稠油降粘工藝技術研究

陳文超（哈爾濱石油學院石油工程系，黑龍江 哈爾濱 150027）

稠油一般是指油層溫度下脫氣原油的粘度超過100mPa·s，密度大于0.92g·cm-3的原油。在油田稀油資源緊缺的局面下，稠油將成為石油資源重要的接替資源[1]，我國的稠油資源豐富，但由于粘度高，流動性差，增加了稠油開采和集輸的困難，為了改善稠油的開采和集輸，必須研究稠油的性質和稠油的降粘工藝技術。

稠油之所以稠，主要是稠油中的膠質、瀝青質含量高，膠質、瀝青質含量越高，油的粘度也就越高，即油越稠。原油中的膠質、瀝青質并不是單一物質，它們是結構復雜的非烴化合物的混合物，膠質的相對分子質量較低，溶于油，而瀝青質的相對分子質量較高，是膠質的進一步縮合物，不溶于油，分子中稠環部分成片狀。

1 加熱降粘技術

稠油熱力降粘開采是應用了稠油對溫度高敏感性，即稠油溫度越高粘度越小，即應用工藝手段使稠油油層溫度提高，膠質分子間、瀝青質分散相間和膠質分子與瀝青質分散相間通過氫鍵和分子糾纏而產生結構的作用力減弱，稠油中的結構被破壞，使粘度明顯降低，提高油層流動性來開采稠油[2]，在一定溫度的范圍內，溫度升高稠油粘度將明顯下降，即溫度每升高10℃，稠油的粘度約下降一半；當結構完全被破壞時，稠油粘度就隨溫度的升高而降低得很小，即超過一定溫度范圍，溫度繼續升高，稠油的粘度降低很小[3]。

2 稠油摻稀油降粘技術

利用有機溶劑“相似相溶”的原理，在稠油入管道前，將稀油（如煤油、柴油、輕質油等）作為稀釋劑，加入稀油后稠油的粘度大幅度降低，其稀油的作用機理是由于稀油的加入增加了膠質、瀝青質分散體之間的距離，減小了它們之間的相互作用力，從而使結構產生一定程度的破壞而起到降粘。

該方法的優點是可直接利用常規原油輸送系統來輸送稠油，而缺點是需要專門管線把稀油產地輸至油田與稠油摻混，并且摻入稀油后稀油的品質發生改變，其經濟效益不理想。

3 稠油乳化降粘技術

在一定油水比的條件下，用水溶性的表面活性劑可將稠油從W/O型乳狀液轉變成O/W型乳狀液，從而達到降粘的目的，其降粘機理主要是乳化降粘和潤濕降阻[5]。乳化降粘所用得水溶性較好的表面活性劑作為乳化劑，加入后使原油分散而形成O/W型乳狀液，這樣就把原油流動時油膜與油膜之間的摩擦變為水膜與水膜之間的摩擦，粘度和摩擦阻力將大幅度的降低；而潤濕降阻則是破壞稠油膜，使表面發生潤濕反轉，即由親油性反轉變為親水性，從而減小輸送過程中原油流動的阻力。

雖然目前研究乳化劑的配方很多，但乳化降粘技術存在許多難以克服的缺點：①稠油采出后破乳困難；②摻水量大，至少30%以上，對于超稠油則超過50%，加大了后續污水處理，使得處理工藝難度增加；③由于稠油組成的差異，乳化劑對稠油的選擇性強；④O/W乳狀液的腐蝕問題不容忽視；⑤降粘劑的高抗溫、抗鹽、抗礦化度的能力有限，即使效果較好，但成本比較高、不經濟。

4 油溶性降粘劑降粘技術

油溶性降粘劑降粘是在降凝劑技術的基礎上發展起來的一種新型降粘技術，同時也是克服乳化降粘技術缺陷的一種稠油降粘方法。使用時，將配好的油溶性降粘劑溶液從井筒的環形空間定期定量注入井內，通過泵的作用，使藥劑與稠油充分混溶，針對膠質、瀝青質分子呈層次堆積狀態，油溶性降粘劑溶解瀝青等重質成分通過滲透、分散直至剝離，即降粘劑分子滲入到膠質或瀝青質分子層之間，其作用類似于粘土水化的過程，從而降低了稠油的粘度[6]。

油溶性降粘劑品種基本上可歸結為兩類：一類是縮合物型，另一類是不飽和單體的均聚物或共聚物。

5 稠油催化水熱裂解降粘技術

稠油催化水熱裂解是指在高溫和催化劑存在的條件下，稠油中的活性組分（指稠環部分連接的碳鏈中有硫鍵的膠質、瀝青質）與水發生導致稠油降粘的一系列反應。常用的稠油催化劑主要有FeSO4、NiSO4、FeCl3、A1C13等，在蒸汽驅或蒸汽吞吐的注蒸汽階段加入這些催化劑，稠油受熱裂解，由于碳-硫鍵鍵能低，即在稠油中膠質和瀝青質碳-硫鍵鍵處斷裂，裂解后稠油中的膠質、瀝青質的質量分數均降低，從而達到降粘的目的。

6 氧化降粘技術

在稠油中加入氧化劑，可使瀝青質中稠環部分間連接的碳鏈或含雜原子碳鏈通過氧化反應斷裂，減小瀝青質形成結構的能力，達到稠油降粘的目的，氧化劑（主劑）為NaIO4和30%H2O2，提供H+的助劑為NaH2PO4和CH3COOH，稠油發生氧化反應后，不但使瀝青質相對分子質量降低，同時也降低稠油的粘度。

[1]白潔,王華良,金梅.稠油降粘方法及應用情況研究[J].中國化工貿易,2014,6(29):88.

[2]黃世偉.稠油微生物開采在新疆油田的現場應用[J].新疆地質,2006,24(1):84-87.

[3]黃麗仙,劉小平,盂蓮香,等.稠油乳化降粘劑的研究及應用[J].石油化工應用,2013,32(5):109-111.

[4]于連東.世界稠油資源的分布及開采技術的現狀與展望[J].特種油氣藏,2001,8(2):98-103.

[5]孟科全.稠油降粘技術研究進展[J].石油與天然氣,2009,27(6):30-34.

[6]常運星,張新軍.稠油油溶性降粘劑降粘機理研究[J].油氣田地面工程,2006,25(4):8-9.