发布时间：2022-04-22所属分类：工程师职称论文浏览：1次
摘 要： [摘 要]随着世界各地稠油开采量的增加，稠油的开采和运输问题愈来愈引起人们的关注。稠油具有密度大、粘度高、轻油含量少的特点，使得开采和输送稠油的工艺难度大，增加了开采和输送的成本。总结了目前常用的稠油降粘方法，包括物理降粘法、化学降粘法以及稠油改质降粘
[摘 要]随着世界各地稠油开采量的增加，稠油的开采和运输问题愈来愈引起人们的关注。稠油具有密度大、粘度高、轻油含量少的特点，使得开采和输送稠油的工艺难度大，增加了开采和输送的成本。总结了目前常用的稠油降粘方法，包括物理降粘法、化学降粘法以及稠油改质降粘等，介绍了微生物降粘技术、超临界二氧化碳以及其他一些降粘新技术的降粘原理，并分析了未来降粘技术的发展趋势。
[关键词]物理降粘;化学降粘;超临界二氧化碳
稠油是指地层条件下，粘度大于 50 mPa·s 或在油层温度下脱气原油粘度为 l000～10000 mPa·s 的高粘度重质原油。在世界稀油资源紧缺的局面下，稠油将成为石油资源的重要接替资源。我国稠油资源分布十分广泛, 已在 12 个盆地发现了 70 多个重质油田, 预计资源量可达 300×108 t 以上[1]。由于具有密度大、粘度高和凝点高的特点，使得稠油的开采和输送都比其它石蜡基原油困难得多。因此，解决稠油的粘度问题，对稠油开采和管输等具有重要意义。
1 物理降粘技术
1.1 加热降粘技术
稠油热力降粘开采是应用了稠油对温度的高敏感性，即温度越高稠油粘度越小。应用工艺手段使稠油油层温度提高，降低油层中稠油的粘度，提高油层的流动性来开采稠油。稠油加热输送方法是通过加热的方式提高稠油的流动温度，降低稠油的粘度，从而减少稠油管输摩阻损失的一种输送方法。加热输送方法是目前国内外原油主要运输方法，但其能耗高，要消耗 1 %以上的原油输量[2]。
1.2 掺稀油降粘技术
掺稀油降粘法是将采出的稠油在地面进行稀释，降低稠油粘度，再通过管道以混合物的形式输送的方法。它是利用了有机溶剂的相似相溶的原理，一般是将一些低粘液态化合物作为稀释剂来使用，包括凝析油、石脑油、一些轻质油等。该方法的优点是可以直接利用常规的原油输送系统来输送稠油，在停输期间不会发生稠油凝固现象。缺点是需要专门管线把稀油产地输至油田与稠油掺混，掺入稀油后稀油的品质发生改变，经济效益不理想[3]。
掺稀降粘输送方法应用比较广泛，目前在加拿大、美国、委内瑞拉都得到了应用。在我国，新疆油田、胜利油田、河南油田对距离较远的接转站, 均采用掺稀油降粘流程。
1.3 微波降粘技术
利用微波非热效应对稠油进行改性，改变稠油的化学组分，不可逆地改善了稠油的流变性，以达到快速降粘的目的[4]。鉴于微波加热效率高、速度快、清洁无污染，以及具有非热效应的独特优势，采用微波辐射对原油进行降凝、降粘等物理改性，无疑是一种实现原油高效、经济、清洁、快速净化与输送的可行方法 [5]。
2 化学降粘技术
化学降粘就是通过向稠油中添加一定量的化学添加剂，降低稠油的凝固点和流动阻力来实现稠油降粘输送的方法。
2.1 表面活性剂降粘技术
目前表面活性剂降粘技术发展比较成熟，已广泛应用于国内外稠油开采和输送。近年来，纳米技术应用于原油降粘中，在表面活性剂中加入一些改性的纳米材料，使油、水、表面活性剂和助表面活性剂一起形成纳米乳液，这种乳液具有热稳定性和各向同性的多组分分散体系。纳米乳液不需要外界提供能量能自动形成，并且纳米乳液是热力学稳定体系，不易发生聚结[6]。
2.2 稠油催化剂降粘技术
常用的稠油催化剂主要有 VOSO4、NiSO4、AlCl3、FeCl3等，在蒸汽驱或者蒸汽吞吐的注蒸汽阶段加入这些催化剂，可以使稠油中的胶质和沥青质在硫键处断裂，从而达到降粘目的[7]。
2.3 油溶性降粘剂降粘技术
油溶性降粘剂的发展也是在近几年才兴起的一项技术，国内在这方面也有很多应用报道。从实际情况看，有两个问题亟待解决: 一是降粘剂的作用机理;二是降粘剂对原油的选择性。目前，使用油溶性降粘剂进行稠油降粘开采较为可行的方法，是将油溶性降粘剂与稀释剂、乳化剂或热力方法配合使用[8]。
3 稠油改质降粘技术
稠油改质降粘是一种浅度的原油加工方法，它是在输油之前进行脱蜡处理，或者以除碳或加氢的方式使大分子烃分解为小分子烃，从而降低稠油粘度。
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稠油改质降粘方法在国外应用比较成熟。法国提出了加氢降粘裂化法，突破了传统的单纯物理降粘法，可节省各种降粘费用，方便生产。日本瓦斯株式会社和三菱株式会社提出了用以生产轻质燃料油、城市煤气和炼钢用焦的“全部重油残渣改质精炼法” [7]。
