发布时间：2022-05-05所属分类：农业论文浏览：1次
摘 要： 摘要：世界上稠油资源非常丰富，约占全球石油总资源量的 70% 以上。稠油开发和集输主要采取加热、掺
摘要：世界上稠油资源非常丰富，约占全球石油总资源量的 70% 以上。稠油开发和集输主要采取加热、掺稀、化学等降粘方法，以最大化挖掘其经济价值。加热降粘法消耗能量大，投资成本高，但适应范围广;对于稠油产量巨大的油田，如附近有稀油资源，掺稀降粘被证实为经济有效 ;实践应用中也会掺入降凝剂或减阻剂等化学药剂，改善稠油集输效率。委内瑞拉重油带普遍采用上述三种方法进行稠油开采。
关键词 ：稠油 ;加热降粘 ;掺稀降粘 ;化学降粘
稠油的通用定义是在地下油藏条件下黏度大于 50 mPas 或地面脱气后黏度大于 100 mPas 的原油。根据 2014 年 EIA 统计数据，世界上的稠油资源非常丰富，其中稠油、超稠油、油砂和沥青大概占全球石油总资源量的 70% 以上，具体数据为稠油地质储量约 8150 亿 t，其中又以委内瑞拉最多，主要分布在奥里诺科重油带，占到世界总量的 48% ;其次是加拿大，约占总量的 32% ;然后是俄罗斯、美国和中国等。稠油从本质上说是富含胶质和沥青质的一种多烃类混合物，相对于普通原油，其特点是重度高、粘度大、流动性差。因此，在稠油开发和集输过程中进行降低稠油黏度的研究，对有效挖掘稠油经济价值有着重要意义。本文主要综述稠油开采和集输的各种降粘技术，并简要介绍在油田的应用情况。
1 加热降粘法
大量实验研究表明，引起稠油粘度高的原因是其胶质、沥青质等大分子在偶极作用、电荷转移、氢键作用等各种作用力下形成了胶束结构。当加热温度提高时，如果胶束结构获得足够的能量能够打破化学键，可使稠油粘度迅速降低 [1]。因此，稠油尤其是超稠油、特超稠油粘度受温度变化的影响比常规原油更加敏感。室内试验表明，如温度升高 10 ℃，稠油黏度可降低一半左右。加热降粘技术就是利用了稠油的这一特性，以加热的方式降低稠油粘度，提高稠油流动性，进而减小稠油在开采和集输过程中的摩阻损失。
1.1 加热集输
原油在进入油田内部管道或外输管道加压输送前或过程中进行加热，降低其粘度来减少摩阻损失。加热输送又可分为热处理输送和预加热输送。热处理输送是在管输之前对稠油进行加热，使稠油粘度降低到可以管输的标准。预加热输送是在输油管道沿途加热，保证稠油在管输过程中维持较高的温度和较低的粘度，常用的方式有沿途水套加热站、热流体预热管道和电伴热等。加热集输在高纬度寒冷地区如国内大庆、哈萨克斯坦、俄罗斯西伯利亚等油田都得到了普遍的应用，但加热输送的主要缺点是能耗大。据统计，被用来作为加热燃料的原油消耗约占整个原油输送量的 1% 以上。另外，加热输送也存在着一定的安全隐患，如果输送过程中管道温度降低，容易发生凝管事故，再启动困难造成严重的经济损失。
1.2 热力开采
稠油开发过程中应用热力开采法是动用稠油储量的常规做法，具体包括蒸汽吞吐、蒸汽驱、SAGD (蒸汽辅助重力泄油)、火烧油层 [2]、电加热杆等。
蒸汽吞吐是向井筒中注入高温高压蒸汽来加热油藏，然后关井焖上 2~7 天，再开井排液采油。目前世界范围内蒸汽吞吐的采收率平均为 15%~20%，而国内稠油热采产量的 80% 是依赖蒸汽吞吐获得，其中又以辽河油田最为典型。
