化学采油技术在稠油冷采上研究与应用

吞吐开采以及地层温度低油稠难开采等技术难点，借
助化学反应热、稠油稀化降粘、活性助排以及油层低
碳酸解堵技术等特性，将各药剂性能优点有机结合起
来，借助于特殊工艺过程，形成有针对性的化学采油
技术，从而实现了吞吐后期无效井增产和地层稠油冷
采目的。
一、项目概述
经过十多年反复研究、应用，形成了定量评价油井伤害程度的方法，
项目 界面张力，0.3%水溶液，mN/m，≤ 指标要求 6 实测结果 5.0
24h条件下0.5%的水溶液200ml，≥
600
750
二、主要技术简介
5、化学采油技术
（5）对沥青胶质蜡溶解分散效果观察
高1-H4原油+0.25%的药剂，原油在药剂中逐渐分散 溶解形成水包油乳状液，界面不清晰。 80℃,600×。
计应用536井次，措施有效率83.5%，累计增油177000吨，平均单井增油330多吨。
二、主要技术简介
3、稠油稀化降粘技术
（1）技术原理
研究表明，引起原油粘度增大主要原因是：金属元素以配位体（由配位
键形成的配位体分子）形式，使得稠油分子结构空间排布更加网络化，流动 性能变差。稠油稀化降粘技术，是借助物理化学反应，利用络合吸附、絮凝、
75×10-6
3×10-6 120×10-6 5×10-6 18×10-6
5
1 568 10 985
锦45-31-242*
杜32-52-42 杜32-52-42*
5×10-6
132×10-6 36×10-6
2×10-6
8×10-6 1×10-6
13
5860 350
带“*”经过络合、絮凝沉降处理后油样。
（2）主要成份
C1-C4混合有机酸解堵剂的主要成份是：甲、乙、丙、丁（少量）有机酸；酮类、 醛类、醇类有机溶剂；不饱和稀烃；阳离子小分子表面活性剂；氧化剂、分散渗透剂 等化学添加剂。 （3）适用范围及应用效果 C1-C4混合有机酸解堵技术，主要应用于酸敏、水敏严重地层油井解堵，特别是对 沥青质、胶质、蜡等有机物堵塞解堵效果更显著。该技术先后在辽河、大庆、胜利累
井号 锦16-于H12 50℃粘度（mPa.ｓ） 19280 加0.5%稀化剂 964 降粘率（%） 95
锦45-024－155
锦7-038－380
2150
2860
301
343
86
88
（4）药剂助排效果评价 药剂具有较好的助排性，有利于提高地层流体的采出速度和采出程 度。衡量药剂的助排性能，主要测试参数指标是界面张力和发泡量，根 据Q/SYLY0095-2008，室内测试结果见下表4。 表4 药剂助排性能指标测试结果
热化学反应剂是由发热剂、延缓剂、分散剂三部分组成。其中：发热剂
是主剂，它是利用NO2-与NH4+反应产生大量热量与氮气。3mol/L浓度的发热 剂溶液，每立方米可以放出1116.06MJ的热量，生成氮气11m3，气体产生压 力约28MPa，在高温与高压作用下，充分降低原油粘度、改善原油流动性同
时，还能有效的清洗近井地带、井筒，解除污染与堵塞，提高其渗透率。
二、主要技术简介
5、化学采油技术
（2）引发剂浓度反应时间升至沸点及保持沸腾时间室内评价 室内对引起热化学反应的引发剂加量与反应时间、升温至沸点时间及 保持沸腾时间进行测试，测试结果见表2。 表2 引发剂加量反应时间升温至沸点时间及保持沸腾时间测试结果
测试内容 发生反应时间（分） 升至沸点时间（分） 保持沸点时间（分） 0.25% 720 / / 0.50% 524 / / 0.75% 243 84 12 1.00% 152 45 31 1.25% 48 31 24 1.50% 35 23 17 2.00% 27 15 14
沉淀等方法，通过控制改变“目标”元素与原油分子结合方式、赋存状态，
降低原油分子结构上过渡金属元素含量，实现原油粘度降低。 稠油稀化降粘技术开采稠油的原理，不同于利用活性剂，通过油水乳化
方式，形成水包油乳状液，改变界面张力，使稠油降粘实现开采；也不同于
利用溶剂，对稠油溶解、稀释使稠油降粘实现常规开采；而通过控制或改变 影响稠油粘度的核心因素，从分子结构上，利用物化反应（特别是化学反应） 使稠油降粘稀化，被稀化的稠油在一定的条件下又不易反弹，真正实现稠油 常规开采。
二、主要技术简介
2、C1-C4低碳混合有机酸技术
