2克拉玛依厚德广汇石油技术服务有限公司 新疆 克拉玛依 834000
摘要：国内稠油资源丰富，先后在12个盆地发现了70多个重质油田，全国已探明控制储量约16×108t[1]。随着常规油可开采储量的减少，国内能源供应日趋紧张，有效、经济地开采稠油越来越受到重视。但是，由于稠油高粘度和高凝固点，流动性差，不易开采。降粘、改善其流动性是稠油开采的关键。目前国内外稠油开采过程中采用的降粘方法主要有：物理降粘(加热降粘法、掺稀降粘法)、化学降粘法(加碱降粘、降凝剂降粘、表面活性剂降粘、油溶性降粘剂降粘)、改质降粘法、微生物降粘法。
关键词：稠油开采；降粘技术；技术进展
1导言
我国的稠油资源丰富，但由于粘度高，流动性差，增加了稠油开采和集输的困难，为了改善稠油的开采和集输，必须研究稠油的性质和稠油的降粘工艺技术。稠油之所以稠，主要是稠油中的胶质、沥青质含量高，胶质、沥青质含量越高，油的粘度也就越高，即油越稠。原油中的胶质、沥青质并不是单一物质，它们是结构复杂的非烃化合物的混合物，胶质的相对分子质量较低，溶于油，而沥青质的相对分子质量较高，是胶质的进一步缩合物，不溶于油，分子中稠环部分成片状。
2 稠油的性质特点
稠油是指在油层温度下粘度大于100mPa.s的脱气原油，但通常都在1Pa.s以上。相较于普通轻质原油，稠油有其自身特性：粘度高、密度大(克拉玛依油田九区稠油在50℃时，平均粘度为452029mPa.s)；胶质和沥青质含量高；粘度会对温度变化较敏感；O、S、N等杂原子以及Fe、Ni、V等金属元素含量较高，蜡含量低。但我国部分油田如大庆、华北、中原等，其稠油蜡含量较高，大于10%。
3 稠油开采中降粘技术
3.1加热降粘技术
稠油热力降粘开采是应用了稠油对温度高敏感性，即稠油温度越高粘度越小，即应用工艺手段使稠油油层温度提高，胶质分子间、沥青质分散相间和胶质分子与沥青质分散相间通过氢键和分子纠缠而产生结构的作用力减弱，稠油中的结构被破坏，使粘度明显降低，提高油层流动性来开采稠油，在一定温度的范围内，温度升高稠油粘度将明显下降，即温度每升高10℃，稠油的粘度约下降一半；当结构完全被破坏时，稠油粘度就随温度的升高而降低得很小，即超过一定温度范围，温度继续升高，稠油的粘度降低很小。
3.2加碱降粘开采
注入的碱性物质与原油中的酸性物质(如脂肪酸、环烷酸、焦质酸和沥青酸)生成具有表面活性物质(天然的O/W型乳化剂)，在此乳化剂的作用下，稠油与水形成O/W型乳状液，其起到调整驱替剖面、乳化捕集和夹带的作用，从而提高波及体积系数和扫描效率。此外，还能够改变岩石的润湿性，溶解界面薄膜，提高采油率。常用的碱有：NaOH、NaCO3、NaHCO3等。对于酸值大于0.5的原油均适合碱性水驱。
3.3降凝剂降粘开采
降凝剂的分子结构中具有与蜡分子结构相同或相近的正构烷烃链，并带有极性基团。在蜡的成核或蜡晶生长的过程中，降凝剂通过共晶或吸附的作用，改变蜡晶的尺寸和形状，抑制蜡晶的三维空间网状结构的形成，从而改善含蜡原油的低温流动性。其具体的作用机理如下：分散或晶核作用。原油降凝剂在高于析蜡点的温度析出，起到晶核的作用，成为蜡分子吸附生长的中心，使原油中的蜡晶颗粒小而多，减少蜡晶网状结构的产生；吸附作用。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆降凝剂将蜡晶吸附在其周围，阻止进一步析出的蜡晶结合，使其不能与轻组分一起形成三维网状空间结构，降低原油凝固点。生成分支的“过滤残晶形态”，防止网状结构生成，从而降低原油的结构粘度。
