稠油亚毫米分散降粘

稠油亚毫米分散降粘采输技术研究PROMET成都普美特能源技术有限公司重油正在成为21世纪的重要能源•资源量大•具有经济开发价值重油高粘度的根源•核磁共振波谱、红外光谱、X射线衍射谱、电子显微镜等方法研究表明，胶质分子以芳杂稠环平面在沥青质粒子表面重叠堆砌，被氢键固定，形成沥青质粒子的包覆层。胶质分子之间、沥青质分子之间及二者相互之间有强烈的氢键作用，形成的大分子缔合体胶束结构，加上金属杂原子与大分子缔合体的交联是重油高粘度的根源。因此，降低重油中金属杂原子及其赖以存在的沥青质与胶质的含量，或减小体系中大分子的数量，是重油降粘的根本途径。重油高粘度的根源•胶质的主要化学组成示意图•胶质不是严格意义上的化合物，是指原油或其它油样可溶于正庚烷(或正己烷)而不溶于苯的那部分组分，是带长侧的稠环化合物的混合物，其相对分子量在500～1000或更大。如果受热或被氧化，胶质可以转化为沥青质。重油高粘度的根源•沥青质的主要化学结构示意图•沥青质不溶于正庚烷(正己烷)而溶于苯，平均分子量一般在3000～10000之间，由呈二维结构的缩合芳香环结构层在多种非共价键相互作用下联结在一起的层状分子聚集体轮古稠油当天气温约25℃重油开采国内外现状一般来说，超重油中轻组分含量低，沥青质和胶质含量较高，达45％以上，直链烃含量少，从而导致大部分超重油具有高粘度和高密度的特性，开采和运输相当困难。重油开采国内外现状•对于重油油藏，常规的方法是很难开采出来的，因此要采取一些特•殊的技术措施，如冷采技术、热采技术、注气技术、降粘技术或几种方•法复合使用的开采技术。•冷采技术：无砂冷采、出砂冷采、低频脉冲、磁降凝降粘、地震等•热采技术：蒸汽吞吐、蒸汽驱、蒸汽辅助重力泄油(SAGD)、蒸汽•与非凝析气推进(SAGP)、水平压裂辅助蒸汽驱（FAST）、高速脉冲•注蒸汽吞吐（HRIP）、火烧油层、注热段塞、注蒸汽加溶剂、注热碱•水、蒸汽－气体循环、注热水和空气在地层内生成蒸汽、高温聚合物•驱、注蒸汽和聚合物法、煤层加热法、原子能热量等•注气技术：注空气驱、注CO2驱等•降粘技术：物理降粘、化学降粘（催化裂解、加碱、表面活性剂、•降凝剂、油溶性降粘剂）、微生物降粘等重油降粘国内外现状•物理降粘技术主要有掺稀降粘和加热降粘两种方法。加热降粘主要是通过加热的方法提高重油的温度，降低重油的粘度，使重油易于流动。其具体措施包括井筒电加热和输油管线中间加热站等外，其它与前面所述热采方法相似。稀释降粘主要是利用相似相容原理，加入溶剂降低重油粘度，改善其流动性。掺稀油降粘是目前重油开采及输送的主要技术之一，但是大量宝贵的稀油来源问题，成本问题都是制约。特别是，掺稀油比过大，会影响重油的品质(如重交道路沥青的生产)。因此生产上要求在不影响原油开采和输送的前提下，尽可能降低稀油掺入量。重油降粘国内外现状•催化裂解降粘技术：是利用重油与水蒸气之间发生的水热裂解反应，使重油在催化剂作用下，重油中的焦质、沥青质在硫键处断裂发生裂解而成为轻质油，不可逆的降低了重油的粘度，提高了油品的品位，导致原油的蒸汽压增加，油层压力和能量增加，达到提高重油采收率的目的。但此技术需要大量的热量，在低温或常温下采油受到一定的限制，而且选择催化剂也比较难。重金属的存在会使催化剂中毒，要求在加入催化剂前应先除去重油中的重金属成分，而这在油藏中是很难实施的。重油降粘国内外现状•加碱降粘技术：原油中含有一些酸性物质，如脂肪酸、环烷酸、焦质酸和沥青酸，这些酸性物质是潜在的表面活性物质，可被碱活化，形成O/W型乳化剂。在此乳化剂作用下，重油与水形成O/W型乳状液，可大幅降粘。例如：大港孔店油田，采用雷米邦∶烧碱=5∶1作为降粘剂，投药量为1000mg/L，可使原油粘度从5000mPa·s降至50mPa·s以下，达到了输送目的，但加了降粘剂后的原油采用同一种破乳剂在相同药量和脱水条件下，油中含水高达17.5%，水中含油大于87600mg/L，使该项技术无法推广应用。目前国内外主要利用加碱降粘与其它化学降粘技术配合使用来降低重油粘度，从而提高采收率。重油降粘国内外现状表面活性剂降粘技术：是降粘幅度最大使用最经济的化学降粘技术,其中一部分作为辅助降粘手段,与蒸汽吞吐和蒸汽驱等热力采油配合使用,降粘效果更为明显。通常降粘机理归为三种①乳化降粘。②破乳降粘。③吸附降粘。这三种机理往往同时存在，但表面活性剂不同及条件不同时，起主导作用的降粘机理也不同。