化学降黏技术在中深层稠油开采中的应用

任德强 REN De-qiang

（中国石油辽河油田分公司钻采工艺研究院，盘锦 124010）

摘要：中深层稠油开采难度较大，主要是由于油层埋藏深、原油黏度大，造成了开采方面的难题。目前，中深层稠油油藏主要的开采方式有两种，即热采和冷采。本文主要介绍化学降黏技术在中深层稠油开采中的应用。化学降黏技术包括乳化降黏技术和油溶性降黏技术，通过实验方法对油样进行降黏剂配方体系的筛选和复配，二者在井筒降黏和油井增产方面都有广泛的应用。另外，自生热化学降黏技术为中深层稠油冷采提供了更多的选择。本文阐述了化学降黏技术的原理、降黏剂的类型及实验评价、现场应用效果，并对各种化学降黏技术的适应性进行了评价。

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关键词 ：稠油；化学降黏；乳化降黏；油溶性降黏；自生热化学降黏

中图分类号：TE35 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2015）17-0185-02

作者简介：任德强（1978-），男，黑龙江安达人，工程师，工程硕士学位，主要从事石油及天然气开采工艺技术研究。

0 引言

“稠油”是指在油层温度下脱气原油黏度大于100mPa·s、相对密度大于0.92的原油，国外称之为“重油”。由于开发需要进一步将稠油分为普通稠油、超稠油和特稠油。由于稠油、超稠油的胶质、沥青质含量高，因而黏度高，密度大，凝固点高，低温下流动性差。而中深层稠油一般油层埋深在1000m以下，热采时会出现注汽压力高,油层加热效果差等现象，从而造成井筒举升困难。目前，加热法、掺稀油法和化学降黏法等方法是常用井筒降黏方法。对于蒸汽吞吐效果差、注汽压力高的油井，采用化学降黏技术进行处理，可以有效地降低注汽压力，改善注汽效果。化学降黏方法包括乳化降黏技术、油溶性降黏技术和热化学反应降黏技术。

1 乳化降黏技术

稠油乳化降黏是指在稠油（或油水分散体系）中加入适当的水以及合适的稠油乳化剂，并在一定的温度条件下通过机械搅拌作用，使原油以小油滴的形式分散在水中，从而将稠油与管壁间以及稠油间的内摩擦变为水与管壁以及水与水之间的摩擦，通过减小整套体系的流动阻力来降低稠油开采及输送时的动力能耗。在实验室中，稠油乳化降黏应符合三点要求：①体系中存在水和油；②选择合适的乳化降黏剂；③充分、均匀的搅拌。

1.1 作用机理

稠油乳化降黏技术的作用机理主要归结为三种：①乳化降黏：W/O型转变为O/W型乳化液； ②破乳降黏：W/O型乳化液破乳生成游离水；③吸附降黏：降黏剂分子吸附于管壁上或油层上降低摩擦阻力。这三种降黏机理往往同时存在，不同降黏剂与不同条件起主导作用的降黏机理也不同。

1.2 实验分析

通过微观实验观察及数据分析发现：稠油乳化降黏过程可分为两个阶段：第一阶段是破乳降黏，第二阶段是乳化降黏，起主要降黏作用的是乳化降黏。吸附作用有利于稠油降低摩阻，对其降黏效果贡献较小。

1.3 降黏剂的类型及应用评价

乳化降黏剂主要由表面活性物质组成。一般来说，下列几类表面活性剂均可用作稠油乳化降黏剂：①非离子型：非离子型乳化降黏剂现场使用降黏效果较好，但耐温性较差，不适用于热采；②阴离子型：阴离子型乳化降黏剂现场使用乳化效果较好，但耐矿化度较差；③非离子-阴离子结合型：该类型乳化降黏剂现场使用效果，克服了非离子型和阴离子型的耐温不强和耐矿化度不强的缺点，适应性较好；④阳离子型：该类型乳化降黏剂离子带正电荷，由于地层中的粘土矿物颗粒一般显负电性，导致其损耗量大，成本增加，限制了它的用途。