蒸汽驱是稠油油藏经过多轮蒸汽吞吐后，为进一步提高采收率而采取的属于三次采油范畴的热采方法。单独钻取或划分部分井作为注入井，向油层中注入高温高压蒸汽加热油层，在降低原油黏度的同时，驱替地层中的原油到生产井中采出，采收率高于蒸汽吞吐，一般可达到 50%~60%。辽河油田某区块，蒸汽吞吐时的采收率 24%，采用蒸汽驱后可达 53%。
SAGD 也是稠油油藏经过蒸汽吞吐之后的加强版热力采油方法。具体做法是钻取高低位置错开的两口水平井并行穿过油层，上部水平井注入高温高压蒸汽加热原油，在重力作用下，原油和热水流到位于下方的生产井附近，依靠生产井的举升系统将粘度降低的原油和水采出。SAGD 具有高采油能力、高油汽比等优点，可降低井间干扰，避免过早的井间连通，采收率可达 70%。在加拿大的稠油和油砂项目中广泛使用 SAGD 技术，在高油价时期，具有较好的经济效益。
火烧油层是在井下油层位置处点火，通过注入空气或纯氧维持油层燃烧并逐渐扩大燃烧前缘范围。油藏燃烧时发生复杂的物理和化学作用，其中稠油部分受热裂化成轻烃，轻烃受热挥发，在燃烧带以外冷凝形成轻油带。原油受热黏度降低、燃烧产生的水蒸气和 CO2 也都有利于稠油采出。在实验室中，火烧油层采收率可达 90%，现场试验采收率达 50%。全球有 100 多个油田作过火烧油层现场试验，但大多数因技术原因，均未大规模投入应用。
电加热杆采油技术是借助于“集肤原理”，将电磁能转化为热能，实现对井筒内原油的加热，从而降低原油粘度，改善原油流动性。其优点是井筒加热均匀，加热段可控，加热温度可控 [3]，特别适用于水平井段稠油的开采。目前在我国胜利油田、委内瑞拉奥里诺科重油带均有应用，但在低油价形势下，巨大的耗电量与产量增加有限的矛盾仍需克服。
2 掺稀降粘法
掺稀降粘是将密度和粘度较小的轻质原油、凝析油或石脑油等按照一定的比例与稠油混合，根据相似相容原理，降低稠油中胶质、沥青质的浓度，使稠油粘度达到开采和管输的要求 [4]。委内瑞拉著名的奥里诺科重油带目前普遍采用稠油掺石脑油的方式进行生产和集输，即用地面螺杆泵井口掺稀或电潜泵井下掺稀举升的方式生产稠油，经过转油站气液分离并计量、脱盐脱水处理后，通过 200 km 长稀释稠油管道以不加热的方式输送到北部 JOSE 工业园区，拔出稀释剂后的稠油与委内瑞拉国家石油公司提供的 MESA30 轻油混合装船外销，拔出的石脑油重复利用，通过稀释剂管道返输到油田继续掺稀生产。
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尽管掺稀法相对于加热法，能够有效降低稠油开采及集输过程中所需的温度门槛，热能损耗小，在停输时也不易发生凝管事故，但仅适用于附近有稀油资源的油田，而且掺入稀油也加大了原油处理量、管道运输量和炼油厂负荷，增加了地面工程投资和操作成本。有学者认为，高粘原油掺稀开采和集输并非完善的方法，应综合考虑其经济性、可行性，但对于委内瑞拉这一具备巨大石油储量的产油国而言，能够经济有效开发奥里诺科重油带潜力，掺稀法未尝不是一种有效的方法。
3 化学降粘法
我国油田生产积累了大量的化学驱油实践，包括聚合物驱、三元复合驱等，极大地提高了老油田采收率，而化学药剂的加入也是稠油降粘的主要手段之一。目前化学降粘主要方法有水溶性乳化降粘、油溶性降粘剂降粘等 [5]。在原油管道内也可加入化学药剂，改善原油输送效果，如降凝剂和减阻剂 [6]。
3.1 乳化降粘技术