（1）C1-C4低碳混合有机酸技术原理
C1-C4 低碳混合有机酸技术，是利用液蜡裂解合成低级脂肪酸的回馏组份,根据相
似相溶原理并借助氧化加成反应,研制开发的复合型油井解堵剂，该技术既能解除油 层各种垢堵塞，也能对储层结蜡具有很好的溶解、分散效果，同时还能解除生产过程 中造成的各种堵塞。
（1）技术原理
34 1
3、稠油稀化降粘技术
图1
元 素 A含 量 — 原 油 粘 度 关 系
二、主要技术简介
井 号
0 20 40
粘度
A元 素 含 量
60 80
元 素 含 量（ mg/L ）
100
120
二、主要技术简介
3、稠油稀化降粘技术
（2）主要成分 稠油稀化降粘剂的主要成份是：过渡金属络合剂、薄膜扩展剂、 固体气源、分散渗透剂等化学添加剂。 （3） 适用范围及应用效果
粘 度 （ mpa .s）
d3 25
0 100000 120000 140000 160000 180000 20000 40000 60000 80000
d3 25 43 4 5 6 33 25 D3 D3 25 24 68 9 55 95 60 38 80 32 L4 D8 D8 45 61 383 82 20 -4 03 52 -G 35 X2 X2 XG 0 12 40 25 8 J7 J7 J4 J4 525 34 J7 45
冷家油田进行稠油井冷采推广，累计实施128井次，措施有效率86.0%，
平均单井增油286吨，累计增油30000多吨。
二、主要技术简介
4、低温自生气增能技术
（1）技术原理 低温自生气增能技术，是在地层条件下，借助于复合型催化剂，使原来只 能在高温（130-140℃）条件下分解，释放出气体的化学反应，也能够在低温 （10-65℃可控制）条件下反应并产生大量气体，最大限度恢复油井产能。
油田公司科技成果汇报 课题编号：中油辽字【2010】127号
化学采油技术在
稠油冷采上应用
中油辽河油田钻采工艺研究院
2012年10月
汇报提纲
一、项目概述 二、主要技术成果 三、技术创新点 四、现场应用情况 五、吞吐后期油井存在问题及对策
一、项目概述
化学采油技术，结合吞吐后期低效油井已不具备
继续吞吐开采经济性，或因油层薄、井分散不便采取
稠油稀化降粘技术，主要应用于稠油降粘，改变原油流动性，提
高稠油井单井产量方面，当油层温度65℃（吞吐井开采中期以前）以 上，原油粘度低于100000 mPa.ｓ，可利用该技术直接冷采，提高低产
（效）油井的产量；当油层温度低于65℃（吞吐井开采后期），原油
粘度低于50000 mPa.ｓ，可利用该技术直接冷采，提高低产（效）油 井产量。该技术自应用于现场以来，先后在锦州采油厂、曙光采油厂、
二、主要技术简介
3、稠油稀化降粘技术
（1）技术原理
表1 油样（井号） 控制元素含量降低原油粘度实验 A元素质量分数 B元素质量分数 80 ℃稠油粘度mPa.s
兴152
兴152* 锦7-34-350 锦7-34-350* 锦45-31-242
25×10-6
2×10-6 40×10-6 0.6×10-6 56×10-6
二、主要技术简介
5、化学采油技术 （1）技术原理 化学采油技术，结合吞吐后期低效油井已不具备继 续吞吐开采经济性，或因油层薄、井分散不便采取吞吐 开采以及地层温度低油稠难开采技术难点，借助化学反 应热、稀化降粘剂、活性助排以及油层解堵等特性，将
各药剂性能优点有机结合起来，借助于特殊工艺过程，
形成有针对性的化学采油技术，从而实现了吞吐后期无 效井增产和低温地层开采稠油目的。
二、主要技术简介
1、热化学反应技术
（1）热化学反应技术原理
热化学反应技术，是利用化学药剂反应过程释放大量热、气体等特性，
油田上就是利用反应产生热加热地层，降低原油粘度，改善原油流动性；利 用反应产生大量气体，补充地层能量，提高原油采出程度。 化学反应如下： NO2-+ NH4+ （2）主要成份及作用 N2+2H2O+Q； 式中的Q为发热量，反应产物为氮气和水。
二、主要技术简介
4、低温自生气增能技术
