采油化学——稠油降粘

1第六章稠油降粘主要内容稠油稠油的升温降粘法稠油的稀释降粘法稠油的乳化降粘法稠油的氧化降粘法稠油的催化水热裂解降粘法第一节稠油第6章稠油降粘1、什么是稠油？稠油是指粘度高、相对密度大的油。稠油是指在油层温度下脱气原油的粘度超过100mPa•s的原油。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结论为什么强调“脱气”原油？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。2、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以上稠油物性参数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采油技术手册，第八分册，P3~73、稠油为什么粘度大？主要是因为稠油中胶质沥青质含量高造成的。胶质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，具有多分散性．与沥青质和芳香烃之间并没有截然的界限。沥青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。沥青质分子模型稠环芳香环环烷环烷基链杂原子胶质分子含有可形成氢键的羟基、氨基、羧基等，它们可通过氢键和分子间力吸附在沥青质相表面，保护着沥青质相，使其分散于油，形成特殊的胶体结构。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）4、稠油粘度大对开发有何影响？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、麻烦稠油降粘法包括：升温降粘法稀释降粘法乳化降粘法氧化降粘法催化水热裂解降粘法主要降粘方法第二节稠油的升温降粘法第6章稠油降粘可用注蒸汽和电加热方法使稠油升温。稠油的粘度结构粘度牛顿粘度结构被破坏稠油的粘度随温度的变化规律可用Andrade公式表示：Tbae式中，μ——稠油的粘度；T——热力学温度；a，b——常数。第三节稠油的稀释降粘法第6章稠油降粘在稠油中加入稀油（如煤油、柴油、轻质油、低粘度原油等），可使稀释后的稠油粘度降低。若在50℃粘度为6.24×104mPa·s的稠油中按不同的质量比加入50℃粘度为10.2mPa·s的煤油，可得到表6-3的结果。稠油稀释后的粘度可按下面的经验式计算：lg（lgμd）=xlg（lgμ1）+(1-x)lg（lgμv）式中，μd——稠油稀释后的粘度；μ1——稀油的粘度；μv——稠油的粘度；x——稀油与稠油的质量比。从上式可以看到，稀油的粘度越低、稀油与稠油的质量比越大，稠油稀释后的粘度就越低。第四节稠油的乳化降粘法第6章稠油降粘在一定油水比的条件下，用水溶性表面活性剂溶液可将稠油乳化成低粘度的水包稠油乳状液。稠油开发的关键：降低粘度，改善流动性1、稠油乳化降粘法的定义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；ke0Richardson公式ke0（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Richardson公式ke0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，求分散相体积分数分别为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·sRichardson公式ke0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=7.0,μ=73mPa·s降粘率=（2000-73）/2000=96.35%（2）若Φ=0.80，则k=8.0,μ=3.3×102mPa·s降粘率=（2000-330）/2000=83.5%有何启示3、稠油乳化降粘技术的关键（1）必须形成水包油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4、稠油乳化降粘剂主要成分是表面活性剂OC9H19CH2OCH210H聚氧乙烯壬基苯酚醚-10（NP-10）十八酸钠（硬脂酸钠）十二烷基苯磺酸钠C12H25SO3NaC17H35COONa4、稠油乳化降粘剂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-4OC9H19CH2OCH210CH2COONaOC9H19CH2OCH24CH2CH2SO3Na4、稠油乳化降粘剂（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（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碱性物质也可以作为乳化降粘剂4、稠油乳化降粘剂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。（1）可用的碱性物质（2）乳化降粘的机理5、稠油降粘剂的使用工艺地面加药方式（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、管线注入四、稠油降粘剂的使用工艺2、井筒加药部位（1）环空加入两种方式（2）空心杆加入第五节稠油的氧化降粘法第6章稠油降粘在稠油中加入氧化剂，可使沥青质中稠环部分间连接的碳链或含杂原子碳链通过下面的氧化反应断裂，减小沥青质形成结构的能力，达到稠油降粘的目的。第六节稠油的催化水热裂解降粘法第6章稠油降粘稠油催化水热裂解是指在高温和催化剂（如FeSO4，NiSO4，VOSO4等）存在的条件下，稠油中的活性组分（指稠环部分连接的碳链中有硫键的胶质、沥青质）与水发生的导致稠油降粘的一系列反应。（1）稠油中活性组分在高温（150~300℃）和催化剂（Mn+，如Fe2+，Ni2+，V4+等）存在的条件下脱氢并水解产生烯醇和硫醇（2）烯醇即变成醛并分解产生一氧化碳（3)一氧化碳在催化剂作用下由水气转换反应再产生氢。（4）稠油中的活性组分在催化剂作用下加氢，使该组分断裂，并释放出硫化氢。本章完