稠油乳化降粘方法与机理研究

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1、中国石油大学(华东)硕士学位论文相互缔合重叠堆砌(如图1．1所示)。研究发现，沥青质分子在原油中以三维缔合网络结构形式存在，是一种复杂的体型结构。沥青质分子依靠分子间力和氢键力的有序排列，形成规整度很高的聚集体。胶质分子吸附在沥青质聚集体上，形成了沥青质粒子与液态油之间的过渡层，使沥青质粒子悬浮在油中，形成石油胶体，如图1．2所示pJ．当原油分子间发生相对位移时会产生很大的内摩擦力，从而表现出原油的高粘度。图1-1胶质、沥青质分子平面重叠堆砌图Fig1-1TheplanofcolloidandasphaltenemolecularsOverla

2、pandstuff'mg图1-2原油胶体模型Fig1-2Crudeoilcolloidalmodel原油中蜡含量高时也会导致原油粘度高。蜡一般分为石蜡、微晶蜡和不定型蜡。石蜡是一种含有多种烃类的混合物。根据碳链结构，石蜡主要指C18～C30的正构烷烃(含量90％～92％)，少量支链位于碳链末端的异构烷烃。石蜡常温下呈固态，相对分子质量约为260"-'500。微晶蜡主要为C30""C60的多种饱和烃混合物，包括支链在任何位置上的长链异构烷烃、少量大分子正构烷烃和长侧链环状烃类，其分子结构比石蜡更复杂，分子量3第一章前言更大。不定型蜡是微晶蜡和油的

3、混合物。温度较高时，蜡将全部溶解于原油中。当原油冷却到一定温度时，原油体系的聚集稳定性将开始下降，导致固态烃的析出。随着温度的进一步降低，析出量不断增加，分散相(蜡晶颗粒)逐渐转变为连续相形成包油的蜡晶网络。高凝高粘原油中蜡的结晶析出导致原油的粘度异常变大，严重影响着原油开采和集输。胶态分散的沥青质可作为晶核，使石蜡结晶形成许多细小蜡晶分散在油中。当沥青质含量或胶质含量较大时，原油具有较低的析蜡点。原油中的胶质和沥青质是天然的蜡结晶抑制剂【6】。从化学角度讲，液烃化合物的粘度一般随相对分子质量的增加而增加，它既反应了液烃的内部摩擦力，又包含了结

4、构的信息。相对分子质量相近的不同烃类，环状烃粘度大于链状烃粘度；环状相同时，其侧链越长，粘度越大。稠油组成是影响稠油粘度的内因，温度、压力、溶剂、含水量等是影响稠油粘度的外因【191。1．2．3稠油开采技术目前国内外在稠油开采过程中常用的降粘方法有：加热法、掺稀油法、稠油改质降粘及化学药剂降粘法。1．2．3．1热采法热处理油层采油技术是通过向油层提供热能，提高油层岩石和流体的温度，降低油层流体的粘度，从而增大油藏驱油动力，防止油层中的结蜡现象，减小油层渗流阻力，达到更好地开采稠油及高凝油油藏的目的‘71。目前常用的热处理油层采油技术主要有注热流

5、体(如蒸汽和热水)和火烧油层两类方法。注蒸汽处理油层采油方法提高油井产量和油层采收率的主要原因是通过蒸汽将热能提供给油层岩石和流体，一方面使油层原油的粘度大大降低，从而增加原油的流度；另一方面原油受热后发生体积膨胀，可减少最终的残余油饱和度‘引。根据其采油工艺特点，主要包括蒸汽吞吐和蒸汽驱两种方式。蒸汽吞吐是向采油井注入一定量的蒸汽，关井浸泡一段时间后开井生产，当采油量下降到不经济时，再重复上述作业的采油方式。由于其见效快，容易控制，工作灵活，所以该技术的研究和应用在国内外油田均得到了较快的发展。蒸汽驱是按一定的注采井网，从注汽井注入蒸汽将原油

6、驱替到生产井的热力开采方法。与蒸汽吞吐相比，蒸汽驱需要经过一段较长的时间才能见到效果，费用回收期较长。4中国石油大学(华东)硕士学位论文火烧油层则是在油层中燃烧部分原油产生热量。通过适当的井网将空气或氧气自井中注入油层，并用点火器将油层中部分原油点燃，然后向油层不断注入空气或氧气，以维持油层燃烧，燃烧前缘的高温不断加热油藏岩石和流体，且使原油蒸馏、裂解，并被驱向生产井的采油方式。井筒热力降粘技术是利用高凝油、稠油的流动性对温度敏感这一特点，通过提高井筒流体的温度，使井筒流体粘度降低的工艺技术。目前常用的井筒热力降粘技术根据其加热介质可分为两大类

7、：即热流体循环加热降粘技术和电加热降粘技术。热流体循环加热降粘技术应用地面泵组，将高于井筒生产流体温度的油或水等热流体，以一定的流量通过井下特殊管柱注入井筒中建立循环通道以伴热井筒生产流体，从而达到提高井筒生产流体的温度、降低粘度、改善其流动性目的的工艺技术。电加热降粘技术是利用电热杆或伴热电缆，将电能转化为热能，提高井筒生产流体温度，以降低稠油粘度和改善其流动性。1．2．3．2轻油稀释法在原油加入稀油(如苯、轻质油、柴油等)，原油粘度将降低，同时原油体系稳定性被打破，沥青质发生絮凝和沉积，另外，一些溶剂对蜡具有溶解作用，可降低其凝固点。掺稀油

8、后的稠油粘度可用下式表示【13】：lglgg油=xlglgp稀+(1-X)1919p-(1—1)式中，蛐一稠油掺稀油后的粘度，mPa·s；脚一稀油粘度