稠油物化采油技術

郭玉山

1.引言

稠油富含膠質、瀝青質、粘度大，開采過程中與蒸汽或其他驅替液的流動比大，流動困難，并且易沉積在巖石表面，造成孔道堵塞。錦州采油廠的稠油產量約占年產量的五分之四，經過多年的生產開發，其生產難度越來越大，生產成本越來越高，因而導致經濟效益下降。為提高稠油油藏開發的經濟效益，根據稠油油藏的具體條件，結合現有的稠油油藏開發工藝技術，采用了稠油物化采油工藝技術，在錦45塊進行了14井次試驗，取得了顯著的經濟效果。

2.關鍵詞：稠油；物化；采油；技術

3.技術原理

稠油物化采油技術，是利用現有的注汽開發工藝技術，把乳化劑隨蒸汽一道注入地層，乳化劑均勻分散在稠油里，同時，采用聲波振動的方法使其混合攪拌，以便形成比較穩定的水包油乳化液，從而實現稠油在地層內的降粘作用。這種在油層內形成的乳化液，能有效地降低稠油在地層內和井筒中的流動阻力，使稠油能順利地進入井筒到達地面，從而達到降粘降耗、增產增效的目的。

該技術采用物理和化學兩種降粘方法互相補充，互相促進，以降低油層內稠油粘度，提高油井產量為目的，盡量利用現有設備及現有工藝流程，制定稠油物化采油技術施工方案，做到少投入、多產出，提高了稠油開發的綜合經濟效益。

3.1聲波技術

稠油物化降粘，僅將乳化劑泵入地層是不夠的，只有充分攪拌、混合，才能使其充分乳化，達到物化降粘的目的。在油層條件下的微裂縫和毛細孔道內，采用一般常規的攪拌方法很難實現。因此，我們采用了聲波技術。聲波的振動作用能使油層孔道內的稠油、乳化劑、凝結水充分地混合、攪拌，促成水包油乳化液的形成。考慮到注汽井高溫、高壓的特點，選擇了以蒸汽為動力的聲波發生器。該聲波發生器的振頻率為1.5-2kh，聲強為140-160db（1-100kw/m2），作用距離為5-8m。該聲波發生器結構簡單，制造方便，結實可靠，不需外加動力，能重復使用，便于維修，是一種安全可靠的聲波發生器。由于該聲波發生器具有強大的功率，除了利用其機械振動實現稠油物化之外，還能利用其空化作用，振動作用促使稠油降粘，在近井地帶產生和擴大微裂縫，解除孔道內的物理堵塞物及解除水鎖、氣鎖等作用，對油層有一定的調剖作用。

3.2.連續滴注降粘技術

在地層條件下，一次性注入乳化劑時，由于不同流體（稠油、降粘劑、蒸汽、水等）在地層流通通道（毛細管、裂縫等）內的段塞作用，不僅使其增大流動阻力，而且很難使它們均勻混合，從而使絕大部分的乳化劑很難發揮作用，降低了乳化劑的使用效果。采用連續滴注技術的目的，是要使乳化劑均勻分散到注入井內的蒸汽中，隨蒸汽一起進入地層，在蒸汽加熱稀釋稠油的同時，乳化劑也分散在溶解的稠油中并與之充分混合，擴大了乳化劑的波及范圍，提高了藥劑的利用率。為了不因滴注乳化劑而影響注汽質量，滴注排量應控制在80-150L/h范圍內。

3.3.耐高溫稠油乳化劑

為滿足滴注技術的要求，藥劑必須抗350 ℃以上高溫。該藥劑主要由非離子表面活性劑，陰離子表面活性劑，無機鹽及抗高溫添加劑等復配而成，具有耐350 ℃以上高溫不降解的特性，能有效地降低了油水界面張力，促使水包油乳化液的形成，該乳化劑具有較長時間的穩定性，隨蒸汽一起進入油層，與油層內的稠油充分混合，為乳化創造了良好的條件。

該藥劑為無色、或淡黃色粘稠性液體，密度1.04—1.1g/cm3、粘度（25℃）50—100mPa.s，PH值（1%水溶液）8—8.5，耐高溫350 ℃。該降粘劑的降粘率大于98%，0.3%的水溶液PH值為7.5—8，不影響原油脫水，不會對地層造成傷害，完全能滿足稠油降粘的要求。

上述技術可單獨使用，而配套使用能使稠油物化降粘、增產取得最佳的技術和經濟效果。

3.4.室內實驗

3.4.1.將該乳化劑配成1%濃度的水溶液，然后將其進行蒸餾，取蒸餾液18g，再往蒸餾液中加入12g自來水，將其裝入盛有70g稠油油樣的燒杯中，進行降粘實驗，此時的降粘率與該降粘劑在常溫條件下0.3%濃度的降粘率相同，這說明該降粘劑的表面活性物質有50%分配到汽相中，因而蒸汽能使表面活性劑進入地層深處，該降粘劑能夠大大地提高超稠油的采收率。