向稠油中掺入含有少量表面活性剂的水溶液，形成水包油(O/W)型乳状液(水为外相，油为内相)。由于水与管壁的摩阻力比原油与管壁的摩阻力小很多，此方法在降低稠油黏度的同时，也降低了整个体系的流动阻力，节约了稠油开采和输送的动力损耗。尽管乳化降粘方法可使稠油粘度降幅 90% 以上，但仍有诸多挑战 ：乳化降粘剂针对性强，特定的降粘剂只适合特定稠油;乳化液易反相，变成油包水(W/ O)型，导致粘度急剧上升，管道堵塞 ;乳状液输送完成后，破乳和污水处理等工序增加工艺难度和操作成本。
3.2 油溶性降粘技术
油溶性降粘剂进入稠油胶质和沥青质中，靠较强的形成氢键的能力，破坏胶质和沥青质所形成的胶束结构，释放原油轻质组分，进而降低稠油粘度。油溶性降粘剂同样具有选择性，不同种类的稠油要选择专门的降粘剂。油溶性降粘剂虽能很好地避免乳化降粘的技术缺陷(如破乳、污水处理等)，但对其研究在国内仍处于起步阶段，开发难度大，且已有的降粘剂降粘效果一般，单独使用很难达到生产所需规模，需要与其他降粘工艺结合，这降低了该方法的应用价值。
3.3 水热催化裂解降粘法
该方法需配合稠油热采使用，即在蒸汽吞吐或蒸汽驱的注蒸汽阶段，稠油在少量可溶性金属如 Ti、 V、Cr、Mn 等催化剂的作用下，与水蒸汽发生水热裂解反应，成为轻质油，同时将未发生裂解的稠油稀释。
3.4 加添加剂输送
目前低油价条件下，委内瑞拉油气投资减少而又面临保产增产的现实需要，东部主力油田地面工程建设的速率往往跟不上油田产量和输送量，在此情况下在掺稀输送的稠油中，适当添加降凝剂或减阻剂，可进一步改善输送效率，提升管道输送量。其中降凝剂可以降低原油凝固点、粘度，改善原油低温流动性，实现不加热输送，典型的降凝剂为丙烯酸高碳醇酯共聚物。减阻剂是某些高分子的聚合物，能使紊流状态下的稠油减少流动阻力，用于应急或短期增输场合。
除了上述主要的稠油降粘方法外，还包括物理场降黏如超声波、微波、磁处理、电场、低频电脉冲振动波降粘等以及微生物降粘等前沿方法 [7]，但这些方法基本都停留在实验室或矿场实验阶段，暂未大规模商业应用，有待未来进一步探索。
4 结论与展望
尽管加热降粘法消耗能量大，投资成本高，但适应范围广，仍是稠油开发和管道运输中广泛应用的方法。对于有充足稀油供应的油田，或是稠油产量巨大的油田，应用轻油掺稀方法未尝不是稠油降粘的一种有效手段。成熟的化学降粘方法因其工艺简单、成本低廉，可以配合加热降粘和掺稀降黏方法联合使用，进一步提升稠油开发的经济效益。——论文作者：潘海滨
参考文献 ：
[1] 王婉清，易晨曦，吴小川，等 . 稠油降粘技术概述 [J]. 四川化工，2013,2(16):13~17.
[2] 王冶红，肖慧兰，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， 2012,30(6):1~4.
[3] 贾建姣，刘博，曹正杰，等 . 电加热杆在昆北油田切 12 区的应用 [J]. 技术研究，2016,1:15.
[4] 尹娇 . 对稠油掺水输送的研究 [D]. 西安 : 西安石油大学，2014:2~6.
[5] 陈玉祥，王霞，等 . 表面活性剂在稠油降粘中的应用 [J]. 重庆科技学院学报，2009,11(1):48~50.
[6] 陈从磊，徐孝轩，王荣娟 . 塔河油田稠油集输工艺现状及公关方向 [J]. 石油规划设计，2015,1(26):30~33.
[7] 孟科全，唐晓东，等 . 稠油降粘技术研究进展 [J]. 天然气与石油，2009,27(3):30~34.
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