壓裂降粘技術(shù)研究

俞天錄(新疆油田公司準(zhǔn)東采油廠 新疆 阜康 831511)

準(zhǔn)東地區(qū)存在大量的稠油資源。由于該區(qū)構(gòu)造復(fù)雜，油質(zhì)粘稠，地層水敏、膠結(jié)疏松，儲(chǔ)層易出砂，埋藏較深，被視為難動(dòng)用儲(chǔ)量，到目前為止，仍沒(méi)有一塊被完整開(kāi)發(fā)，僅是利用原有預(yù)探井、評(píng)價(jià)井在試油后開(kāi)井挖潛利用。

一、壓裂降粘機(jī)理

壓裂降粘是在壓裂過(guò)程中，利用高排量壓開(kāi)地層，并把降粘劑擠入地層中較遠(yuǎn)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(dá)到降粘目的。

壓裂降粘技術(shù)主要有以下優(yōu)點(diǎn)：

（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(kāi)始降粘，在地層深部改變稠油的流動(dòng)性，降低流動(dòng)摩阻，為壓后開(kāi)采提供了條件。

（2）壓裂降粘連做一次施工，即達(dá)到了改造地層，提高低滲油田導(dǎo)流能力，又達(dá)到了深部降粘作用，節(jié)約了施工費(fèi)用。

二、降粘劑的篩選

稠油的特點(diǎn)是瀝青質(zhì)和膠質(zhì)含量較高，并且粘度較大、使得流動(dòng)阻力增大，造成開(kāi)采較困難。根據(jù)目前國(guó)內(nèi)外稠油標(biāo)準(zhǔn),三臺(tái)油田的稠油大都在100-10000mpa.s,屬普通稠油。稠油開(kāi)采過(guò)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(xué)降粘法等。

目前還未發(fā)現(xiàn)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(xué)藥劑，只有針對(duì)不同種類的原油物理特性和各種油井生產(chǎn)情況，我們采取不同類型的化學(xué)降粘方法。三臺(tái)油田的構(gòu)造復(fù)雜，埋藏較深，油藏區(qū)塊分散、含油面積小、油層薄，上述方法只有化學(xué)降粘法比較適宜三臺(tái)油田情況。稠油化學(xué)降粘是指在稠油中加入某種藥劑起作用后，能夠達(dá)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(shù)。

1.油溶性降粘劑的降粘技術(shù)原理

該降粘技術(shù)是由降凝劑技術(shù)延伸出來(lái)的。降粘劑分子具有較強(qiáng)形成氫鍵的能力，當(dāng)其進(jìn)入瀝青質(zhì)片狀分子和原油的膠質(zhì)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(guī)則堆砌，造成結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定。同時(shí)，降粘劑分子通過(guò)滲透和分散作用，進(jìn)入到膠質(zhì)和瀝青質(zhì)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(yōu)點(diǎn)：油溶性降粘劑是清潔型降粘劑，相對(duì)乳化降粘，其降粘后的油品無(wú)需后續(xù)(如脫水)處理，使用方法簡(jiǎn)單，可以直接加劑降粘。

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

2.水溶性降粘劑-乳化降粘技術(shù)原理

原油中含有天然乳化劑(包括瀝青質(zhì)、膠質(zhì)、環(huán)環(huán)烷酸化合物等)，當(dāng)原油中有水之后，比較容易形成油包水的乳狀液（簡(jiǎn)稱W/O乳狀液），造成原油的粘度較大增加。乳化降粘技術(shù)的關(guān)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(jiǎn)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(dòng)時(shí)的高摩擦變?yōu)榈湍Σ粒行Ы档土嗽偷牧鲃?dòng)阻力，使粘度有了較大的降低,實(shí)現(xiàn)稠油的順利開(kāi)采。

O/W型乳狀液的粘度大小和油的粘度沒(méi)有關(guān)系，只和水的粘度有關(guān)。其粘度值隨著油在乳狀液中所占體積分?jǐn)?shù)的增大呈指數(shù)形式增大;對(duì)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(jù)立體幾何的最佳密堆積原理，當(dāng)原油中含水小于25.98%時(shí)形成穩(wěn)定的W/O型乳狀液，無(wú)法降低粘度；當(dāng)含水在25.98%-74.02%之間時(shí)，既可以形成O/W型，又可以形成W/O型的乳狀液，屬于不穩(wěn)定區(qū)域，控制難度太大；當(dāng)含水大于74.02%時(shí)形成穩(wěn)定的O/W型乳狀液，是我們探索的方向。

優(yōu)點(diǎn)：①提高原油采收率，降低了油水的流度比，轉(zhuǎn)變油層巖石的表面潤(rùn)濕性；

②可以降低油井附近油層的堵塞。

缺點(diǎn)：①摻水量大，增加了后續(xù)污水處理設(shè)備的負(fù)荷；②無(wú)論哪種乳狀液其穩(wěn)定性都較難控制；③O/W乳狀液對(duì)采油設(shè)備有一定的腐蝕性；④脫出的污水含各種化學(xué)劑，增加了對(duì)污水處理難度，增加了藥劑、設(shè)備和運(yùn)行的費(fèi)用等；⑤增加了水敏地層防膨的難度。

3.乳化劑的篩選

對(duì)三臺(tái)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(tuán)分類，分為陰離子型乳化劑，陽(yáng)離子型乳化劑、兩性乳化降粘劑、非離子型乳化劑和復(fù)合型乳化劑。

陰離子型乳化劑的親水基團(tuán)能在水溶液中電離，并以陰離子方式存在。根據(jù)陰離子具體結(jié)構(gòu)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(kāi)采中廣泛應(yīng)用。

陽(yáng)離子型乳化劑的親水基團(tuán)能在水溶液中電離，并以陽(yáng)離子方式存在。根據(jù)其結(jié)構(gòu)的不同，可分為季餒鹽型和胺鹽型。在三臺(tái)深層稠油開(kāi)采中發(fā)現(xiàn)陽(yáng)離子型乳化劑易于與其他化學(xué)助劑反應(yīng)生成沉淀，失去或減弱其功能，因此在生產(chǎn)中使用較少。

兩性乳化劑的親水基團(tuán)在水溶液中以陰陽(yáng)兩種離子形式存在，按結(jié)構(gòu)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(diǎn)，在稠油開(kāi)采中應(yīng)用較多，開(kāi)發(fā)研究也較多。

復(fù)合型乳化劑成為目前稠油降粘劑發(fā)展的趨向，根據(jù)構(gòu)成的不同，可分為非-陽(yáng)離子型、非-非離子型、非-陰離子型及表面活性劑一電解質(zhì)等。

結(jié)論及建議

1.對(duì)三臺(tái)深層稠油油田壓裂降粘技術(shù)連做一次施工，即可達(dá)到了改造地層，提高低滲油田導(dǎo)流能力，又可達(dá)到了深部降粘作用，節(jié)約了施工費(fèi)用。

2.在壓裂過(guò)程中采用降粘技術(shù)，有效降低了施工壓力，減小了施工風(fēng)險(xiǎn)；同時(shí)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(shí)，也可以采用降粘液洗井，降低施工費(fèi)用。

[1]劉進(jìn)軍《北三臺(tái)油田中高含水期提高壓裂開(kāi)采效果研究》準(zhǔn)東采油廠科技論文.

[2]關(guān)潤(rùn)伶稠油組分的結(jié)構(gòu)分析及降粘劑2006北京交通大學(xué).