辽河油田稠油油藏地面工程关键技术和发展方向

针对辽河油田稠油具有黏度大,胶质、沥青质含量高,密度高,油气比低及黏—温敏感性强等特点,辽河油田在多年的开发建设过程中逐渐形成了独具特色的地面集输、处理及配套技术.文章介绍了单管加热集输、双管掺水集输等辽河油田稠油集输典型工艺流程;热化学沉降+电化学的密闭脱水工艺、两段热化学沉降脱水工艺等稠油脱水关键技术;稠油污水深度处理工艺和SAGD注气系统关键技术.为了适应稠油开发方式的转变,探讨了今后稠油集输、处理工艺的发展方向和有待解决的问题.     

洼38稠油热化学沉降脱水和高温脱水试验研究

辽河油田洼38稠油密度大(ρ_(20)为989.6kg/m~3)、粘度高(50℃时为9800mPa·s)、胶质沥青质含量高(分别为29.75和4.58％),这是影响稠油脱水的主要因素。为减小其相对密度和粘度,对洼38稠油掺不同比例的柴油,在70～90℃条件下进行热化学沉降脱水和在110～150℃条件下进行高温脱水试验,找出了稠油掺柴油的最佳掺量比、最佳药剂及其用量、最佳脱水温度和最佳沉降时间。     

水包稠油乳状液中孤岛稠油组分间相互作用初探

 研究了孤岛稠油脱沥青质油、胶质、沥青质及胶质与沥青质混合物对水包稠油乳状液界面性质的影响。结果表明，具有高芳碳率、低烷基碳率、高芳香环缩合程度的沥青质组分界面活性较高。在水包稠油乳状液形成过程中，芳香分的存在有利于以稠合芳香环系为核心的胶质粒子的溶解，促进胶质单元结构在油滴表面的吸附，使脱沥青质油的界面活性高于胶质。胶质对沥青质有很好的分散作用，使沥青质在油相中溶解度增加，沥青质分子以较小的缔合体或以自由分子状态存在，沥青质分子中所有极性基团较易到达表面上，使油水界面张力降低。稠油组分与阴离子乳化剂LAS存在正的协同作用，与非离子乳化剂OP-10存在负的协同作用。稠油各组分共同与乳化剂作用形成稳定的水包稠油乳状液。     

塔河超稠油胶质、沥青质形貌分析

用环境扫描电子显微镜观察稠油非烃组分胶质和沥青质的形貌,分析结果表明,胶质分子之间、沥青质分子之间以及二者之间可以发生相互作用,形成结构较大的颗粒,胶质颗粒之间连接紧密,沥青质颗粒之间较分散。胶质和沥青质的含量和平面堆砌结构是影响稠油粘度的因素。     

转相点对稠油预脱水工艺的影响

稠油大都采用注热蒸汽的方式开采，采出来的稠油含水率在40％-80％之间。由于稠油密度与水的密度接近，油水分离非常困难。联合站原油脱水工艺从实现热化学沉降脱水替代电脱水以来，采用的一直是热化学沉降脱水工艺。针对采用热化学沉降脱水工艺脱水温度高、脱水时间长等问题，进行了稠油回掺高温底水预脱水工艺实验研究。     

油田稠油污泥脱水技术

在含油污水深度处理系统中,沉降罐产生的污泥以及气浮工艺产生的浮渣形成了污泥,对于一般的含油污泥脱水处理,大都从污泥末端治理为出发点,通过投加化学药剂实现含油污泥的机械脱水。而对于油田含油污泥,尤其是稠油污泥,其脱水技术存在很大难度。由于稠油粘度大,项变温度拐点高,含胶质和沥青质,油水密度接近,产生的污泥含水率在98%以上,并且含油量高达20%以上,污泥粘度大,流动性差,泥、油、水相互包裹在一起,三相分离困难,一方面造成原油资源的浪费和生产成本的提高,另一方面带来了二次污染,因此,需要提出一个合理的技术来解决这个难题。稠…     

稠油乳状液及稠油破乳脱水问题

简述了胶质、沥青质在石油胶体(原油)和原油乳状液中的作用.讨论了胜利孤东、孤岛、单家寺、草桥,渤海绥中36-1等重质高黏原油及哈得4高黏原油中沥青质、胶质、蜡含量与原油物性之间的关系,这些原油与水形成的乳状液的特点和稳定性,这些原油脱水所用破乳剂的类型、代号、用量及脱水温度.指出具有多支链、星形结构的高分子量聚醚或其扩链产物是稠油的高效破乳剂.表3参5.     