2 油溶性降黏技术

油溶性降黏技术是基于降凝技术逐步发展起来的降黏方法。在高温条件下，稠油中胶束结构较松散，油溶性降黏剂分子本身极易形成氢键，发生反应时，这些分子逐步分散在胶质、沥青质的分子之间，与之构成超强的氢键，原本由平面重叠堆砌起来的聚集体在这个过程中逐渐离散，使得稠油中的超分子结构向低层次转化，并且释放出胶束机构中包裹的液态油滴，最终达到稠油降黏的目的。

油溶性降黏技术需要满足以下两个条件：①稠油的含水率较低；②药剂的溶解效应要强。

2.1 作用机理

油溶性降黏剂的作用机理分以下四种：①降黏剂分子与胶质、沥青质分子的相互作用；②降黏剂分子的溶剂化作用；③降黏剂分子的溶解作用；④降黏剂分子与蜡晶的作用。

2.2 降黏剂的类型及应用评价

油溶性降黏剂的类型主要有以下几类：①缩聚物型：该类降黏剂仅仅包括一两种单体，结构相对单一，应用时间较早，应用范围小；②共聚物型：该类降黏剂是多种单体特性的综合体，应用效果显著，且应用领域广泛，是目前使用频率较高的降黏剂；③表面活性剂型：该类药剂的单体主要由具有表面活性的物质组成，用三元或多元共聚物复配可得，多与共聚物型复配使用。

3 自生热化学降黏技术

热化学反应技术，是利用化学药剂反应过程释放大量热和气体的特性，加热地层，降低原油粘度，改善原油流动性补充地层能量，提高原油采出程度。

3.1 化学反应剂的组成

热化学反应剂是由发热剂、延缓剂、分散剂三部分组成。

发热剂由两种化学试剂构成，分为主剂和辅剂，它是利用NO2-与NH4+反应生成大量热与氮气。3mol/L浓度的发热剂溶液，每立方米能释放1116.06MJ的热量，并生成11m3氮气，气体会产生28MPa左右的压力。发热剂反应的快慢可结合施工要求，利用延缓剂进行调控。分散剂系一种能将蜡质、胶质、沥青质等有机物离散成微小的颗粒的活性物质，它可以使有机物其在低温条件下不集聚，在高温和大量气体压力的作用下促进反应物返排。

3.2 实验评价

通过引发剂用量对反应时间、升温至沸点时间及保持沸腾时间的室内评价实验，结合活性热化学采油技术现场施工时间确定，引发剂浓度1.00%～1.25%性价比最高。

4 现场应用情况

该技术在辽河油田的中深层稠油油藏开采中累计施工200井次以上，稠油井最高粘度达30000mPa·s，开采油井深度最大超过1800m，措施有效率95%以上，措施后平均单井增油125t。

典型井实例：

①WE38-H5是辽河油田的一口稠油井，采用了泵上加降黏剂方式解决了举升困难，下泵深度1225m，降黏剂浓度0.3%，延长生产周期84d，累计增产原油325t，产液1700m3。

②J8-23-342井开采于楼油层，补层后第一周期注汽，注汽压力达16MPa，明显高于该油田平均注汽压力，因注汽压力高注不进，停注。分析认为主要原因是油稠以及泥浆污染地层，后采用降黏工艺配合注汽，措施后注汽压力恢复正常12.5MPa，周期注汽1180m3，生产正常，周期累计增油440t。

5 结论

①化学降黏技术成为了中深层稠油的开采不可或缺的配套技术。

②乳化降黏技术和油溶性降黏技术的应用能够有效地降低中深层抽油井的注汽压力，改善注汽效果。

③自生热化学降黏技术适用于无条件注汽的稠油井开采，可起到增产效果。

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参考文献：

[1]张锐，等.稠油热采技术[M].北京:石油工业出版社，1999.

[2]马春宝.稠油化学降黏技术在稠油井的应用[J].山东化工，2013，42（8）.

[3]李永太，等.稠油胶质沥青分散解堵剂性能评价与现场应用[J].西安石油大学学报(自然科学版)，2010，25（2）.