壓裂降粘技術研究

俞天錄(新疆油田公司準東采油廠 新疆 阜康 831511)

準東地區存在大量的稠油資源。由于該區構造復雜，油質粘稠，地層水敏、膠結疏松，儲層易出砂，埋藏較深，被視為難動用儲量，到目前為止，仍沒有一塊被完整開發，僅是利用原有預探井、評價井在試油后開井挖潛利用。

一、壓裂降粘機理

壓裂降粘是在壓裂過程中，利用高排量壓開地層，并把降粘劑擠入地層中較遠的地方，讓其全部濾失在地層中，壓后不隨壓裂液返排，使降粘劑在地層深部達到降粘目的。

壓裂降粘技術主要有以下優點：

（1）深部降粘作用：降粘劑被擠入地層深部，在地層溫度和降粘劑的作用下，使得稠油在地層深部開始降粘，在地層深部改變稠油的流動性，降低流動摩阻，為壓后開采提供了條件。

（2）壓裂降粘連做一次施工，即達到了改造地層，提高低滲油田導流能力，又達到了深部降粘作用，節約了施工費用。

二、降粘劑的篩選

稠油的特點是瀝青質和膠質含量較高，并且粘度較大、使得流動阻力增大，造成開采較困難。根據目前國內外稠油標準,三臺油田的稠油大都在100-10000mpa.s,屬普通稠油。稠油開采過程中常用的降粘方法有，加熱降粘法，水熱裂解降粘法，微生物降粘法，及化學降粘法等。

目前還未發現能適用于在任何條件下，使任何特性的原油都能降底粘度的化學藥劑，只有針對不同種類的原油物理特性和各種油井生產情況，我們采取不同類型的化學降粘方法。三臺油田的構造復雜，埋藏較深，油藏區塊分散、含油面積小、油層薄，上述方法只有化學降粘法比較適宜三臺油田情況。稠油化學降粘是指在稠油中加入某種藥劑起作用后，能夠達到有效降低原油粘度的方法。比較常用降粘方法是在原油中加入油溶性降粘劑或加乳化劑的降粘技術。

1.油溶性降粘劑的降粘技術原理

該降粘技術是由降凝劑技術延伸出來的。降粘劑分子具有較強形成氫鍵的能力，當其進入瀝青質片狀分子和原油的膠質之間，形成了含有降粘劑分子的聚集體(形成新的氫鍵)，這些聚集體使得片狀分子不規則堆砌，造成結構不穩定。同時，降粘劑分子通過滲透和分散作用，進入到膠質和瀝青質片狀分子之間，部分拆散平面重疊堆砌而成的聚集體，降低其有序排列、減小空間伸縮度，因而有效降低了稠油的粘度。

優點：油溶性降粘劑是清潔型降粘劑，相對乳化降粘，其降粘后的油品無需后續(如脫水)處理，使用方法簡單，可以直接加劑降粘。

缺點：油溶型降粘劑具有很強的選擇性。降粘率還不夠高，且價格較高，藥劑用量大。

2.水溶性降粘劑-乳化降粘技術原理

原油中含有天然乳化劑(包括瀝青質、膠質、環環烷酸化合物等)，當原油中有水之后，比較容易形成油包水的乳狀液（簡稱W/O乳狀液），造成原油的粘度較大增加。乳化降粘技術的關鍵是在表面活性劑里加入一定量的水，形成水包油乳狀液（簡稱O/W型乳狀液），可以把高粘度的稠油變成低粘度的水包油型乳狀液，使原油在流動時的高摩擦變為低摩擦，有效降低了原油的流動阻力，使粘度有了較大的降低,實現稠油的順利開采。

O/W型乳狀液的粘度大小和油的粘度沒有關系，只和水的粘度有關。其粘度值隨著油在乳狀液中所占體積分數的增大呈指數形式增大;對于W/O乳狀液則相反，其粘度與油的粘度成正比，即含水量越大，粘度越高。

根據立體幾何的最佳密堆積原理，當原油中含水小于25.98%時形成穩定的W/O型乳狀液，無法降低粘度；當含水在25.98%-74.02%之間時，既可以形成O/W型，又可以形成W/O型的乳狀液，屬于不穩定區域，控制難度太大；當含水大于74.02%時形成穩定的O/W型乳狀液，是我們探索的方向。

優點：①提高原油采收率，降低了油水的流度比，轉變油層巖石的表面潤濕性；

②可以降低油井附近油層的堵塞。

缺點：①摻水量大，增加了后續污水處理設備的負荷；②無論哪種乳狀液其穩定性都較難控制；③O/W乳狀液對采油設備有一定的腐蝕性；④脫出的污水含各種化學劑，增加了對污水處理難度，增加了藥劑、設備和運行的費用等；⑤增加了水敏地層防膨的難度。

3.乳化劑的篩選

對三臺深層稠油油田壓裂選用的乳化劑是原油乳化降粘劑，其主要成份是表面活性劑。按照分子中親水功能基團分類，分為陰離子型乳化劑，陽離子型乳化劑、兩性乳化降粘劑、非離子型乳化劑和復合型乳化劑。

陰離子型乳化劑的親水基團能在水溶液中電離，并以陰離子方式存在。根據陰離子具體結構的不同，又可分為接酸鹽型、硫酸醋鹽型、磺酸鹽型及磷酸鹽型四類。其中磺酸鹽型乳化劑在深層稠油油田開采中廣泛應用。

陽離子型乳化劑的親水基團能在水溶液中電離，并以陽離子方式存在。根據其結構的不同，可分為季餒鹽型和胺鹽型。在三臺深層稠油開采中發現陽離子型乳化劑易于與其他化學助劑反應生成沉淀，失去或減弱其功能，因此在生產中使用較少。

兩性乳化劑的親水基團在水溶液中以陰陽兩種離子形式存在，按結構又可分為氨基和氨基硫酸酷型、狡基型、氨基烷基磺酸型和氨基芳香磺酸四種類型。

非離子型乳化劑因其在原油中的降粘效果好、油水易于分離，成本低的特點，在稠油開采中應用較多，開發研究也較多。

復合型乳化劑成為目前稠油降粘劑發展的趨向，根據構成的不同，可分為非-陽離子型、非-非離子型、非-陰離子型及表面活性劑一電解質等。

結論及建議

1.對三臺深層稠油油田壓裂降粘技術連做一次施工，即可達到了改造地層，提高低滲油田導流能力，又可達到了深部降粘作用，節約了施工費用。

2.在壓裂過程中采用降粘技術，有效降低了施工壓力，減小了施工風險；同時降低了油層阻力，使壓裂易于加砂，提高壓裂成功率。

3.建議在以后的修井時，也可以采用降粘液洗井，降低施工費用。

[1]劉進軍《北三臺油田中高含水期提高壓裂開采效果研究》準東采油廠科技論文.

[2]關潤伶稠油組分的結構分析及降粘劑2006北京交通大學.