（2）主要成份 低温自生气增能技术，由A、B两种药剂构成，A药剂（辅剂或牺牲剂）主要 成份是固体气源药剂、薄膜扩展剂、起泡剂，B药剂（主剂或核心药剂）主要成 份是气源引发剂、原油稀化降粘剂、低碳混合有机酸解堵剂、分散渗透剂、润 湿转向剂。 （3）适用范围及应用效果 低温自生气体增能技术，主要应用于老井产能恢复、挖潜、解除钻完井过程 钻井液伤害以及各种原因造成产能突然下降的油井增产方面，效果非常显著， 特别适应于油层能量较低，随着油层流体的采取，油层能量下降较快的常规油 井增能复产；应用于解除各轮次吞吐造成的油井液锁、水锁、水敏伤害以及解 除近井地带有机物、有机无机垢堵塞； 借助药剂反应释放气体“搅拌作用”大 幅度提高药剂作用效果，从而提高措施有效率。 该技术自2007年应用现场以来，先后在辽河油田锦州采油厂、冷家油田开发 公司、特油公司，长庆油田采油一厂，大庆油田采油八厂应用，截止目前累计 实施98井次，措施有效率93.6%，平均单井增油465吨，取得巨大经济效益。
NO2┐ H2N-CO-NH2 催化剂（ⅰ）→CO2↑+3H2O+2N2↑+ N02↑+Q 15-35℃ H2N-CO-NH2 催化剂（ⅱ）→〔CO(OH)2〕+2NH3↑→CO2↑+H2O+2NH3↑ 35-65℃
低温自生气增能技术，利用药剂对泥浆絮凝、悬浮、分散、降解等作用， 解除钻井过程伤害，借助药剂对原油降粘效果、对储层岩石溶蚀作用等，解除 采油生产各环节所造成堵塞，达到提高油井产能的目的。
Байду номын сангаас公司、浅海公司现场应用，截止目前累计实施122口井，措施有效率96%，
平均单井产量提高幅度82.5%，平均单井增油278吨，其中锦8-兴H1井产量 提高幅度达到360%，阶段累计增油850吨，取得巨大的增产效果。
汇报提纲
一、项目概述 二、主要技术简介 三、技术创新点 四、现场应用情况 五、吞吐后期油井存在问题及对策
二、主要技术简介
5、化学采油技术
（6）药剂暂堵效果评价 首先将烘干恒重标准岩心用A剂真空状态下饱和4小时；其次将饱和好 的岩心放入岩心夹持器中，用平流泵选定适当流量，按照岩心流动仪操作 程序，用模拟地层水驱替岩心，待通过岩心A剂流体体积达到岩心体积2倍 以上时记录平均驱替压力；第三用等流量含B剂的模拟地层水驱替岩心， 待通过岩心B剂流体体积达到岩心体积2倍以上时记录平均驱替压力，实验 测试结果见表5。 表5 流体通过岩心驱替压力变化实验
二、主要技术简介
5、化学采油技术
（5）对沥青胶质蜡溶解分散效果观察
高1-H4原油+0.5%的药剂，原油在药剂中迅速分散溶解 形成较均匀的水包油的微乳液，界面消失。80℃,600×。
二、主要技术简介
5、化学采油技术
（5）对沥青胶质蜡溶解分散效果观察
高1-H4原油+1%的药剂，原油在药剂中充分分散溶 解形成均匀的水包油微乳液，界面消失。80℃,600×。
二、主要技术简介
1、热化学反应技术
延缓剂可控制发热剂的反应速度。根据各施工井的需求来调节
溶液的pH值，从而控制反应速度。分散剂是一种活性物质，由于它
的活性作用，能把蜡质、胶质、沥青质等有机物分散成微小的颗粒， 使其在低温下仍处于分散状态，不会聚结，在高温和大量气体压力 的作用下有利于反应物返排。 (3)适用范围及应用效果 热化学反应技术，在油田主要应用于加热储层，提高油层温度， 降低原油粘度，改善流动性，实现低温稠油冷采，也可以利用反应 过程产生大量气体特性，提高流体采出速度和采出程度。该技术累 计现场应用36井次，措施有效率89%，累计增油9600多吨。
备注：实验温度15℃，主剂：辅剂=1:1，主剂、辅剂浓度均为6mol/L，总体积500ml。
依据表2的测试结果，化学采油技术现场实际应用时引发剂浓度 1.00%-1.25%性价比最高。
二、主要技术简介
5、化学采油技术
（3）药剂原油降粘率效果评价 衡量药剂对原油降粘效果，主要参数是测定药剂对原油的降粘率，测 试结果见下表3。 表3 药剂对原油降粘效果测试表
研制出交替注入液体段塞方法--不动管柱实现超长井段均匀处理，生产出
3种新专利产品并编制出新产品企业标准，获授权发明专利2项，受理专利 4项，申报专利2项，发表论文8篇。
取得产品（技术）创新3项、产品性能集成创新1项、工艺创新1项、应
用配方创新3项，研究水平达到国际先进。 化学采油技术，应用现场以来，先后在锦采、欢采、冷家、油气试采