3.4.2.將稠油油樣70g加熱到50℃，再往油樣中加入30g已經配制成0.3%的乳化劑水溶液。在50℃條件下攪拌1分鐘，稠油完全乳化，通過測量計算其降粘率為98.6%，取該乳化液20g加入鋼瓶中，放入300℃的恒溫烘箱中，恒溫24小時，冷卻后取出，放入玻璃杯中，再加熱到50℃，攪拌1分鐘，此時的稠油又完全乳化，降粘率為95.8%，此實驗說明該乳化劑在300℃高溫條件下應具有好的乳化降粘能力，并沒有發生轉向問題。

4.施工工藝

4.1.為了保證該技術的效果，應選擇下列條件的稠油井。

（1）油層發育較好，生產潛力較大的稠油井；

（2）原油粘度大于2×103mPa。s；

（3）注汽后不出或注汽壓力較高而產液較低的稠油井；

（4）注汽輪次較低，含水在50-60%稠油井；

（5）新井投產后產液較低的稠油井；

由于稠油乳化降粘需要保證乳化劑有一定的粘度，（0.3%）因此，對油層內存水過多的高輪次注汽井不宜選作施工井。除了能使稠油增產外，還能提高回采水率，減少油層內的存水量，降低后續注汽的能量消耗，有利于提高注汽效果。

4.2.高溫乳化劑的配制

TR-VD/ZY-1型抗高溫乳化劑，可以用復配原液滴注，也可用其水溶液進行滴注，這主要視現場施工溫度而定。原則上以高濃度為好，但必須易于泵送。降粘劑用量以每注1000m3汽配注2-3噸乳化劑即可，若地下存水較多，應適當提高乳化劑的用量。乳化劑配制成水溶液時，應保證滴注泵能按時將其泵送完畢，且不能對注汽質量產生影響，否則應采取其它措施以保證其可泵送性。

4.3.滴注設備的安裝

滴注設備是實施滴注技術的重要手段，滴注設備包括管線應滿足注汽參數的要求，根據油田的具體情況，選用了經過改裝的兩臺試壓泵作為滴注泵組，其額定泵壓為35MPa，排量為150L/h，完全能滿足大、小鍋爐注汽的要求。從泵組到井口的管線由1"高壓活動管線，截止閥、單流閥等組成，能耐35MPa高壓，保證安全施工。為適應冬季施工要求，儲液罐內裝有盤管用蒸汽加熱保溫，防止乳化劑的稠化和結晶。

4.4.井下管柱

井下管柱主要是聲波發生器組合，聲波發生器組合根據實測數據應以每隔2-3m安裝一個，并按油層位置相應配置。各聲波發生器之間以油管短節連接，隨注汽管柱一起下入井內。根據油層巖性物性條件，在其巖性、物性較差的層段也可將聲波發生器以1m間隔安置，以提高其振動強度，有利于油層裂縫的產生并提高油層的注汽量。聲波發生器內裝有三種孔徑不同的節流板，以提高聲波發生器的功率，安裝時應將小孔徑的裝在下面，大孔徑的裝在上面。理論上裝節流板后會提高注汽壓力，但實際施工中的注汽壓力確實略有下降或持平，這也證明了油層裂縫的產生或乳化液形成后，對稠油增產有良好的作用。

5.現場試驗及效果分析

2017、2018年錦采共實施稠油物化采油技術14井次，措施成功率93%，有效率78.6%，周期對比增油6971.7噸，平均單井增油498噸。總油汽比比上周期高出0.18，投入產出比為5.15。

2017、2018年稠油物化采油技術總投入115萬元，每噸原按850元計算，創經濟效益592.6萬元。

6.認識與結論

（1）通過錦州油田對稠油物化采油技術現場應用情況表明，該技術具有較好的降粘解堵效果，延長了油井生產周期，提高了綜合經濟效益。

（2）滴注技術與聲波技術配套的應用，使藥劑隨蒸汽進入油層深部，充分地與稠油混合、乳化，有效地防止地層毛細孔道內的段塞作用，擴大了藥劑的波及面積，進一步提高了藥劑的利用率。

（3）聲波發生器產生的聲波振動作用能有效地使稠油乳化，并能在油層中產生或擴大裂縫，解除油層物理堵塞，延長了油井生產周期。是一種較好的乳化、解堵工具。

（4）稠油物化采油技術具有一定的調剖作用。

參考文獻：

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[2]石油鉆采工藝，1997.（增刊）

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