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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?#32422;?#27700;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?#28023;?#27833;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。

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8.0e——自然对数的低,即2.718从式中可以看出:

1、水包油型乳状液的粘度只与水的粘度(50时为0.55mPas)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。

2、水包油型乳状液的粘?#20154;?#27833;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?#28023;?#32780;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?#28023;?#23427;的粘度也会很高。稠油对水的体积比?#35805;?#26159;70308020。在实际生产中,不可能完全形成理想的乳状?#28023;?#21407;油多?#24335;洗?#39063;粒分散在活性水中,形成一种水包油型?#22336;?#25955;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、水包油乳状液的粘度与温度有关,乳状液的粘?#20154;?#28201;度升高而下降。

乳化剂的选择及注入工艺

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?#21152;?#20083;化剂本身的性质有直接关系。选用乳化剂?#35805;?#25353;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?#29992;眩?/span>

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?#26377;?#34920;面活?#32422;?#37117;可形成低粘度的水包油型乳状液。?#35805;?#24773;况下都选用非离子表面活?#32422;粒?#22240;为非离子表面活?#32422;?#27604;较便宜、不受产出水影响。而且这类表面活?#32422;?#20083;化效率高,降粘幅度大,不受介质PH值及硬离?#20248;?#24230;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?#19994;?#36866;合于形成稳定的水包油型乳状液的表面活?#32422;?#23545;500多种化学剂进行实验,其中包括离?#26377;?#21644;非离?#26377;?#21450;阳离子表面活?#32422;?#30340;试验研究,结果见表5。表5中列出一系列表面活?#32422;?#22312;形成温度,矿化度,原油类型等一组固定参数下得?#38477;?#37096;分结果,从表中看出非离子表面活?#32422;粒?/span>HLB14)产生的乳状液所形成油滴?#26412;?#23567;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。

2、乳状液的配制及注入工艺

选择适?#31995;?#34920;面活?#32422;?#21518;,按一定重量加入水里,配成活性水。?#35805;?#21152;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(090)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。

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水包油型乳状?#28023;?#36825;种乳状液可大幅度降低稠油粘度。乳化降粘技术的应用可以解决抽油机负荷大和抽油杆下不去避免机械事故,减少动力消耗,提高泵效增加泵的冲程数提高原油产量。从经济上分析,乳化浆粘技术使用的表面活?#32422;?#29992;?#21487;?#36153;用低,可大幅度降低生产稠油的成本。

Lind bergh(?#20540;?#20271;洛)油田,原油粘度20000mPas20)油的色度为API11采用乳化降粘技术后原油粘度大幅度下降,产量有很大提高。表6是?#20540;?#20271;洛油田某井乳化前后原油粘度比较情况。表7是某油井乳化前后诸生产参数对比情况。抽油杆的最大负荷约为5850kg,最小负荷为0。从井下乳化技术应用后总的能耗比井下乳化技术应?#20204;?#26377;了减少,最大负荷减少。最小负荷增加。井下乳化技术不仅能减少机械负荷,还能增加设备的机械寿命。

亭廷顿油田原油粘度为30000mPas,油田每产出一桶原油向环空加入0.45kg的乙氧基化苯酚非离子表面活?#32422;粒?#22312;井下形成水包油型乳状?#28023;?#20117;下温度13054.5)粘度为10mPas,再由油管抽?#38477;?#38754;。

通过测试比较注入或未注入表面活?#32422;?#27700;溶液情况下产量,泵运转性能、液面、压力降和产出油、水分离特征,得出注入表面活?#32422;?#27700;溶液后乳化作用效果显著。

1)、泵溶剂效率由47%增加到60%2)、环空液面下降到90m3)、升举效率由21%增到47%4)、光油杆马力降低1/35)、地面出油管压降由5.8MPa降到0.1MPa6)、抽油杆下降摩阻力从1070kg降到180kg7)、变速箱最大扭矩由6214.17N.m降到3389.5N.m8)、乳化后产油量增加10%

可恩河油田原油粘度42000MPas,试验中是往油管套管环空加入0.2%wt%)的乙氧基壬基酚(乙氧基数15)水溶?#28023;?#22312;井下形成低粘度的水包油乳状?#28023;?/span>805mPas)每产出一桶原油加0.04kg表面活?#32422;粒?#25928;果显著。

1)、泵冲次由8/min增到12/min

2)、总产油量比加活?#32422;?#21069;提高34%

Bodo油田原油粘度50000mPas以上,抽油杆下不去,泵效低,注表面活?#32422;粒?/span>SRCK1)水溶液后,提高了抽油杆下降速度冲次由不足1/min增到5.7/min,产油是由注剂前1.6t/d增到11t/d

辽河油田冷14井,原油粘度13000mPas,采用由油套环空加活性水,在井下形成水包油型乳状?#28023;?#36798;到增产的目的,不加活性水降粘,抽油杆下不去,产量为0,加活性水降粘后,日产达26t/d,最高达62t/d。锦252828井,50时原油粘度为47560mPas924月蒸汽吞吐,开井生产67天,累计产油225t926月再次注汽日产油降至2t,采用活性水200m3进行处理后,日产油上升至17.5t,回采水率提高至70.6%。锦256850时原油粘度10450mPas,蒸汽吞吐后95天累计产油1840t后再注汽日产油7t/d。采用活性水处理后,日产油增至30t/d,效果十分显著。

结论和展望

1、稠油乳化降粘是一种稠油开采和集输的有效技术,据国内外实践证明,乳化降粘工艺设备简单,已建成以计量站、转油站为中心的掺活性水系统工程,所用乳化剂货源广,价格便宜。采用这一技术可大幅度降低原油开采成本。

2、从国内外乳化降粘趋势看,对采用复配乳化剂而少用单一乳化剂,效果更显著,降粘率达90%以上。

3、乳化降粘技术多和蒸汽吞吐结合起?#20174;?#29992;。已不局限井筒降粘和地面集输,把活性水挤入油层,使表活?#32422;?#33021;够在油层温度下玻璃清洗解除岩石表面的油膜增加储层的渗透率,同时,这种活性水又可形成水包油型乳状液降低原油粘度,使稠油顺利开采出地面和集输,使乳化降粘技术向油层降粘、解堵等多层次技术转化,目前辽河油田等单位研究出的耐高温(340)的降粘剂?#21387;?#27867;应用到生产实践中。

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