法（2）Richardson公式mmke0=（1）乳状液粘度取决于分散介质粘度。（2）乳状液粘度取决于分散相所占体积分数。启示第6章稠油降粘6.4乳化降粘法（2）Richardson公式mmke0=50℃时稠油的粘度为2000mPa·S，水的粘度为0.55mPa·S。在表面活性剂的作用，将稠油乳化成水包油乳状液，求分散相质量分数分别为0.7和0.8时所形成乳状液的粘度。练习：（1）若Φ=0.70,则k=7.0μ=0.55mPa·S×2.7187.0×0.7=73mPa·S（2）若Φ=0.80，则k=8.0μ=0.55mPa·S×2.7188.0×0.80=3.3×102mPa·S第6章稠油降粘6.4乳化降粘法（3）稠油乳化降粘技术的关键（1）必须形成水包油（O/W)乳状液油井产出液含水率大于10%适应条件两个关键（2）产出液必须有一定含水率第6章稠油降粘6.4乳化降粘法防止反型乳化！A.主要成分是表面活性剂OC9H19CH2OCH210H聚氧乙烯壬基苯酚醚-10十八酸钠十二烷基苯磺酸钠C12H25SO3NaC17H35COONa第6章稠油降粘6.4乳化降粘法A.主要成分是表面活性剂OC9H19CH2SO3NaOCH210羧甲基聚氧乙烯壬基苯酚醚-10聚氧乙烯壬基苯酚醚硫酸酯钠盐-10聚氧乙烯壬基苯酚醚乙基磺酸钠-4OC9H19CH2OCH210CH2COONaOC9H19CH2OCH24CH2CH2SO3Na第6章稠油降粘6.4乳化降粘法α-烯烃磺酸盐（1）非离子表面活性剂主要适应温度不高、粘度不大的普通稠油降粘。（2）一些羧酸盐和磺酸盐表面活性剂具有较高的耐温、耐盐能力。说明第6章稠油降粘6.4乳化降粘法（3）表面活性剂在水溶液中的质量分数一般是0.02%~0.5%。（4）好的稠油降粘剂和表面活性剂的HLB值、油水界面张力没有对应关系。α-烯烃磺酸盐对几种稠油的界面张力0204060801001200.010.1110IFT/（mN/m）t/min胜利陈庄胜利草桥胜利桩西好的稠油降粘剂应达到的要求：（1）流动分散；（2）静止分层振荡一次振荡二次静止5分钟后稠油油丝驱油剂水溶液油滴容易乳化和破乳B.碱性物质也可以作为乳化降粘剂NaOH、Na2CO3、复合碱、造纸黑液等碱可以和原油中的石油酸反应，生成石油酸盐，起到乳化剂的作用。可用的碱性物质乳化降粘的机理第6章稠油降粘6.4乳化降粘法乳化剂0.2-0.5%,稠油：水＝70：30－80：20说明碱是发现最早的稠油降粘剂。碱和外加的表面活性剂往往产生协同效应。碱的降粘作用具有广谱性。碱有最佳使用浓度，有时会形成油包水乳状液。在碱的作用下形成的乳状液往往比较稳定。第6章稠油降粘6.4乳化降粘法（4）稠油降粘剂的使用工艺A.地面加药方式（1）人工间歇加药三种方式（2）井口加药装置加药（3）集中配置、管线注入第6章稠油降粘6.4乳化降粘法连续自滴加药装置示意图1—总阀门；2—套管阀；3—排放阀；4—进气阀；5—连通阀；6—加药阀；7—放空阀1237654第6章稠油降粘降粘剂集中配置示意图1342管线水至联合站中间处理器561、计量间2、降粘剂配制计量罐3、潜油泵4、降粘剂配制罐5、降粘剂管线6、采油管线第6章稠油降粘B.井筒加药部位（1）环空加入两种方式（2）空心杆加入第6章稠油降粘6.4乳化降粘法图7-9环空掺化学剂举升工艺示意图（1）泵抽油杆喇叭口φ89mm油管油层人工井底环空掺入6.4乳化降粘法第6章稠油降粘井下掺药装置油管封隔器抽油泵油层注入液混合产出人工井底环空掺入第6章稠油降粘Φ36×6mm空心杆Φ89mm油管实心杆抽油泵油层注入液混合产出空心杆掺入第6章稠油降粘6.5氧化降粘法原理：加入氧化剂，使沥青质中稠环部分间连接的碳链或含杂原子碳链断裂，减小其形成结构的能力，达到降粘的目的。氧化产物产生醇－醛－酸。常用的氧化剂（主剂）NaIO4和30％的H2O2。助剂：可提供H+物质加速氧化反应的进行，NaH2PO4、CH3COOH。如：NaIO4／NaH2PO4＝1：130％的H2O2／CH3COOH＝1：10第6章稠油降粘6.6催化水热裂解降粘法原理：在高温和催化剂的作用下，稠油中的活性组份（稠环部分连接的碳链中有硫键的胶质和沥青质）与水发生一系列反应，导致粘度的降低。催化剂：FeSO4、NiSO4、VOSO4等。适用温度：250－300℃。产物检测：二氧化碳、氢、硫化氢和烃气等。（1）电热杆降粘；（2）掺水降粘；（3）油溶性降粘剂降粘等。6.7其他降粘法第6章稠油降粘通常采用组合降粘法注蒸汽法是常用的稠油开采法本章小结（1）稠油的分类、特点；（2）常用的稠油降粘法、用剂、特点及其机理。思考题：（1）什么是稠油？通常分为哪几类？稠油粘度高的原因？（2）简述乳化降粘常用的活性剂及其作用机理。