遼河稠油乳化降黏劑的室內(nèi)研究及現(xiàn)場應(yīng)用

周飛

（中國石油遼河油田分公司鉆采工藝研究院，遼寧盤錦124010）

遼河稠油乳化降黏劑的室內(nèi)研究及現(xiàn)場應(yīng)用

周飛

（中國石油遼河油田分公司鉆采工藝研究院，遼寧盤錦124010）

為解決遼河油田摻稀降黏費(fèi)用高的問題，研制LY-5型稠油降黏劑，對該降黏劑進(jìn)行大量評價實(shí)驗(yàn)，優(yōu)選出最佳加劑量1 000 mg/L，加劑后原油在50℃下黏度為87.2 mPa·s（原始黏度4 919 mPa·s），降黏劑對管線及井筒無腐蝕，對聯(lián)合站脫水無影響。對曙采五區(qū)16口井運(yùn)用連續(xù)點(diǎn)滴加入降黏劑方式進(jìn)行施工，加入降黏劑后原油黏度降至100 mPa·s以下，電流、載荷等參數(shù)下降，單井年增效為58萬元，投入產(chǎn)出比為7.8，達(dá)到降成本代替摻稀降黏的目的。為遼河油田千萬噸穩(wěn)產(chǎn)提供有力技術(shù)支持，對稠油低成本開發(fā)有重要意義。

稠油降黏；低成本；配伍性；緩蝕性；舉升工藝

黏度高、流動性差、瀝青質(zhì)和膠質(zhì)含量高是稠油的突出特點(diǎn)，對開采和運(yùn)輸造成極大影響，有效降低稠油表觀黏度是稠油低成本開采的關(guān)鍵[1]。遼河油田450萬噸稠油采用摻稀油舉升工藝，年差價損失20億元以上；150萬噸稠油采用電加熱舉升工藝，年耗電1.5億元。之前嘗試使用過化學(xué)降黏工藝[2]，但效果不理想。因此，有必要研究并試驗(yàn)新的經(jīng)濟(jì)可行的工藝技術(shù)替代目前的摻稀油舉升方式[3]。達(dá)到降本增效的目的[4-6]。

1 稠油降黏劑

1.1 基本組成及性質(zhì)

自研LY-5型降黏劑為淡黃色水基半透明液體，以環(huán)氧乙烷環(huán)氧丙烷共聚物和適合的陰離子官能團(tuán)為主要原料合成主劑，加入輔劑、碳酸氫鈉和快速滲透劑復(fù)配而成，HLB值在20～30，具有很好的親水性。降黏劑密度1.019 g/cm3，凝點(diǎn)低于5℃，1%水溶液pH值6～8，0.3%水溶液（25℃）的表面張力為29.8 mN/m。

1.2 降黏機(jī)理

當(dāng)稠油在水中被打碎或處于解締合狀態(tài)時，降黏劑中極性的高滲助劑先解離膠質(zhì)瀝青質(zhì)的網(wǎng)狀構(gòu)架，稠油形成小顆粒，膠質(zhì)失去構(gòu)架而不易結(jié)塊。釋放的膠質(zhì)與降黏劑中的表面活性成分在小顆粒表面形成一層膜，阻止膠質(zhì)瀝青質(zhì)再次積聚形成網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，包裹的稠油顆粒之間利用電性排斥作用和解締合作用使得稠油顆粒不易發(fā)生聚并，稠油顆粒在介質(zhì)中呈分散狀態(tài)，達(dá)到穩(wěn)定降低稠油黏度的效果[7-11]。

2 室內(nèi)性能評價研究

實(shí)驗(yàn)用油為曙光采油廠作業(yè)五區(qū)采出原油，黏度（50℃）為4 919 mPa·s，水樣為現(xiàn)場水樣，礦化度為2 172.66 mg/L，室內(nèi)實(shí)驗(yàn)確定加劑量，測試降黏劑的配伍性、穩(wěn)定性及緩蝕性。稠油O/W體系表觀黏度測定按照Q/SY 118-2013《水包油型稠油降黏劑技術(shù)規(guī)范》進(jìn)行[12，13]。

2.1 加劑量的確定

分別取加量為500 mg/L、1 000 mg/L、1 500 mg/L、 2 000 mg/L的降黏劑，評價不同加劑量下黏度降低值（實(shí)驗(yàn)溫度為50℃）（見表1），確定現(xiàn)場加劑范圍。