但o/w乳状液稳定性难以控制，一旦发生乳液反相，原油粘度急剧上升；o/w乳状液的破乳非常困难；脱出的含油和含各种化学剂的污水量大，增加了对污水进行杀菌、缓蚀、阻垢、絮凝和过滤等处理的负担，大大增加了药剂、设备和运行的费用等。重油降粘国内外现状降凝剂降粘技术：降凝剂的分子结构与原油中的蜡分子结构相同或相近，在蜡的成核和生长过程中能够与蜡晶共晶或吸附，阻止了蜡晶的生长，使蜡的网状结构被抑制，由蜡造成的重油的部分结构粘度消失，从而屈服值降低，表观粘度下降。通常降粘机理归为三种①分散理论。②吸附理论。③共晶理论。但降凝剂对原油具有很强的选择性，降凝剂与原油的配伍性和合适加料范围成为制约重油降凝降粘的主要问题；降凝剂仅对高含蜡原油降粘有用，对高含胶质和沥青质的超重油一点作用都没有。重油降粘国内外现状重油微生物降粘开采技术利用微生物代谢产生的能大幅度降低原油粘度的表面活性剂、二氧化碳及有机溶剂等进行有效驱油。目前微生物采油技术已得到了迅速发展，日渐成为种重要的三次采油技术。但目前微生物对重油的降解主要是针对高碳直链烷烃，适用于中低含量的胶质、沥青质的普通重油油藏。而对于富含沥青质、胶质的重油，由于沥青质、胶质结构复杂，微生物对其降解十分困难，开采效果并不理想，开发的微生物菌种往往针对性强，适用面窄，这些都限制了该技术的发展与应用。重油降粘新技术研究思路•创新提出基于采用物理和化学方法协同作用的奥里诺科重油动态造粒开技术。设计一种特殊结构的强亲油弱亲水活性大分子，使活性大分子具有较高的分子量、成膜性好、分散性好、稳定性好，可围绕油颗粒表面形成单分子或多分子吸附膜，而渗透能力差、起泡性差、降低表面张力和界面张力的能力较弱，基本不渗透进油颗粒内部，基本不形成乳化油。重油降粘新技术研究思路•当超重油在水中被打碎成小颗粒的瞬间，活性大分子中的强亲油基团牢固吸附在超重油颗粒表面，由活性大分子中的弱亲水基团形成亲水膜，形成肉眼可见的水包油的“超重油颗粒”，亲水膜包裹的超重油颗粒之间电性排斥，使得超重油颗粒不易发生聚并，超重油颗粒在水中呈分散状态，超重油颗粒之间仅靠一层水膜支撑，整个体系呈膏状。超重油的粘度大幅度下降，采用常规的温水或热水就可以进行水驱开发，既节能，又避免了使用蒸汽开采存在的许多难以解决的难题。重油降粘新技术研究思路强亲油弱亲水活性大分子设计强亲油单体分子设计弱亲水单体分子设计强亲油弱亲水活性大分子合成探索研究强亲油弱亲水活性大分子初步效果分析•海外某超重油的亚毫米分散技术降粘效果强亲油弱亲水活性大分子初步效果分析•海外某超重油的亚毫米分散技术降粘效果强亲油弱亲水活性大分子初步效果分析•海外超稠油•粘度62.30Pa.S降粘剂JN-26,降粘百分含量（相对于稠油）0.10%，稠油100g,水30g,【S4,R30】分散温度/°C粘度/Pa.s备注0------搅拌不分散10------同上200.352搅拌易分散，均匀，颗粒较大，流动性较好300.264同上400.171同上500.165同上600.152同上700.155同上强亲油弱亲水活性大分子初步效果分析•乌尔禾稠油粘度20.2Pa.S降粘剂OA,降粘百分含量（相对于稠油）0.14%，稠油100g,水30g,【S4,R30】分散温度/°C粘度/Pa.s备注00.477搅拌易分散，均匀，颗粒细小，流动性较好100.413同上200.384同上300.373同上400.336同上500.306同上600.320同上700.304同上强亲油弱亲水活性大分子初步效果分析连温曲线强亲油弱亲水活性大分子初步效果分析•海外某超重油的亚毫米分散技术降粘效果重油亚毫米造粒降粘技术应用设想超重油举升工艺设想重油亚毫米造粒降粘技术应用设想超重油水驱开采工艺设想重油亚毫米造粒降粘技术应用设想•1、将活性大分子水溶液通过蒸汽携带进入油藏；•2、在重油采出过程中，与活性大分子水溶液相互作用，并被多孔介质动态造粒得到水包油的“超重油颗粒”分散体；•3、在井底温度较低时仍可举升，大大延长蒸汽吞吐、蒸汽驱和SAGD的开采周期。采出地面后按需要容易再进行各种处理。重油亚毫米造粒降粘技术应用设想超重油输送工艺设想我们的创新1.创新提出基于采用物理和化学方法协同作用的亚毫米造粒方法解决重油降粘技术难题的思路；2.创新设计特殊结构的强亲油弱亲水活性大分子；3.创新设计特殊结构的强亲油单体分子；4.创新设计特殊结构的弱亲水单体分子。