表面活性剂在稠油降粘中的应用

LOGO稠油降粘剂应用研究稠油乳化方法对比稠油乳化的背景稠油乳化原理稠油降黏常用的表面活性剂以应用为分类稠油乳化案例稠油乳化的背景近年来世界能源日趋紧张，常规原油的可采量和产量不断下降，储量丰富的稠油资源逐渐引起各国重视。现有油井的快速损耗与老化引发三次采油（EOR）用化学品市场的繁荣。在已探明的石油资源中，稠油所占比例越来越大，稠油的开采变得越来越重要。但由于稠油具有特殊的高粘度和高凝点的特性，在开发和应用的各个方面都遇到一些技术难题。稠油乳化的背景我国稠油资源丰富，稠油通常是指粘度大于1x102mPa·S或相对密度大于0．929／cm3的原油。稠油富含沥青质和胶质，密度大、黏度高、凝固点高和流动性差，不利于被开采和输运，它们造成原油在储层和井筒中的流动性变差，给开采带来许多不便。解决稠油开采、输运和炼制的关键问题是改善流变性、降低阻力。胶质、沥青质平面分子堆砌图原油胶体模型稠油乳化方法对比开采过程中，当前世界各国对高粘原油的开采主要是依靠传统的热力方法该方法存在以下缺陷：工业上常用的降黏方法加热掺稀油掺溶剂微生物采油催化裂解使用降黏剂受到油层深度限制，超过1400m的油层，效果不佳。使常规的蒸汽吞吐生产周期短、周期产量低、开采成本高。需要购买价格昂贵的高压锅炉，耗费大量能源，成本高。稠油乳化方法对比稠油化学降粘技术主要用于油层解堵、蒸汽吞吐、井筒降粘及输油管降粘等，以在稠油开采中的应用最为重要。作为化学降粘技术核心的表面活性剂的应用，具有如下优点操作容易、用量较小、成本较低，对原油的加工无影响化学降粘剂适用范围广降粘效果好稠油乳化原理降粘机理1.乳化降粘使一定浓度的表面活性剂水溶液，在一定温度下与稠油充分混合，使高粘原油以粗油滴系分散于活性水中，形成低粘度的水包油(O/W)型乳状液。2.油溶性降粘基于原油降凝剂开发技术，针对胶质、沥青质分子呈层次堆积状态，借助高温或溶剂作用下堆积层隙“疏松”的特点，使降粘剂分子“渗入”胶质或沥青质分子层之间，起到降低粘度的目的。3.催化降粘金属物质在高温下使稠油中物质结构发生变化，将稠油中的长链高分子催化裂化成短链低分子物质，从而大幅度降低稠油粘度。4.微生物法降粘微生物降解原油的大分子组分，减少其平均分子量；微生物产生的生物表面活性剂、酸、气等代谢产物能够大幅度降低粘度。由于地层黏土带负电荷，阳离子型活性剂易被地层吸附或产生沉淀，所以很少用作稠油降粘剂。稠油降黏常用的表面活性剂阳离子型阴离子型非离子型复合型化学结构稠油降黏常用的表面活性剂非离子型降粘剂脂肪醇聚氧乙烯醚脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐基酚聚氧乙烯醚聚氧丙烯嵌段型聚醚阴离子型乳化降粘剂烷基磺酸盐石油磺酸盐烯烃磺酸盐二聚物有机酸盐类复合型降粘剂脂肪酸烷醇酰胺烷基酚聚氧乙烯醚烯烃磺酸盐二聚物以应用为分类稠油乳化案例案例一:驱油锦州油田是一个以稠油开发为主的老油田，稠油产量占70%以上，常规的表面活性剂应用空间越来越小，急需新型实用的技术来实现稠油井的稳产工作。2013年，该技术在锦45块现场应用5井次，有效率100%，累计增油1523吨，取得了较明显的效果。以应用为分类稠油乳化案例可以看出，相同驱油试验条件下，微乳液浓度越增加，驱油效果越好。试验条件相同，对于微乳液来说，浓度增加，界面张力降低的效果较好，驱油效率提高的幅度相对较高。该井于2012年11月5日进行现场试验，注入药剂17.5吨，注入压力2MPa，设计注汽量2831立方米，药剂使用浓度为6.2%，该井注汽后生产338天，生产原油1149吨，产水3826立方米，周期对比增油365吨，同时，所对应的024-173、024-175、24-161三口井起到了一定的防窜效果，避免原油损失143吨，合计增油为508吨。以应用为分类稠油乳化案例案列二：井筒降粘在轮古油田的某井筒中，随着举升过程温度下降、黏度上升，轮古稠油的流动性逐渐丧失，因此开采难点主要集中在井筒降黏方面。目前自喷期的轮古稠油多采用掺稀开采。该研究前期筛选出了耐高温和高矿化度的水基降黏剂GLT-6，它在轮古油田地层水条件下有良好的乳化性，经过120℃热处理不会失效。通过添加耐高温和高矿化度的水基降黏剂，在模拟自喷井举升的实验中将黏度31600mPa·s的掺稀稠油转变成黏度不超过400mPa·s的稠油拟乳状液，取得了良好的降黏效果。以应用为分类稠油乳化案例案例三：管道降粘在管道流量为1100-1200m3／d的条件下，垦东451热泵站配制的乳状液到河北热泵站已经发生了油水分层(运行运8小时)，但是，大部分仍以O／W乳状液在流动。此时，压降随时间的变化曲线见图O／W乳状液压降与掺热水(原始)压降相比，总体上前者小于后者。这说明在管道流动过程中O／W乳状液消耗的能量小于稠油掺热水油水体系消耗的能量。该管段的原始平均压降乳化后由0.285MPa降为0.180MPa，该段的平均压降减少了37.05％。这说明在稠油O／W乳化后输送，比加热水输送动力能耗减少三分之一多，节能效明显。以应用为分类稠油乳化案例案例四：油井排污目前塔河油田受胶质、沥青质沉积影响生产的油井约40余口，主要分布在托普台区块、五区、十区和八区等稀油-稠油过渡带上，油井需要刮管、热洗、加药等方式维持生产。2013年10月，采用50%沥青质分散解堵剂稀油溶液，利用连续油管冲洗工艺进行解堵。初期热油处理，后药剂处理，得到筛网处沉积物比较少。以应用为分类稠油乳化案例案例五：生物表面活性剂用生物体系产生的表面活性剂，可减少降黏剂用量，既大大减小环境的污染，又可充分发挥生物方法的优势，具有绿色环保的特点，在未来稠油领域具有较好的应用前景。在50℃下，考察发酵液用量对稠油乳状液黏度的影响。加入发酵液后油样乳状液黏度比加入相同用量蒸馏水后的低，这表明菌株发酵液具有一定的降黏效果。降黏率为50.52％。利用生物与化学的协同效应可显著降低稠油黏度，降黏率达96．43％。