表1 不同加劑量下黏度值Tab.1 Viscosity value at different dosages

由表1可知，在加劑量為500 mg/L條件下，黏度降為219.1 mPa·s，但是靜態(tài)黏度（靜置10 min后表觀黏度）大于1 500 mPa·s，隨著加劑量的增加，黏度持續(xù)下降，加劑量在1 000 mg/L時，黏度為87.2 mPa·s，靜態(tài)黏度為235.4 mPa·s，故優(yōu)選加劑量為1 000 mg/L。

2.2 穩(wěn)定性評價

將100 mL稠油O/W體系溶液置入量筒中，放入恒溫水?。?0℃）中靜置并記錄不同時間析水體積，計(jì)算析水率：

式中：fv-析水率，%；v1-析出水的體積，mL；v2-制備稠油O/W體系所用水體積，mL。

稠油O/W體系穩(wěn)定性評分：

式中：SV-穩(wěn)定性評分；Ki-加權(quán)系數(shù)，對應(yīng)靜置時間為10 min、20 min、30 min、40 min、50 min、60 min；Ki分別取1、2、3、4、5、6（0＜SV＜21）[14-17]。對于稠油O/W體系的穩(wěn)定性，應(yīng)適當(dāng)，過大會影響聯(lián)合站破乳脫水，過小會影響降黏效果。經(jīng)計(jì)算穩(wěn)定性評分SV為16.19，說明該降黏劑具有一定的穩(wěn)定性[18，19]。

2.3 配伍性評價

一只比色管加降黏劑2 000 mg/L，另一只不加降黏劑作為參照。按照遼河油田曙光采油廠五區(qū)水處理流程，來樣加入破乳劑，破乳溫度90℃～95℃，時間2 h，測定降黏劑對水處理的影響（見表2）。

表2 配伍性評價Tab.2 Compatibility evaluation

由表2可知，加入降黏劑與未加降黏劑比色管的脫水量一樣，均為82 mL，上層油中含水均小于5%，說明加入降黏劑后未對破乳產(chǎn)生影響。因此，加入降黏劑不會對聯(lián)合站脫水產(chǎn)生影響。

2.4 腐蝕性評價

表3 降黏劑的腐蝕速率Tab.3 Corrosion rate of the viscosity reducer

用腐蝕失重法測試不同濃度降黏劑的腐蝕性。配制4種腐蝕介質(zhì)：分別是加劑濃度為0%、0.1%、0.2%、0.5%的現(xiàn)場水樣，體積均為200 mL，置于50℃的恒溫水浴鍋內(nèi)，將經(jīng)過處理的4個N80鋼片分別放入4種腐蝕介質(zhì)，進(jìn)行掛片實(shí)驗(yàn)，測定腐蝕速率（見表3）。

由表3可知，降黏劑對鋼片無腐蝕性，且降黏劑中的有效物質(zhì)吸附于鋼片表面，形成保護(hù)膜，隔離Cl-與N80鋼的接觸，降低腐蝕或點(diǎn)蝕的發(fā)生。

3 現(xiàn)場應(yīng)用

3.1 試驗(yàn)區(qū)塊基本情況

曙采作業(yè)五區(qū)屬遼河油田杜210塊，位于遼河斷陷西斜坡中段齊曙上臺階東部地區(qū)，含油面積2.9 km2，地質(zhì)儲量為1 338×104t，開發(fā)目的層為下第三系沙河街組大凌河油層。油層埋深800 m～1 040 m，含油井段100 m～150 m。儲層平均孔隙度30.8%，滲透率0.78 μm2。原油物性屬普通稠油，平均原油密度（20℃）0.963 9 g/cm3，平均原油黏度（50℃）4 328.6 mPa·s。

3.2 現(xiàn)場試驗(yàn)方法與效果

2015年9月20日開始對曙采作業(yè)五區(qū)66站16口井陸續(xù)采用連續(xù)點(diǎn)滴加入降黏劑的方式進(jìn)行施工，降黏劑由油套環(huán)空注入，隨著采出液由井筒到加熱爐再輸送至聯(lián)合站，加劑量為1 000 mg/L～2 000 mg/L，加入降黏劑后，采出液黏度均下降，形成均勻分散的稠油O/W體系，各井原油黏度降至100 mPa·s以下，降黏劑的加入不影響油井產(chǎn)量且保證了原油由井口到66站的低溫輸送，部分油井電流大幅下降，抽油機(jī)載荷減小，效果顯著。