稠油经改质后除了得到低粘、优质的合成原油外，所得的副产品渣油可用来产生氢气、加热蒸汽驱动汽轮机发电、加热蒸汽锅炉产生蒸汽进行蒸汽吞吐和蒸汽驱生产等。此法的缺点是成本太高，但其技术前景看好。
4 超临界二氧化碳降粘技术
超临界二氧化碳流体是最近几年在欠平衡钻井领域获得成功应用的一种流体。超临界二氧化碳流体是指当温度和压力分别处于临界温度(31.1 ℃)和临界压力(7.38 MPa)以上的二氧化碳流体，既具有与气体相当的较高的渗透能力和较低的粘度，同时又具有与液体相近的高密度。超临界二氧化碳对储层没有伤害，可有效保护油气层、改善储层渗透性，提高采收率。同时，超临界二氧化碳具有扩散系数大、溶解能力强的特点，可以迅速渗透到混合物内部[9-10]。向稠油中注入一定浓度的二氧化碳，其内部分子间的力由原来的液-液分子间力，变成了液-气分子间的力，分子间的力大大地减小，同时稠油的胶质沥青质大分子结构在溶解二氧化碳后也会遭到破坏，体积发生膨胀、密度减小，粘度迅速降低，从而实现稠油的降粘输送。与传统技术相比，该技术具有前瞻性，工艺具有节能、环保、经济性好等诸多优点，对稠油输送有着重要的意义[11]。
5 其他降粘技术
5.1 微生物降粘技术
化学降粘方法所用的化学剂难以降解，会造成严重的环境污染，而微生物降粘方法效率高，且无二次污染，因此发展前景良好。微生物对稠油的降粘作用主要基于以下三点：微生物以石蜡、沥青质等碳氢化合物为食，将其降解，降低原油粘度及含蜡量;微生物在地层代谢过程中，产生生物表面活性剂及其他有机物，使油水界面张力降低，提高油藏原油的渗透性;微生物中的产气菌在地层活动中，可生成大量的气体，使原油膨胀和降粘[12]。国外此项技术已经应用在油田开采上，国内也做了大量的研究试验，具有施工方便、适应性强、产出液的后处理容易、不污染环境等特点，尤其是在我国稠油油田正处在高含水、低采收率的情况下，将提高这些油田的开采量，降低采出油的油水比。
5.2 低粘液环降粘技术
低粘液环输送方法是近年来国内外稠油输送中重要的研究方向之一。输送过程中，通过向稠油中掺入一定量的低粘度、不相溶液体，将油流的速度控制在一定范围内，形成环状流，将粘度大的稠油作为芯流引入输送管道中，使其被水环包围，不与管壁接触，这层水环可吸收管壁和流体之间存在的剪切应力，降低流动阻力。此项技术在经过大量室内和现场试验，是稠油在输送中最经济的方法。
长距离输送经泵加压时，如何不破坏水环和经泵后再形成水环是一个难题。通过在泵后管道中安装起旋器，利用旋流离心或可实现水环再生。此外，工艺运行中还需解决好管道结垢、腐蚀、后处理( 脱水) 等问题[13-14]。
5.3 天然气饱和降粘输送技术
天然气饱和输送是油田在较高压力下进行油气分离，使一部分天然气溶解于原油中，降低原油粘度，减少摩阻的一种手段。在地下稠油采至地面的过程中，由于温度和压力的降低，溶解气逐渐析出，粘度大幅度升高，流动性变差。可以通过使油气在较高的压力下分离，让一部分天然气保持溶解状态，降低其粘度。当油气分离压力高于原油的饱和压力时，溶有天然气的稠油仍以单相状态存在，只要压力低于饱和压力，溶解气就会析出。因此，天然气饱和输送要求管线的沿程压力高于饱和压力。实践证明，该方法对低温输送高粘原油更为有效[15]。
6 结论及前景展望
(1)物理降粘和化学降粘法是目前油田应用最广泛、最成熟、有效的降粘方法，已在稠油开采、管输过程中得到广泛应用。
(2)微生物降粘技术，作为一种新兴的技术，具有施工方便、适应性强、产出液的后处理容易、不污染环境等特点，应用前景非常光明，需要进一步做好菌种的筛选和培养、油藏的环境勘测、广谱型菌种的研发等，为大规模现场应用做好准备。
(3)超临界二氧化碳降粘输送研究目前处于起步阶段，目前尚有以下问题需要解决：输油时溶解在稠油中的二氧化碳容易逸出，形成多相流，如何保证管输时的稳定性问题是实现超临界二氧化碳降粘输送技术的关键;稠油溶解二氧化碳后形成的酸性溶液腐蚀管路和设备;有关超临界二氧化碳在稠油中的溶解特性及超临界二氧化碳与稠油的混相规律方面的研究还很少。相信超临界二氧化碳降粘输送技术作为一种新的稠油长距离输送技术，在不远的将来用于稠油特别是特稠油的输送必将产生巨大的经济效益和社会效益。——论文作者：赵焕省 1 ，张微 2
参考文献
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