国内外稠油降粘剂发展现状及展望

国内外稠油降粘剂发展现状及展望

1、概述

稠油，国外叫重质原油，是指在油层条件下，原油粘度大于50mPa·s或者在油层温度下脱气原油粘度大于100mPa·s，密度大于0.934g/cm3的原油。近年来各国石油专家认为，轻质原油的开发受储量的限制，不会有太多的轻质原油储量供我们去开采。据有关资料估计，全世界轻质原油资源为3600亿吨。可采储量为1350亿吨，而重质原油的资源有9000亿吨，可采储量为1800亿吨。我国现已探明和开发的稠油油田已有20多个。主要有胜利油田的孤岛油田，胜坨东营组、单家寺、草桥等油田，大港油田的枣园、羊三木上油组、孔店等油田，新疆的克拉玛依六东区、黑油山油田，吉林的扶余油田。辽河油田稠油储量占全国第一位，产量占辽河油田年产1500万吨的一半以上，主要分布在辽河油田的高升油田、曙一区、欢17块、锦45块、齐40块、锦7块、冷43.37块、牛心坨、海外河及小洼油田。有的区块稠油粘度高达

13×104mPa·s。

稠油之所以稠，主要由于油中胶质、沥青质含量高所致，从表1中可看出，原油中的胶质、沥青质含量越高、油的粘度就越大。

长期以来，世界各国关于重质原油（稠油）和沥青的定义、分类标准及评价的说法不完全一致。1982年2月在委内瑞拉召开的第二届重质原油及沥青砂学术会上正式提出了这一定义和标准，联合国开发训练署推荐的分类标准见表2。

上述由联合国开发训练署推荐的分类标准，主要是针对重质原油和沥青的差异，也包括了重质原油与普通原油界限，但比较粗。根据我国稠油特点和开发的需要，石油总公司勘探开发研究院提出了我国稠油分类标准见表3。

辽河油田参照国内外稠油分类标准和本油田实际及开采工艺，将稠油分为以下四类见表4。

由于稠油粘度大，流动性差，有的在地层温度下根本无法流动，给开采带来许多困难：

1）、由于油稠，所以抽油机的负荷很大，这不仅耗电量大，而且机械事故（如断抽油杆，断悬绳等）也随着增加，作业频繁；

2）、由于油稠，有时连抽油杆也下不去，影响正常生产；

3）、由于油稠，地面管线回压很高，增加了原油外输困难；

4）、由于有的油特稠，在地层条件下无法流动，不采取措施根本无法生产。

为了开采稠油，国内外石油科技工作者做了大量的科学研究。三十年代美国已开始试验。美国、加拿大、委内瑞拉、西德、荷兰、法国、印度尼西亚、土耳其等国广泛采取注蒸气加热油层，开采稠油的技术，我国从“六、五”期间开始研究采取注蒸汽（蒸汽吞吐、蒸汽驱）开采稠油，取得很好的效果，但是这一技术需要耗费大量资金和能源。每年用与烧锅炉产生过热蒸汽要烧掉大量原油（或煤）。辽河油田每年需要烧掉总产量10%左右的原油用于制造蒸汽。

2、乳化浆粘开采稠油的机理

可用乳化剂，乳化降粘法开采稠油，这一方法是将活性剂水溶液注到井下，在适当的温度和搅拌条件下，使稠油以微小的油珠分散在活性水中形成水包油型O/W乳状液，油珠被活性水膜包围，其外相是水，使稠油分子间的摩擦变为水的摩擦，使粘度大幅度下降、从而使高粘度的稠油变为低粘度的水包油型乳化液采出。

3、乳化液的性质及影响因素

水包油型乳状液的粘度可用下面的经验公式来表示：µ0ekψ式中µ——水包油型乳状液的粘度；µ0——水的粘度；ψ——油在乳状液中所占的体积分数；k——常数，决定于ψ，当ψ低于或等于0.74时为7.0，当ψ超过0.74时为8.0；e——自然对数的低，即2.718从式中可以看出：

3.1、水包油型乳状液的粘度只与水的粘度（50℃时为0.55mPa•s）有关，而与油的粘度无关，这是由于水是处在连续相状态，而油是处在分散相状态。

3.2、水包油型乳状液的粘度随油在乳状液中所占的本积分数增加而指数也增加，即乳状液粘度受油在乳状液中所占的体积分数的影响很大。可见，要使稠油乳化后能够降粘，必要条件是要求它乳化后能形成水包油型乳状液，而充分条件是要求油在乳状液中所占的体积分数（或油对水的体积比）不能太大，否则，即使形成水包油型乳状液，它的粘度也会很高。稠油对水的体积比一般是70：30—80：20。在实际生产中，不可能完全形成理想的乳状液，原油多呈较大颗粒分散在活性水中，形成一种水包油型粗分散体系，也可以大大降低流动阻力。另一方面，在油管壁和抽油杆壁上，形成一层活性水膜，使稠油与管壁、抽油杆的摩擦变成与水膜的摩擦，减小了摩擦阻力。大面积掺活性水降

粘生产的降粘机理主要属于润湿减阻。

3.3、水包油乳状液的粘度与温度有关，乳状液的粘度随温度升高而下降。

4、乳化剂的选择及注入工艺

4.1、乳化剂的选择

乳化剂在稠油掺水降粘中起着重要作用。乳状液形成的类型，稳定性都与乳化剂本身的性质有直接关系。选用乳化剂一般按亲水亲油平衡值（HLB）来确定，通常形成O/W型乳状液乙烯聚氧丙烯多烯多胺；聚氧乙烯聚氧丙烯烷基苯酚醚；

选择乳化剂的原则是必须保证O/W乳状液在不同条件下的稳定性，在地面原油脱水处理时应容易分离，在井下条件下，离子和非离子型表面活性剂都可形成低粘度的水包油型乳状液。一般情况下都选用非离子表面活性剂，因为非离子表面活性剂比较便宜、不受产出水影响。而且这类表面活性剂乳化效率高，降粘幅度大，不受介质PH值及硬离子浓度影响，加热时油水易分离，分离后的活性水还可重复使用。

委内瑞拉INIEVEP研究院在奥里诺科稠油区试验研究中，为了找到适合于形成稳定的水包油型乳状液的表面活性剂对500多种化学剂进行实验，其中包括离子型和非离子型及阳离子表面活性剂的试验研究，结果见表5。表5中列出一系列表面活性剂在形成温度，矿化度，原油类型等一组固定参数下得到的部分结果，从表中看出非离子表面活性剂（HLB＞14）产生的乳状液所形成油滴直径小均匀，从而具有较好的稳定性。辽河油田在筛选大量乳化剂同时，提出采用复配方式解决乳化、解堵、防膨等综合技术问题，近年来研究出耐高温（340℃）的乳化剂。目前生产乳化剂的工厂有五、六个。年产上万吨。

4.2、乳状液的配制及注入工艺

选择适合的表面活性剂后，按一定重量加入水里，配成活性水。一般加量在0.02%—1.00%（wt%）范围。对特稠油加入量要高些。在一定温度下（0—90℃）把活性水注入井下，通过机械搅拌形成低粘度的水包油型乳状液。

目前国内外，以计量站和转油站为中心建成稠油掺活性水系统工程。这些流程简单。易于操作，便于管理。

5、稠油乳化降粘技术应用现状及效果

根据国内外一些稠油油田乳化降粘技术效果表明：确定合适的乳化剂和加入量，在一定温度下，使其溶液在井下与地层流体充分混合就会形成低粘度的