3.3 典型井例分析

針對66站有代表性油井進(jìn)行效果分析。曙采1-26-366井摻液類型為地面摻水，稠油黏度（50℃）為4 919 mPa·s，開發(fā)方式為機(jī)械采油，平均日產(chǎn)液量為5 m3，井口溫度為40℃，產(chǎn)油量1 t～3 t，含水40%～70%。曙1-26-367井摻液類型為地下?lián)接?，開發(fā)方式為機(jī)械采油，摻稀后稠油黏度（50℃）為1 596 mPa·s（1:1摻?。Ｆ骄债a(chǎn)液量為4 m3，每日摻稀2 m3，井口溫度為37℃，產(chǎn)油量0.4 t～2 t，含水50%～90%。該井9月28日起，停止地下?lián)接停臑榈叵聯(lián)剿铀幏绞竭M(jìn)行開采，截止2015年11月底，該井運(yùn)行平穩(wěn)。

3.3.1 對產(chǎn)量集輸影響對曙1-26-366、曙1-26-367井的產(chǎn)油、產(chǎn)液及出站壓力進(jìn)行跟蹤監(jiān)測。2015年9月20日加入降黏劑前后產(chǎn)油、產(chǎn)液及出站壓力監(jiān)測情況（見圖1）。

圖1 生產(chǎn)曲線Fig.1 Production curve

由圖1可知，自2015年9月20日開始加入降黏劑以來，兩口井產(chǎn)液、產(chǎn)油變化不大，屬正常波動，出站壓力均為0.3 MPa，由此可知，加入降黏劑前后對兩口井產(chǎn)量無影響且保證了原油井口到66站的低溫輸送。

3.3.2 對黏度的影響?zhàn)ざ仁欠磻?yīng)降黏效果最重要的參數(shù)，對兩口井2015年9月20日加入降黏劑前后的黏度進(jìn)行監(jiān)測（見圖2）。

由圖2可知，自2015年9月20日開始加入降黏劑，油井黏度迅速降低，均降至100 mPa·s以下，效果顯著。

圖2 黏度監(jiān)測圖Fig.2 Viscosity monitoring diagram

3.3.3 對電流影響對曙1-26-366、曙1-26-367井的電流進(jìn)行跟蹤監(jiān)測，2015年9月20日加入降黏劑前后電流監(jiān)測情況（見圖3）。由圖3可知，兩口井電流均有明顯的下降趨勢，其中曙1-26-366井上行、下行電流平均下降6 A，曙1-26-367井上行電流下降8 A，下行電流下降4 A。由此可知，降黏劑的加入，原油黏度下降，降低抽油機(jī)載荷，電能下降。

圖3 電流監(jiān)測圖Fig.3 Current monitoring diagram

3.3.4 對示功圖影響監(jiān)測加入降黏劑前后兩口井示功圖變化情況（見圖4）。

圖4 示功圖變化情況Fig.4 Change of indicator diagram

由圖4對比可知，曙1-26-366井示功圖最大載荷由50.4 kN降至38.24 kN，最小載荷由17.76 kN降至10.88 kN；曙1-26-367井示功圖最大載荷由52.8 kN降至49.44 kN，最小載荷由19.36 kN降至17.28 kN，載荷下降明顯。

4 經(jīng)濟(jì)效益計(jì)算

經(jīng)濟(jì)效益計(jì)算方法，按照遼河油田公司化學(xué)措施經(jīng)濟(jì)效益計(jì)算辦法進(jìn)行計(jì)算，油品價格按照《遼河油田公司青年油水井分析成果效益評價方法》中的要求進(jìn)行計(jì)算[20，21]。其中稀油價格按照3 303元/噸計(jì)算，稠油價格按照2 438元/噸計(jì)算。噸油稅費(fèi)稀油184元/噸，稠油157元/噸。

目前曙采作業(yè)五區(qū)66站單井摻稀油每天2 t，單井每天加藥20 kg，加藥費(fèi)用約80元，按照下列計(jì)算公式計(jì)算單井每天經(jīng)濟(jì)效益為：

單井年增效為：1 596×365=58萬元

式中：Cs-措施收益，元；m-評價目標(biāo)井?dāng)?shù)，口；qi'-第i口井措施增油量，t；g'i-第i口井措施增氣量，m3；Ci'-第i口井措施增量成本，元；Ii-第i口井措施投入，元。