3.4稠油掺稀油降粘技术
利用有机溶剂“相似相溶”的原理，在稠油入管道前，将稀油（如煤油、柴油、轻质油等）作为稀释剂，加入稀油后稠油的粘度大幅度降低，其稀油的作用机理是由于稀油的加入增加了胶质、沥青质分散体之间的距离，减小了它们之间的相互作用力，从而使结构产生一定程度的破坏而起到降粘。该方法的优点是可直接利用常规原油输送系统来输送稠油，而缺点是需要专门管线把稀油产地输至油田与稠油掺混，并且掺入稀油后稀油的品质发生改变，其经济效益不理想。
3.5油溶性降粘剂降粘技术
油溶性降粘剂降粘是在降凝剂技术的基础上发展起来的一种新型降粘技术，同时也是克服乳化降粘技术缺陷的一种稠油降粘方法。使用时，将配好的油溶性降粘剂溶液从井筒的环形空间定期定量注入井内，通过泵的作用，使药剂与稠油充分混溶，针对胶质、沥青质分子呈层次堆积状态，油溶性降粘剂溶解沥青等重质成分通过渗透、分散直至剥离，即降粘剂分子渗入到胶质或沥青质分子层之间，其作用类似于粘土水化的过程，从而降低了稠油的粘度。油溶性降粘剂品种基本上可归结为两类：一类是缩合物型，另一类是不饱和单体的均聚物或共聚物。
3.6稠油催化水热裂解降粘技术
稠油催化水热裂解是指在高温和催化剂存在的条件下，稠油中的活性组分（指稠环部分连接的碳链中有硫键的胶质、沥青质）与水发生导致稠油降粘的一系列反应。常用的稠油催化剂主要有FeSO4、NiSO4、FeCl3、A1C13等，在蒸汽驱或蒸汽吞吐的注蒸汽阶段加入这些催化剂，稠油受热裂解，由于碳-硫键键能低，即在稠油中胶质和沥青质碳-硫键键处断裂，裂解后稠油中的胶质、沥青质的质量分数均降低，从而达到降粘的目的。
3.7微生物降粘开采
目前微生物降粘机理主要有降解、产生表面活性剂和产生气体和小分子溶剂三方面：微生物将稠油中高分子量物(胶质、沥青质等)降解为低分子量化合物，从而降低稠油粘度；微生物作用于稠油过程中产生生物表面活性剂，降低水溶液和烃混合物的表面张力，形成O/W结构，达到降粘、改善流动性的目的；微生物产生的气体以气泡的形式存在，增加稠油的流动性，产生的小分子溶剂起到稀释稠油的作用，从而降低稠油粘度。
此外，与化学降粘方法相比，微生物降粘方法效率高且无二次污染，具有良好的发展前景，对其研究深受关注。经菌种筛选，培养出适合克拉玛依稠油的菌种，该菌种可产生生物表面活性剂，降低稠油的油水界面张力形成O/W乳状液，降低稠油粘度。同时培养出的菌种WS-SPB，具有良好的普适性和降粘性能，其对三个油田的稠油的降粘率均可达到50%以上。该微生物能够很好的降解稠油重质组分，和产生表面活性剂乳化降粘。该菌种在稠油微生物降粘中具有巨大的潜力。
4 结论
总之，为油溶性降粘剂与表面活性剂以及其他助剂的复配降粘开采方法是化学降粘的重要方向；研究抗重金属和成本低的催化剂以改质降粘和培养普适性的微生物进行微生物降粘，在未来稠油降粘开采中具有很好的发展前景。
参考文献
[1]王治红,肖惠兰,左毅.开采与集输过程中稠油降粘技术研究进展[J].天然气与石油,2012,06:1-4+7.
[2]王学忠.稠油开采技术进展[J].当代石油石化,2010,01:26-29+50.
[3]包木太,范晓宁,曹秋芳,马爱青,郭省学.稠油降黏开采技术研究进展[J].油田化学,2016,03:284-288+292.
论文作者:谈广练1,赵敏2,杨林科3,李宏飞4,宗世英5
论文发表刊物:《基层建设》2017年第26期
论文发表时间:2017/12/11
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