三元复合驱和聚合物驱采出原油组成和破乳脱水的关系

 进行了三元复合驱采出液和聚合物驱采出液与水驱采出液的对比破乳脱水实验及模拟采出液的破乳脱水实验, 考察了三元复合驱和聚合物驱采出原油与水驱采出原油组成的差异, 以及沥青质和胶质对破乳脱水效果的影响. 结果表明, 与水驱相比, 由于原油各组分与岩石表面相互作用力的差异及不同驱替液的驱替能力的差异, 三元复合驱和聚合物驱采出原油中的沥青质、胶质和芳烃含量增加. 原油中的沥青质和胶质含量的增加, 导致采出液的油、水相分离更困难, 因为沥青质和胶质是原油中对油-水界面膜强度贡献较大的组分, 其进入油-水界面使界面膜强度较大. 沥青质形成的界面膜的强度大于胶质形成的界面膜, 因此沥青质对油、水分离的影响大于胶质.     

辽河稠油乳化降黏剂的性能评价

通过实验研制出适合辽河稠油的LY-5型乳化降黏剂,分析降黏机理并对温度、加剂浓度、时间和含水率等影响因素进行了评价,对配伍性及腐蚀性进行了测试。结果表明:LY-5降黏剂中极性高渗助剂解离胶质沥青质网状构架,稠油形成小颗粒,降黏剂的表面活性成分在小颗粒表面形成一层膜,阻止胶质沥青质再次积聚形成网状结构,达到稳定降低稠油黏度的目的。辽河稠油中胶质沥青质质量分数大于45%,地层水矿化度不大,LY-5型降黏剂最佳加剂质量浓度1 000 mg/L,加剂后原油在50℃下黏度在100 m Pa·s以下,降黏率达到99.8%且稳定,达到油井举升条件,乳状液随温度升高黏度增大,水的质量分数在20%~70%具有最佳降黏效果。降黏剂具有一定的缓蚀性,加量为5%时,缓蚀率可达100%,且对联合站水处理无影响。     

蒸汽吞吐过程中储层矿物对稠油组分变化的影响

热采是世界上开采稠油最有效的提高采收率技术。蒸汽能降低稠油的粘度，稠油和蒸汽之间也存在化学反应。该化学反应能导致蒸汽注入过程中二氧化碳、硫化氢和氢气等气相组分的形成。Hyne等人用“水热解”一词形容高温、高压水同稠油和焦油砂沥青之间的化学作用，并将该过程同在高温、高压下与氢发生反应的“水热”(hydrothermolysis)过程加以区别，从典型化合物中获得的结果显示，一些矿物组分——尤其是微量金属，例如钒和镍，能够加速存在于稠油中的有机硫组分的分解，产生一氧化碳和前面曾提到的其它气体。稠油的“水热”作用能够导致饱和成分和芳香成分的增加，以及胶质和沥青质的减少，降低平均分子量和粘度，从而提高油品质量。     

枝型油溶性降黏剂的合成及降黏机理

针对目前油溶性稠油降黏剂存在使用条件受限和降黏效果差等问题,研制了一种枝型油溶性原油降黏剂.其降黏机理是:降黏剂中的极性基团可以和原油中的胶质沥青质形成氢键;降黏剂中含有的长链烷基也可以吸附一些胶质沥青质,有效地阻碍了胶质沥青质的堆积;而降黏剂所具有的枝型结构可以更进一步将胶质沥青质分散开来,达到降黏的目的.该降黏剂的降黏效果好于目前使用的油溶性降黏剂,对多种稠油均具有一定的降黏效果.     

水包稠油乳状液稳定性研究 Ⅱ．稠油官能团组分表面膜性质探索

测定了辽河油田杜－84稠油化学官能团组分酸性分,碱性分,两性分,中性分以及沥青质,胶质的表面膜膜压－面积（π-A）等温曲线和膜面积损失曲线,考察了水相PH值,扩展溶剂芳香度等因素对π-A曲线的影响,结果表明,稠油各组分都能在空气／水表面形成二维不溶性表面膜,其中酸性分和沥青质的膜压较高;扩展溶剂芳香度增大,酸性分和两性分的膜压明显增大;PH值对酸性分,碱性分,两性分和沥青质π－A曲线的影响最大,一般来说,增强碱性条件,有利于各组分膜压的提高,;膜面积损失曲线表明,酸性分形成的单分子膜最稳定,沥青质,两性分形成的单分子膜较稳定,综合分析结果表明,酸性分或沥青质是稠油中成膜的主要界面活性组分,它们对水包稠油乳状液稳定性的贡献较大,油相高芳香度,水相碱性条件下有利于水包稠油乳状液的稳定。     

稠油油藏胶质沥青质分散技术

为解决稠油开采过程中胶质沥青质析出堵塞储层的问题,进行了稠油油藏胶质沥青质分散解堵技术研究,研制成功了稠油油藏胶质沥青质分散解堵剂.该分散剂具有极强的溶解、分散稠油中的胶质沥青质及杂环芳烃能力和抗凝固防沉降能力,在10℃低温下系统仍不会分层.注汽过程中能防止胶质沥青质沉积,疏通液体流动通道,大幅度降低注汽压力;同时可有效降低稠油黏度,提高原油在低温下的流动性,改善稠油、超稠油在井筒的举升能力及地面的集输效果.     