年投入產(chǎn)出比按照下列公式計(jì)算：

投入產(chǎn)出比=項(xiàng)目凈產(chǎn)出/項(xiàng)目投入

式中：CB-增量投入產(chǎn)出比；Δqt-有效期內(nèi)第t月的增油量，t；Δgt-有效期內(nèi)第t月的增氣量，m3；Po-原油價格（不含稅，按當(dāng)期原油平均銷售價格計(jì)算），元/噸；pg-天然氣價格（不含稅，按當(dāng)期天然氣平均銷售價格計(jì)算），元/立方米；Taxo-噸油稅費(fèi)（教育附加、城建稅、資源稅），元/噸；Taxg-天然氣稅費(fèi)（教育附加、城建稅、資源稅），元/立方米；ΔCt-措施有效期內(nèi)第t月的增量成本，元；I-措施投資，元；n-措施有效期，月。

由此可知，按照遼河油田公司化學(xué)措施經(jīng)濟(jì)效益計(jì)算辦法計(jì)算經(jīng)濟(jì)效益，應(yīng)用該工藝技術(shù)單井年增效為58萬元，投入產(chǎn)出比為7.8，在中石油降本增效的大環(huán)境下，該技術(shù)具有很好的推廣價值和應(yīng)用前景。

5 結(jié)論

（1）研制出適合于遼河稠油的降黏劑，降黏劑最佳加劑濃度為1 000 mg/L，加劑后原油在50℃下黏度為87.2 mPa·s（原始黏度4 919 mPa·s），降黏劑對管線及井筒無腐蝕且具有一定緩蝕性。稠油O/W體系穩(wěn)定性評分為16.19，說明該乳化劑具有一定的穩(wěn)定性。且對聯(lián)合站水處理工作無影響。

（2）對曙采作業(yè)五區(qū)66站16口井以連續(xù)點(diǎn)滴加入降黏劑方式進(jìn)行現(xiàn)場試驗(yàn)，加入降黏劑后采出液黏度均下降，形成均勻分散的稠油O/W體系，各井原油黏度均降至100 mPa·s以下，降黏劑的加入不影響油井產(chǎn)量且保證了原油由井口到66站的低溫輸送，部分油井電流大幅下降，抽油機(jī)載荷減小，可代替摻稀降黏，效果顯著。

（3）按照遼河油田公司化學(xué)措施經(jīng)濟(jì)效益計(jì)算辦法計(jì)算經(jīng)濟(jì)效益，應(yīng)用該工藝技術(shù)單井年增效為58萬元，投入產(chǎn)出比為7.8，在中石油降本增效的大環(huán)境下，該技術(shù)具有很好的推廣價值和應(yīng)用前景。

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Experimental study and application of emulsifying viscosity reducer in Liaohe oilfield

ZHOU Fei
（Liaohe Oilfield Branch Company of PetroChina，Panjin Liaoning 124010，China）

Emulsifying viscosity reducer LY-5 was developed for the problem of the high cost by mixing light oil in Liaohe oilfield.A lot of experiments on the evaluation of the viscosity reducer were done.The results showed that the best additive concentration of the viscosity reducer was 1 000 mg/L.The viscosity of the crude oil with the agent was 87.2 mPa·s at 50℃（the original viscosity was 4 919 mPa·s）.The agent has no corrosion to the pipelines and wellbores,and has no effect on the water treatment in the united station.In the viscosity reduction construction of Shuguang oil production plant,the continuous intravenous drip dosing method was used in the 16 wells.The oil viscosity was reduced to 100 mPa·s after joining the agent.The parameters such as electric current and load declined.The efficiency of single well is 580 thousand yuan per year.The ratio of input and output is 7.8.The goal of replacing the method of mixing light oil was achieved.It provides strong technical support for the production of ten million tons in Liaohe oilfield.It also has great significance for the heavy oil development of low cost.

heavy oil viscosity reduction；low cost；compatibility；corrosion inhibition；lifting technology

TE39

A

1673-5285（2017）01-0078-06

10.3969/j.issn.1673-5285.2017.01.023

2016－11-16

周飛，男（1985-），河北承德人，工程師，碩士，主要從事防蠟防垢、原油降黏等科研項(xiàng)目的室內(nèi)研究及現(xiàn)場應(yīng)用工作，郵箱：66739885@qq.com。