稠油黏度影响因素研究进展

分析了稠油的黏温性质及流变特性,讨论了稠油黏度的影响因素,稠油胶体体系中由胶质、沥青质缔合形成的大分子聚集体是造成稠油高黏的根本原因,而过渡金属元素(Ni,V等)及杂原子(S,N,O等)在胶质、沥青质中的富集是缔合的主要原因。     

水溶性降黏剂和油溶性降黏剂对油水界面膜的影响

为揭示水溶性和油溶性降黏剂对采出液破乳脱水的影响,研究了聚氧乙烯醚型水溶性降黏剂（SH）和不饱和酸酯聚合物型油溶性降黏剂（SL）对胜利油田陈庄稠油采出液破乳的影响,通过扩张流变法和扫描电镜从界面膜角度分析了两种降黏剂对稠油采出液稳定性的影响机理。结果表明,SH浓度由0 增至3 g/L 时,采出液油水界面扩张模量由20.09 mN/m降至3.02 mN/m,脱水率由47.62%增至66.67%,界面黏性模量和弹性模量降低,相角由18.43o增至29.43o,SH分子可增大沥青质之间及胶质与沥青质之间的距离,使界面膜强度减小。SL 浓度由0增至3 g/L 时,油水界面扩张模量由20.09 mN/m增至34.76 mN/m,脱水率由47.62%降至6.80%,界面黏性模量降低的同时弹性模量增加,相角由18.43o降至9.83o,SL可增强沥青质分子之间的相互作用,沥青质表面呈现“鱼鳞”形状的规则排布,结构紧密,界面膜强度增强。SH有利于稠油采出液破乳脱水,而SL不利于稠油采出液破乳脱水。图12 参14     

塔河油田三号联合站稀油脱水技术实验

通过能谱分析、电镜扫描等分析塔河油田三号联稀油脱水异常的中间层成分,结果显示沉淀物具有薄膜和网状结构,主要成分为胶质、沥青质、蜡和黏土矿物。对现场使用效果较好的破乳剂和复配药剂进行评价,得到适合联合站稀油的复合药剂:DSK—2(140 mg/L)+十二烷基苯磺酸钠(0.5%)+Ca Cl2(1%)。稠油加量为25%时脱水效果最好(稀油用于掺稀生产,所以需要将稀油密度控制在0.908 g/cm3以下),25%稠油加量的混合油密度为0.903 g/cm3、黏度1200 m Pa·s左右,DSK—2药剂加量为140 mg/L时绝对脱水率能达到66.56%。稠油的加入能有效分散沉淀物,抑制沉淀物的聚集,从而阻止网状结构的形成,最终实现助脱水。     

水热反应对辽河稠油组分及其性质的影响

热力开采是目前提高稠油采收率的重要途径之一,但目前对于热力开采中稠油发生水热反应后各组分的变化还缺乏深入的了解.在高压反应釜中对辽河稠油进行了水热反应试验,用液固色谱法对稠油组分进行了分离.结果表明,稠油在水热反应后,沥青质、芳香分和饱和分的含量有所增加,而胶质的含量下降.沥青质分子量增大、沥青质胶体当量直径变大,这种结构参数的变化表明,沥青质有缔合倾向.     

用Langmuir—Blodgett技术研究原油中沥青质和胶质膜性质

用Ｌａｎｇｍｕｉｒ－Ｂｌｏｄｇｅｔｔ技术测试了一系列沥青质膜,胶质膜的π－Ａ等温曲线,结果表明,原油中的沥青质和胶质在空气－水界硐均形成不溶性膜;沥青质膜的性质溶剂芳香性的不同而不同,胶质膜的性质与沥青质膜有较大差异;胶质与沥青质的相互作用能显著地影响沥青胶质混合膜的性质。     

稠油主要族组分对其粘度的影响

对稠油主要族组 分的含量与粘度关系进行了定量的实验研究。结果表明,饱和烃、芳烃、中性非烃、酸性非烃、胶质和沥青质的质量分数分别与稠油的粘度呈指数函数关系。稠油的粘度随饱和烃和芳烃质量分数的增加而呈指数函数关系降低,随中性非烃、酸性非烃、胶质和沥青质质量分数的增加而呈指数函数关系升高,对稠油粘度影响重要程度的顺序为:胶质和沥青质>酸性非烃>中性非烃。其中,胶质和沥青质的质量分数是影响稠油粘度的最主要因素,这与其它实验研究结果是一致的。降低稠油中的中性非烃、酸性非烃、胶质和沥青质质量分数,将有效降低稠油的粘度。     

影响原油脱水的原因分析及对策探讨

由于胶质、沥青质等物质的大量存在，原油易形成稳定性较高的Ｗ／Ｏ型乳状、准确测定并控制储罐中原油的温度，采用ＶＡＩ－７００侧向伸入式搅拌器，可使乳状液的油 力降低，有利于原油脱水。